DE1179295B - Bridge circuit for measuring the electrical conductivity of an electrolyte - Google Patents
Bridge circuit for measuring the electrical conductivity of an electrolyteInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Internat. Kl.: GOIr Boarding school Kl .: GOIr
Deutsche Kl.: 21 e - 29/02 German class: 21 e - 29/02
Nummer: 1179 295 Number: 1 179 295
Aktenzeichen: N18653IX d / 21 e File number: N18653IX d / 21 e
Anmeldetag: 19. Mi 1960 Registration date: Wed 19, 1960
Auslegetag: 8. Oktober 1964 Opening day: October 8, 1964
Die Erfindung bezieht sich auf eine mit Wechselstrom betriebene Brückenschaltung zum Messen der elektrischen Leitfähigkeit eines Elektrolyten, bei der eine für den Elektrolyten bestimmte Leitfähigkeits-Meßzelle und ein den Brückenmeßbereich bestimmender, im Sinne der Erzielung einer linearen Brückenabgleichcharakteristik bemessener, im Verhältnis zum Prüfling eine sehr große Leitfähigkeit aufweisender Festwiderstand je einen Brückenzweig bilden und in Reihe an der Brücken-Betriebsstromquelle liegen sowie parallel zu den beiden anderen Brückenzweigen, die durch die Reihenschaltung eines mit der Meßzelle auf gleicher Temperatur zu haltenden, einen negativen Temperaturkoeffizienten aufweisenden Widerstandes mit einem zum Berücksichtigen verschiedener Temperaturkoeffizienten verschiedener Prüflinge dienenden Widerstandsnetzwerk gebildet sind und bei der das Widerstandsnetzwerk ein mit seinem einen Anschlußende an einem Pol der Betriebsstromquelle liegendes Brückenabgleichpotentiometer enthält, dessen Abgriff einen der Ausgangsanschlüsse der Brücke bildet.The invention relates to an alternating current operated bridge circuit for measuring the electrical conductivity of an electrolyte, in which a conductivity measuring cell intended for the electrolyte and one which determines the bridge measuring range, in the sense of achieving a linear bridge balancing characteristic measured, having a very high conductivity in relation to the test object Fixed resistor each form a bridge arm and are in series with the bridge operating power source as well as parallel to the other two bridge branches, which are connected by the series connection of one with the measuring cell to be kept at the same temperature, a negative temperature coefficient having resistance with one serving to take into account different temperature coefficients of different test objects Resistance network are formed and in which the resistor network has one connection end Contains bridge adjustment potentiometer located at one pole of the operating power source, the tap of which forms one of the output terminals of the bridge.
Eine solche Brückenschaltung ist in F i g. 1 der Zeichnung dargestellt. Die Brücke wird mit von einem Generator O erzeugter Wechselspannung von z. B. 1000 Hz gespeist. Ein Brückenzweig besteht aus dem Widerstandselement Rx; in Reihe damit liegt ein konstanter Widerstand Rm. Das Widerstandselement Rx stellt den Widerstand der Leitfähigkeitsmeßzelle dar, die zwei, im allgemeinen platinierte Elektroden aufweist, die in die Flüssigkeit, deren spezifische Leitfähigkeit gemessen werden soll, eintauchen.Such a bridge circuit is shown in FIG. 1 of the drawing. The bridge is with alternating voltage generated by a generator O of z. B. 1000 Hz fed. A bridge branch consists of the resistance element R x ; in series therewith is a constant resistance R m . The resistance element R x represents the resistance of the conductivity measuring cell, which has two, generally platinum-plated electrodes which are immersed in the liquid whose specific conductivity is to be measured.
Ein weiterer Brückenzweig besteht aus einem Widerstand R2 und ein weiterer aus der Parallelschaltung zweier Widerstände R3 und Rp. Der Widerstand Rv ist als Potentiometer ausgebildet. Zwischen dem Schiebekontakt des Potentiometers und dem Verbindungspunkt der Widerstände des ersten Brückenzweiges ist ein Meßinstrument V angeschlossen. Die Brücke ist dazu bestimmt, mit Hilfe des Schiebekontaktes des Potentiometers auf Null eingestellt zu werden. Dies kann in bekannter Weise selbsttätig erfolgen, indem das Meßinstrument durch einen elektronischen Verstärker ersetzt wird, an dessen Ausgang ein Elektromotor angeschlossen ist, der auf den Schiebekontakt wirkt, so daß letzterer stets wieder in die Lage zurückgeführt wird, in der die Brücke im Gleichgewicht ist.Another branch of the bridge consists of a resistor R 2 and another branch of the parallel connection of two resistors R 3 and R p . The resistor R v is designed as a potentiometer. A measuring instrument V is connected between the sliding contact of the potentiometer and the connection point of the resistors of the first branch of the bridge. The bridge is designed to be set to zero using the sliding contact of the potentiometer. This can be done automatically in a known manner by replacing the measuring instrument with an electronic amplifier, at the output of which an electric motor is connected which acts on the sliding contact so that the latter is always returned to the position in which the bridge is in equilibrium .
