DE1142955B

DE1142955B - Schaltung zum Messen der elektrischen Leitfaehigkeit einer Fluessigkeit, z. B. zum Bestimmen des Salzgehaltes einer Loesung

Info

Publication number: DE1142955B
Application number: DES74561A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Dr Otto Maurer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1961-06-29
Filing date: 1961-06-29
Publication date: 1963-01-31
Also published as: CH415115A; JPS4014960Y1; FR1328093A

Description

Schaltung zum Messen der elektrischen Leitfähigkeit einer Flüssigkeit, z. B. zum Bestimmen des Salzgehaltes einer Lösung Zum Messen der spezifischen Leitfähigkeit von Flüssigkeiten werden in die Flüssigkeit eintauchende Elektroden in Form sogenannter Meßzellen verwendet. Die Meßzelle, auch nur Elektrode genannt, liegt dabei an einer konstanten Wechselspannung, so daß der Elektrodenstrom der spezifischen Leitfähigkeit proportional ist und diese an einem entsprechend geeichten Strommesser abgelesen werden kann. Da die spezifische Leitfähigkeit von der Temperatur der Flüssigkeit abhängt. werden temperaturabhängige Widerstände, und zwar mit negativem Temperaturgang zur Temperaturkompensation in der Meßschaltung verwendet.
Zur Überwachung von Kationenaustauschern wird vielfach eine Skalencharakteristik verlangt. die bei kleinen spezifischen Leitfähigkeiten stark auseinandergezogen ist, die jedoch einen Gesamtmeß bereich von etwa 2 Zehnerpotenzen mit unendlich hoher Leitfähigkeit am Ende der Skala umfassen soll. Diese gekrümmte Charakteristik läßt sich erreichen, wenn der Elektrode ein Vorwiderstand zugeschaltet wird. Mit dieser an sich bekannten Maßnahme wird jedoch die Temperaturkompensation gestört. Um auch für alle Meßbereiche mit einer gekrümmten Skalencharakteristik die Temperaturkompensation zu erhalten, wird gemäß der Erfindung als Vorwiderstand ein temperaturabhängiges Widerstandsgebilde (Einzelwiderstand oder Widerstandskombination) eingeschaltet, dessen Temperaturgang mit dem der zu messenden Lösung übereinstimmt.
Der einzuschaltende Widerstand besitzt ebenfalls einen negativen Temperaturgang, und ihm kann ein Parallelwiderstand sowie ein Vorwiderstand zugeschaltet sein, damit die Widerstandskombination einen bestimmten Grundwiderstand und in Abhängigkeit von der Temperatur eine bestimmte Krümmung der Widerstands-Temperatur-Kurve erhält.
In der Zeichnung ist ein Schaltungsbeispiel dargestellt. nach dem die Elektrode EI zwischen die Anzapfungen eines Eingangsübertragers Tr und eines Stromwandiers SW für das Anzeigegerät M angeschlossen ist. Hierbei sind die Anzapfungen beider Geräte so bemessen. daß bei gleichem Ausgangsstrom für alle Meßbereiche die Elektrode in jedem Bereich den gleichen Scheinwiderstand hat und für die Spannungsversorgung die gleiche Bürde darstellt.
Eine derartige Schaltung mit einem Eingangsübertrager und einem Stromwandler ist für die Messung von Scheinwiderständen an sich bekannt.
Nach der Zeichnung erzeugt ein Spannungskonstanthalter K eine von Spannungs- und Frequenzschwankungen des Netzes möglichst unabhängige Spannung, die den Eingangsübertrager Tr speist. Der Übertrager ist mit einer größeren Zahl von Anzapfungen versehen, die mit Hilfe eines Umschalters Sch eingeschaltet werden können. An die beiden Schaltarme des Umschalters ist die Meßelektrode El angeschlossen, die innerhalb der zu messenden Flüssigkeit, z. B. einer Salzlösung, angeordnet ist. Mit der Elektrode in Reihe ist zur Erzielung einer gekrümmte ten Skalencharakteristik ein temperaturabhängiger Widerstand WT 1 mit negativem Temperaturbeiwert geschaltet. Zur Einstellung des Grundwiderstandes und der Krümmung der Temperatur-Widerstands-Kennlinie sind außerdem ein fester Parallelwiderstand und ein Vorwiderstand verwendet.
Der die Elektrode durchfließende Strom wird mit Hilfe des als Impedanzwandler wirkenden Strom wandlers SW so übersetzt, daß von der Sekundärseite, d. h. von der Meßschaltung her der Elektrodenwiderstand groß genug ist gegenüber den Widerständen des Meßkreises, dabei jedoch für jeden Meßbereich gleich grcß ist. Mit Hilfe des Umschalters Sch sind die der verwendeten Elektrode zugeordneten Anzapfungen am Eingangsübertrager Tr und die dem benötigten Meßbereich zugeordneten Anzapfungen am Stromwandler SW auszuwählen.
Die auf der Sekundärseite des Stromwandlers auftretende Spannung wird mit Hilfe von zwei Siliziumgleichrichtern G11 und Gel., gleichgerichtet und der Temperaturkompensationsschaltung zugeführt, die aus dem Widerstand WT und den beiden Widerständen R,. und RP aufgebaut ist. Der Widerstand WT ist ein unter dem Handelsnamen »Thernewid« bekannter Halbleiterwiderstand, der einen negativen Temperaturgang hat. Er wird der Temperatur der zu messenden Lösung ausgesetzt. Parallel zur Temperaturkompensationsschaltung liegt das Meßinstrument M, dem ein Widerstand R vorgeschaltet ist. Der Widerstand R besteht zweckmäßig aus mehreren in Serie geschalteten Widerständen, die auf die einzuschaltenden Meßinstrumente abgestimmt sind.
Soll beispielsweise ein Meßinstrument mit anderem Innenwiderstand oder zusätzlich ein schreibendes Gerät angeschlossen werden, so wird eine entsprechende Anzahl der Serienwiderstände R entfernt, so daß der Gesamtwiderstand erhalten bleibt. Bei der Bestimmung von R und R,, muß dieser Parallelwiderstand natürlich berücksichtigt werden.
Das Übersetzungsverhältnis des Stromwandlers ist jedoch so gewählt, daß die Widerstandsänderungen im Sekundärkreis den gesamten Ausgangsstrom nicht beeinflussen, wenn diese Widerstandsänderungen sich in bestimmten Grenzen halten. So gehen beispielsweise die Widerstandsänderungen der Gleichrichter mit der Belastung und der Temperatur und die änderungen des der Temperaturkompensation dienenden Widerstandes WT in die Messung nicht ein.
Um eine gekrümmte Skalencharakteristik bei ungestörter Temperaturkompensation zu erreichen, ist es nicht notwendig, den mit der Elektrode in Reihe geschalteten temperaturabhängigen Widerstand mit negativem Temperaturbeiwert zusammen mit der in der Zeichnung angegebenen Schaltung mit den umschaltbaren Anzapfungen für den Eingangsübertrager und den Stromwandler zu verwenden. Wird jedoch diese Schaltung benutzt, so sind zweckmäßig noch ein Umschalter U oder entsprechende Anschlußklemmen im Elektrodenkopf vorgesehen, so daß die Widerstandskombination mit dem Widerstand WTi kurzgeschlossen werden kann, um in Sonderfällen einen linearen Skalenverlauf zu erhalten. Hierzu sind bestimmte Anzapfungen des Stromwandlers auf den Elektrodenwiderstand bei kurzgeschlossenem Vorwiderstand abgestimmt, die jeweils anzuschalten sind, wenn die Vorwiderstände kurzgeschlossen werden. i'ATENTANSPRÜCHE: 1. Schaltung zum Messen der elektrischen Leitfähigkeit einer Flüssigkeit, z. B. zum Bestimmen des Salzgehaltes einer Lösung, mit Temperaturkompensation und mit einem der Leitfähigkeitsmeßzelle (Elektrode) vorgeschalteten Widerstand zum Erzielen einer gekrümm- ten Skalencharakteristik. dadurch gekennzeichnet, daß dieser Widerstand ein temperaturabhängiges Widerstandsgebilde (W7s) ist (Einzelwiderstand oder Widerstandskombination). dessen Temperaturgang mit dem der zu messenden Lösung übereinstimmt.

