DE1148780B

DE1148780B - Measuring device for displaying the moisture content

Info

Publication number: DE1148780B
Application number: DEM30198A
Authority: DE
Inventors: Rudi Farenkopf
Original assignee: K P MUNDINGER GmbH
Current assignee: K P MUNDINGER GmbH
Priority date: 1956-04-10
Filing date: 1956-04-10
Publication date: 1963-05-16

Description

Meßgerät zur Anzeige des Feuchtigkeitsgehaltes Die Meßgeräte zur Bestimmung des Feuchtigkeitsgehaltes von Werkstoffen oder Gegenständen sind im allgemeinen mit Verstärkern versehen. Wegen der hierzu notwendigen Elektronenröhren sind sie jedoch nicht nur schwer und unhandlich, sondern auch störanfällig, denn bei der Durchführung von Messungen im Freien oder in Lagerschuppen, wie z. B. bei Feuchtigkeitsmessungen von Holz, Getreide od. dgl., ist die Behandlung der Geräte oft nicht sorgEåltig genug. Measuring device for displaying the moisture content The measuring devices for Determination of the moisture content of materials or objects are in general provided with amplifiers. Because of the electron tubes required for this, they are not only heavy and unwieldy, but also prone to failure, because the Taking measurements outdoors or in storage sheds, such as B. for moisture measurements of wood, grain or the like, the devices are often not treated carefully enough.

Um die genannten Nachteile zu vermeiden, ist ein Meßgerät zur Anzeige des Feuchtigkeitsgehaltes von insbesondere festen Werkstoffen durch Messen des elektrischen Widerstandes mittels angelegter oder eingeführter Elektroden gemäß der Erfindung mit einem zwischen Meßstrecke und Anzeigeinstrument in an sich bekannter Weise als Verstärker arbeitenden Transistor, vorzugsweise des npn-Typs, ausgestattet, wobei zur Aufhebung von Spannungs- und Temperaturschwankungen zwei Transistoren symmetrisch gegeneinander oder mindestens zwei Transistoren in Stufenschaltung hintereinander geschaltet sind. In order to avoid the disadvantages mentioned, there is a measuring device for display the moisture content of solid materials in particular by measuring the electrical Resistance by means of applied or inserted electrodes according to the invention with one between the measuring section and the display instrument in a manner known per se as Amplifier working transistor, preferably of the npn type, equipped, where to cancel voltage and temperature fluctuations, two symmetrical transistors against each other or at least two transistors in step connection one behind the other are switched.

Bei einer Verstärkungsschaltung mittels Elektronenröhren wird bekanntlich eine ziemlich hohe Heizleistung benötigt, so daß entsprechend bemessene Batterien erforderlich sind, durch die ein tragbares Meßgerät ziemlich schwer und unhandlich wird. In the case of an amplification circuit by means of electron tubes, it is known a fairly high heating power required, so that appropriately sized batteries which make a portable meter quite heavy and unwieldy will.

Dieser Nachteil fällt bei der Verwendung von Transistoren weg, weil diese praktisch keinen Leistungsverbrauch haben. Die erforderlichen Transistorenspannungen lassen sich daher einer kleinen Batterie mit langer Lebensdauer entnehmen. Für die Verwendung eines Transistors an Stelle von Elektronenröhren wird jedoch Patentschutz nicht beansprucht.This disadvantage does not apply to the use of transistors because these have practically no power consumption. The required transistor voltages can therefore be taken from a small battery with a long life. For the However, the use of a transistor instead of electron tubes is patented unclaimed.

Eingehende Untersuchungen haben gezeigt, daß die logarithmische Abhängigkeit des von dem Feuchtigkeitsgehalt des betreffenden Stoffes oder Gegenstandes abhängigen Widerstandes der Exponentialcharakteristik der Transistoren ohne Schwierigkeiten anzupassen ist. Das Meßgerät kann daher eine praktisch lineare Anzeigeskala aufweisen, die sich beispielsweise von etwa 40 kQ bis zu etwa 100 kr erstrecken kann. Infolge der Eigenart der Transistoren hinsichtlich ihrer verstärkenden Wirkungen bei verschiedener Ausführung der möglichen Schaltungen und Anschlüsse ihrer Elektroden läßt sich eine vielseitige Anpassung des Meßkreises an die praktischen Bedürfnisse durchführen, wobei je nach den Erfordernissen des Meßvorganges und der Empfindlichkeit des Anzeigeinstrumentes eine geeignete Bemessung und Auswahl der verschiedenen Einzelelemente vorgenommen werden kann.In-depth studies have shown that the logarithmic dependence depending on the moisture content of the substance or object in question Resistance of the exponential characteristic of the transistors without difficulty is to be adjusted. The measuring device can therefore have a practically linear display scale, which can extend, for example, from about 40 kQ to about 100 kr. As a result the peculiarity of the transistors with regard to their amplifying effects in different Execution of the possible circuits and connections of their electrodes can be a carry out versatile adaptation of the measuring circuit to the practical needs, depending on the requirements of the measuring process and the sensitivity of the indicating instrument a suitable dimensioning and selection of the various individual elements has been made can be.