Elektrolyte haben einen verhältnismäßig hohen Temperaturkoeffizienten der spezifischen Leitfähigkeit.
Dieser Temperaturkoeffizient liegt zwischen 1,5 und 3% bei 2O0C, und es ist notwendig, den gemessenen
Temperaturkoeffizienten auf 2O0C zu reduzieren. Dies
Brückenschaltung zum Messen der elektrischen
Leitfähigkeit eines ElektrolytsElectrolytes have a relatively high temperature coefficient of specific conductivity. This temperature coefficient is between 1.5 and 3% at 2O 0 C and it is necessary to reduce the measured temperature coefficient 2O 0 C. This bridge circuit for measuring the electrical
Conductivity of an electrolyte
Anmelder:Applicant:
N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)Eindhoven (Netherlands)
Vertreter:Representative:
Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7Dr. rer. nat. P. Roßbach, patent attorney,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7th
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Pieter Geert Kuipers, Eindhoven (Niederlande)Pieter Geert Kuipers, Eindhoven (Netherlands)
Beanspruchte Priorität:Claimed priority:
Niederlande vom 23. Juli 1959 (241 559)Netherlands 23 July 1959 (241 559)
kann in an sich bekannter Weise dadurch erfolgen, daß für den Widerstand R% ein Widerstand mit einem gleichfalls negativen Temperaturkoeffizienten gewählt wird. Für ein bestimmtes Temperaturintervall kann dann für diesen Widerstandcan be done in a manner known per se in that a resistor with a likewise negative temperature coefficient is selected for the resistance R%. This resistance can then be used for a specific temperature interval
= RJl = RJl
- 20) - 20)
geschrieben werden.to be written.
Dabei stellt R20 den Widerstand bei 2O0C, α den Temperaturkoeffizienten von i?2 ur*d / die Temperatur in 0C dar. Für die Leitfähigkeit Gt des Elektrolyten kann auf ähnliche Weise geschrieben werden R 20 represents the resistance at 2O 0 C, α the temperature coefficient of i? 2 ur * d / represents the temperature in 0 C. The conductivity Gt of the electrolyte can be written in a similar way
Gt = G20 (1 + β [t - 20]), Gt = G 20 (1 + β [t - 20]),
wobei β den Temperaturkoeffizienten der Leitfähigkeit des Elektrolyten darstellt.where β is the temperature coefficient of the conductivity of the electrolyte.
Bei Gleichheit der beiden Temperaturkoeffizienten kann immer genau kompensiert werden, wenn der Widerstand Rz und die Zelle Rx gleichen äußeren Verhältnissen ausgesetzt sind. In der Praxis ergibt sich aber, daß zwischen verschiedenen Widerständen mit einem negativen Temperaturkoeffizienten stets eine größere Abweichung bezüglich des Temperaturganges besteht, und es ist notwendig, in Kombination mit R2 in bekannter Weise Reihenwiderstände und manchmal Parallelwiderstände zu verwenden, um auch für zwei verschiedene Temperaturen genau zu kompensieren. If the two temperature coefficients are equal, it is always possible to precisely compensate if the resistance R z and the cell R x are exposed to the same external conditions. In practice, however, it turns out that between different resistors with a negative temperature coefficient there is always a greater deviation with respect to the temperature response, and it is necessary to use series resistors and sometimes parallel resistors in combination with R 2 in order to also be used for two different temperatures to compensate exactly.
Im allgemeinen wünscht man für das Potentiometer Rp eine linear geteilte Skala. Rm stellt den Meß-In general, a linearly divided scale is desired for the potentiometer R p. R m represents the
409 690/141409 690/141
bereichwiderstand dar, durch dessen Umtausch der Meßbereich geändert werden kann. Eine hinreichende Linearität wird dann dadurch erzielt, daß für die beiden Brückenzweige Rn, und Rx ein maximales Widerstandsverhältnis von 1 : 100 gewählt wird. Dann ist also für jeden Meßbereich R1n gleich oder größer als koeffizienten aneinander angepaßt. Dies kann dadurch erreicht werden, daß bei einer Versuchsmessung nur die Temperatur geändert wird bei gleichbleibender Konzentration des Elektrolyten. Es wird dabei die Brücke auf Null eingestellt.range resistance, which can be exchanged to change the measuring range. Sufficient linearity is then achieved in that a maximum resistance ratio of 1: 100 is selected for the two bridge branches R n and R x. Then, for each measuring range, R 1n is matched to one another equal to or greater than coefficients. This can be achieved by only changing the temperature during a test measurement while the concentration of the electrolyte remains the same. The bridge is set to zero.