Claims

2. Schaltung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß zum Abgleich des temperaturabhängigen Wi derstandsgebildes (wo,) auf einen bestimmten Grundwiderstand und eine bestimmte Krümmung ein passend bemessener Serienwiderstand und Parallelwiderstand vorgesehen sind.

3. Schaltung nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet. daß die Elektrode (El) einschließlich des zusätzlichen temperaturabhängigen Vorwiderstandes (WTI) zwischen die Anzapfungen eines Eingangsübertragers (tor) und eines Stromwandlers (SW) für das Anzeigegerät (M) angeschlossen ist und die Anzapfungen beider Geräte so bemessen sind, daß bei gleichem Ausgangsstrom für alle Meßbereiche die Elektrode (El) in jedem Bereich den gleichen Scheinwiderstand hat und gleichzeitig für die Spannungsversorgung die gleiche Bürde darstellt.

4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Sekundärseite des Stromwandlers (SW) das Anzeigegerät (M) in einer Gleichrichterschaltung (ei,, Gel ) liegt, und zwar parallel zu einem der Temperaturkompensation dienenden Widerstand(W-I) mit negativem Temperaturkoeffizienten.

5. Schaltung nach Anspruch 3 und +, dadurch gekennzeichnet, daß das Übersetzungsverhältnis des Stromwandlers (SW) so hoch gewählt ist, daß die Widerstandsänderungen der Gleichrichter (ei,, Gel2) im Ausgang, z. B. infolge Belastung und Temperatur sowie Temperaturkompensation mit einem temperaturabhängigen Widerstand, den Ausgangsstrom durch das Anzeigegerät (M) praktisch nicht beeinflussen (eingeprägter Strom).

6. Schaltung nach Anspruch 3 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der der Elektrode (El) vorgeschaltete temperaturabhängige Vorwiderstand (Wrl) kurzschließbar ist und bestimmte zugeordnete Anzapfungen des Strom wandlers (SW) zum Erzielen einer linearen Skalencharakteristik auf die Elektrode (El) bei kurzgeschlossenem Vorwiderstand (WT1) abgestimmt sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 6l 437; deutsche Auslegeschrift Nr. 1 006 956.