Einige Ausführungsbeispiele von Meßgeräten mit verschiedenen Transistor-Verstärkerschaltungen im Sinne der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt, wobei in Fig. 1 und 2 jeweils zwei Transistoren symmetrisch gegeneinander und in Fig. 3 hintereinander geschaltet sind. Selbstverständlich sind auch andere Schaltungen möglich, wobei auch mehr als zwei Transistoren verwendet werden können. Die hierbei notwendigen einzelnen Schaltelemente, wie z. B. Widerstände, Kondensatoren usw., sind selbstverständlich an sich bekannt. Das Erfinderische besteht darin, ein handliches und nicht störanfälliges Meßgerät zu erhalten, welches den Feuchtigkeitsgehalt in weitem Bereich unabhängig von Spannungs- und Temperaturschwankungen schnell, zuverlässig und genau anzeigt und vielseitig verwendbar ist. Dabei ist es gleichgültig, um was für Werkstoffe oder Gegenstände es sich handelt, deren Feuchtigkeitsgehalt festgestellt werden soll. Some embodiments of measuring devices with different transistor amplifier circuits within the meaning of the invention are shown schematically in the drawing, wherein in Fig. 1 and 2 each have two transistors symmetrically opposite one another and one behind the other in FIG. 3 are switched. Of course, other circuits are also possible, with more than two transistors can also be used. The necessary individual switching elements such. B. resistors, capacitors, etc., are a matter of course known per se. The inventive thing consists in a handy and not prone to failure Meter to get which the moisture content in a wide range independent displays voltage and temperature fluctuations quickly, reliably and precisely and is versatile. It doesn't matter what kind of material or objects whose moisture content is determined target.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig, 1 ist eine z. B. aus einer Batterie bestehende Stromquelle U von einem einstellbaren SpannungsteilerS überbrückt. Der zu messende Widerstand Rx ist einerseits an die Stromquelle U angeschlossen und steht andererseits mit den Emittern der beiden Transistoren T1 und T2 in Verbindung. Dazwischen können je nach Bedarf Kopplungswiderstände K zwischengeschaltet sein. Die Basis eines jeder der beiden Transistoren T1 und T2 ist an den die Stromquelle U überbrückenden Spannungsteiler S angeschlossen, der außerdem über einen regelbaren Symmetrierungswiderstand Wb mit dem Emitterkreis in Verbindung steht. Die beiden Kollektoren der Transistoren T, und T2 sind ebenfalls miteinander verbunden und an das Anzeigeinstrument A angeschlossen, welches außerdem auf übliche Weise mit der Stromquelle: U verbunden ist. Im Bedarfsfalle kann in den Ausgangskreis noch ein einstellbarer Angleichungswiderstand Wa zur günstigsten Skalenangleichung zwischengefügt werden. In the embodiment of FIG. 1, a z. B. from a Battery current source U bridged by an adjustable voltage dividerS. The resistance Rx to be measured is connected to the current source U on the one hand and on the other hand is connected to the emitters of the two transistors T1 and T2. In between, coupling resistors K can be connected as required. The base of each of the two transistors T1 and T2 is connected to the current source U bridging voltage divider S connected, which also has a controllable Balancing resistor Wb is connected to the emitter circuit. The two Collectors of transistors T, and T2 are also with each other connected and connected to the display instrument A, which is also on usual Way with the power source: U is connected. If necessary, you can go to the starting circle Another adjustable adjustment resistor Wa for the most favorable scale adjustment be inserted.

Als Transistoren eignen sich insbesondere Flächentransistoren der npn-Type, da diese höher belastbar sind und somit eine höhere Verstärkung ergeben sowie außerdem besonders niedrige Eingangswiderstände haben. Durch die Gegeneinanderschaltung der beiden Transistoren T1 und T2 werden außerdem Spannungs- und Temperaturschwankungen, denen gegenüber bekanntlich Transistoren besonders empfindlich sind, ausgeglichen, so daß das Meßgerät stets eine gleich gut bleibende Anzeigegenauigkeit aufweist. In particular, flat transistors are suitable as transistors npn-type, as these are more resilient and thus result in a higher gain and also have particularly low input resistances. By connecting them against each other of the two transistors T1 and T2 are also voltage and temperature fluctuations, to which transistors are known to be particularly sensitive, balanced, so that the measuring device always has a constant display accuracy.

Durch den Widerstand Wb kann der günstigste Arbeitspunkt der Transistoren festgelegt werden, während durch den SpannungsteilerS eine gute Anpassung der Eingangspotentiale an den Emittern gegenüber den Ausgangspotentialen an den Kollektoren möglich ist.The most favorable operating point of the transistors can be determined by the resistor Wb can be set, while the voltage divider S allows a good adjustment of the input potentials at the emitters compared to the output potentials at the collectors.

In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel ähnlich demjenigen in Fig. 1 schematisch dargestellt. Hierbei sind an Stelle eines Spannungsteilers zwei hintereinander geschaltete kleine Stromquellen U1 und U2 vorgesehen. An die Stromquelle U1 ist der zu messende WiderstandRx angeschlossen, der andererseits im Gegensatz zu dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel nicht mit den Emittern, sondern mit den Basen der beiden Transistoren T1 und T2 verbunden ist. An den Verbindungspunkt zwischen den beiden Stromquellen U1 und U2 sind in Parallelschaltung die Emitter der beiden Transistoren T1 und T2 angeschlossen, wobei im Bedarfsfalle feste oder regelbare Anpassungswiderstände W1 und W2 eingefügt werden können. Die Kollektoren der beiden Transistoren T1 und T2 sind vorzugsweise über Symmetrierungswiderstände R1 und R2 in Parallelschaltung an das Anzeige instrument A angeschlossen, das außerdem wie üblich mit der Stromquelle U2 in Verbindung steht. Auch ein Meßgerät mit dieser Schaltung besitzt die gleichen Vorteile wie ein Meßgerät mit einer Schaltung nach Fig. 1. Selbstverständlich ist es ohne weiteres möglich, die verschiedenen Widerstände je nach Bedarf entsprechend zu bemessen oder anzuordnen. In Fig. 2 an embodiment is similar to that in Fig. 1 shown schematically. Instead of one voltage divider, there are two in a row switched small current sources U1 and U2 are provided. To the power source U1 is connected to the resistance to be measured Rx, which on the other hand, in contrast to the the embodiment described above not with the emitters, but with the bases of the two transistors T1 and T2 is connected. At the connection point between the two current sources U1 and U2 are the emitters of the two connected in parallel Transistors T1 and T2 connected, fixed or adjustable if necessary Adaptation resistors W1 and W2 can be inserted. The collectors of the two Transistors T1 and T2 are preferably via balancing resistors R1 and R2 connected in parallel to the display instrument A, which also like is usually connected to the power source U2. Also a measuring device with this one Circuit has the same advantages as a measuring device with a circuit according to Fig. 1. Of course, it is easily possible to use the various resistors to be dimensioned or arranged accordingly as required.

In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei welchem an Stelle der einen Gleichstromquelle eine Wechselstromquelle verwendet wird, wobei die beiden hintereinandergeschaltetenTransistoren T1 und T2 eine mehrstufige Verstärkung ergeben. Der Wechselstrom kann beliebig erzeugt werden, so z. B. durch einen kleinen Generator oder einen Oszillator oder einen Transistor-Gleichspannungswandler. Die zweite Stromquelle U2, bestehend aus einer kleinen Batterie, ist wie üblich mit der Wechselstromquelle U1, einpolig verbunden. Der zu messende Widerstand Rx ist an die Wechselstromquelle U1, angeschlossen und steht außerdem über einen Kondensator F1 mit der Basis des Transistors T1 in Verbindung. Vor dem Kondensator F1 zweigt die Verbindungsleitung zu dem Kollektor des Transistors T1 ab, in welche ein fester oder regelbarer Dämpfungswiderstand Rd eingefügt ist. Der Emitter des Transistors T1 ist außerdem mit dem Emitter des zweiten Transistors T2 verbunden und beide sind an den Verbindungspunkt der beiden Stromquellen U1, und U2 angeschlossen. In Fig. 3, an embodiment is shown in which on Instead of the one direct current source, an alternating current source is used, whereby the two series-connected transistors T1 and T2 a multi-stage gain result. The alternating current can be generated arbitrarily, so z. B. by a small one Generator or an oscillator or a transistor DC / DC converter. the second power source U2, consisting of a small battery, is included as usual the alternating current source U1, unipolar connected. The resistance to be measured is Rx connected to the alternating current source U1, and is also via a capacitor F1 in connection with the base of transistor T1. Before the capacitor F1 branches off the connection line to the collector of the transistor T1 from, in which a fixed or adjustable damping resistor Rd is inserted. The emitter of the transistor T1 is also connected to the emitter of the second transistor T2 and both are connected to the connection point of the two current sources U1 and U2.

Der Kollektor des Transistors T1 ist ferner über einen Kopplungskondensator F2 und parallel hierzu über einen regelbaren KopplungswiderstandRk mit des Basis des Transistors T2 verbunden sowie außerdem unmittelbar an den Kollektor des Transistors T, angeschlossen. Parallel an dem letzteren liegen des weiteren ein Rückführungswiderstand Rf sowie der Übertrager Ü mit jeweiligem Anschluß an die Stromquelle U2. Durch den Übertrager Ü wird der Meßstrom auf das Anzeigeinstrument A auf übliche Weise übertragen, in dessen Zuleitungen im Bedarfsfall Gleichrichter eingefügt sind. Auch mit einer derartigen Schaltungsanordnung lassen sich hochohmige Widerstände oder die entsprechenden Leitwerte, wie sie bei Feuchtigkeitsmessungen und Isolationsmessungen auftreten, schnell, genau und zuverlässig bestimmen. The collector of transistor T1 is also through a coupling capacitor F2 and parallel to this via a controllable coupling resistor Rk with the base of the transistor T2 and also directly to the collector of the transistor T, connected. A feedback resistor is also connected in parallel to the latter Rf and the transformer Ü with the respective connection to the current source U2. Through the Transmitter Ü, the measuring current is transmitted to the display instrument A in the usual way, Rectifiers are inserted into the supply lines if necessary. Even with one Such a circuit arrangement can be high-ohmic resistors or the corresponding Conductance values, as they occur in moisture measurements and insulation measurements, determine quickly, accurately and reliably.

PATENTANSPRÜCHB: 1. Meßgerät zur Anzeige des Feuchtigkeitsgehaltes von insbesondere festen Werkstoffen durch Messen des elektrischen Widerstandes mittels angelegter oder eingeführter Elektroden, gekennzeichnet durch die Anwendung eines zwischen Meßstrecke und Anzeigeinstrument in an sich bekannter Weise als Verstärker arbeitenden Transistors, vorzugsweise des npn-Typs, wobei zur Aufhebung von Spannungs- und Temperaturschwankungen zwei Transistoren symmetrisch gegeneinander oder mindestens zwei Transistoren in Stufenschaltung hintereinander geschaltet sind. PATENT CLAIMS: 1. Measuring device for displaying the moisture content of solid materials in particular by measuring the electrical resistance using applied or inserted electrodes, characterized by the use of a between the measuring section and the display instrument in a manner known per se as an amplifier working transistor, preferably of the npn type, whereby to cancel voltage and temperature fluctuations two transistors symmetrically to each other or at least two transistors are connected in series in a step circuit.

Claims

2. Measuring device according to claim 1, characterized in that the to be measured Resistance (RJ on the one hand to the power source (U or Ul) and on the other hand, if necessary with the interposition of coupling resistors (K), connected in parallel to the The emitter of two transistors (T1, T2) is connected via a balancing resistor (Wb) are connected to the bases of the transistors (T1, T2), which are connected to the current source (U) via an adjustable voltage divider (s) or with the connection point of two Current sources (U1, U2) are connected, and that the possibly via symmetrizing resistors (Rt, R2) interconnected collectors of the transistors (T1, T2) to the also at the power source (U resp.

U2) lying display instrument (A) with or without an insert adjustable equalization resistor (Wa) are connected.

3. Measuring device according to claim 2, characterized in that the bases and the emitters of the two transistors (T1, T2) interchanged with one another and in place the alignment resistance (Wb) and the coupling resistances (K) matching resistances (Wt, W.,) are inserted into the emitter leads.

4. Measuring device according to claim 1, characterized in that the to be measured Resistance (Rx) on the one hand to a z. B. by an oscillator or a transistor DC voltage converter generated alternating current source (U, ') and on the other hand in parallel via a Capacitor (F) to the base of a transistor (T) and via a damping resistor (Rd) is connected to the collector of the transistor (T,) whose emitter is connected to the emitter of a second transistor (T2) as well as with the AC power source (U1 ') and the current source (U2) is connected, and that the base of the transistor (T) across a coupling resistor (R *) and a capacitor (F2) as parallel switched coupling elements connected to the collector of the transistor (T) which is also connected to the collector of the transistor (T2) and via a feedback resistor (R,) and a parallel overlying carrier (8) for this preferably Display instrument (A) connected via rectifier to the power source (U2) connected is.

Considered publications: German Patent Specifications No. 732313, 932435; German Auslegeschriften S37206VIIIa / 21a3 (published on 26. January 1956), M 15285 IXb / 421 (published February 23, 1956).