Bei einer richtigen Kompensation sollWith a correct compensation should
0,010.01
wobei C die Konstante der betreffenden Leitfähigkeitszelle und Gmax die im betreffenden Meßbereich auftretende maximale Leitfähigkeit (minimaler Widerstand) ist.where C is the constant of the relevant conductivity cell and Gmax is the maximum conductivity (minimum resistance) occurring in the relevant measuring range.
Auf diese Weise ist das Potential in Punkt 1 der Schaltung proportional der Leitfähigkeit, denn die Spannung V1 an Rx verhält sich zur Brückenspeisespannung wie der Widerstand Rm zum Gessmtwiderstand des ersten Brückenzweiges. Ist Rm vernachlässigbar gegenüber dem Widerstand der Leitfähigkeitszelle, so istIn this way, the potential in point 1 of the circuit is proportional to the conductivity, because the voltage V 1 at R x is related to the bridge supply voltage as the resistance R m is related to the total resistance of the first bridge branch. If R m is negligible compared to the resistance of the conductivity cell, then
wobei Gx die gemessene Leitfähigkeit darstellt.where G x represents the measured conductivity.
Eine gleiche Beziehung gilt für das Verhältnis der Widerstände im anderen Brückenzweig. Im allgemeinen wird i?3 sehr klein gegenüber R2 gewählt, und Rj, wird ein Wert nahezu gleich dem Höchstwert von R2 gegeben. Der Widerstand R3 ist dann etwa 1 lOmal 3<> kleiner als Rp. The same relationship applies to the ratio of the resistances in the other bridge branch. In general, i? 3 is chosen to be very small compared to R 2 , and Rj, is given a value almost equal to the maximum value of R 2 . The resistance R 3 is then about 10 times 3 <> smaller than R p .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der beschriebenen Art zu schaffen, bei der unter Beibehaltung derselben Skalenteilung die Brücke dem Temperaturkoeffizienten der Leitfähigkeit des Elektrolyten leicht angepaßt werden kann.The invention is based on the object of creating a device of the type described which bridges the temperature coefficient of conductivity while maintaining the same scale division of the electrolyte can be easily adjusted.
Ausgehend von der eingangs beschriebenen Brückenschaltung besteht die Erfindung darin, daß das andere Anschlußende des Abgleichpotentiometers an den Verbindungspunkt einer Reihenschaltung aus zwei Widerständen angeschlossen ist, die parallel zu einem einstellbaren, in Reihe zwischen dem Widerstand mit negativen Temperaturkoeffizienten und einem Festwiderstand an der Brücken-Betriebsstromquelle liegenden Widerstand angeschlossen ist.Based on the bridge circuit described above, the invention consists in that the other Connection end of the adjustment potentiometer to the connection point of a series circuit of two Connected in parallel to an adjustable resistor, in series between the resistor with resistors negative temperature coefficient and a fixed resistor at the bridge operating current source Resistor is connected.
Eine Schaltung nach der Erfindung ist in Fig.2 dargestellt, in der R4 den veränderbaren Widerstand und R5 einen konstanten Widerstand darstellt. Gleiche Teile wie in F i g. 1 tragen die gleichen Bezugszeichen.A circuit according to the invention is shown in Figure 2, in which R 4 represents the variable resistance and R 5 represents a constant resistance. Same parts as in Fig. 1 have the same reference numerals.
Ein parallel zum veränderbaren Widerstand R4 liegender Widerstand Re + R7 hat vorzugsweise einen hohen Wert gegenüber i?4, und seine Anzapfung ist derart gewählt, daß das Verhältnis zwischen den Widerständen R5 + R7 und dem Widerstand R2 mit negativem Temperaturkoeffizienten klein ist, z. B. von der Größenordnung 0,01, so daß sich die Teile Re und R7 verhalten wie 99: 1.A resistor R e + R 7 lying parallel to the variable resistor R 4 preferably has a high value compared to i? 4 , and its tap is chosen such that the ratio between the resistors R 5 + R 7 and the resistor R 2 with a negative temperature coefficient is small, e.g. B. of the order of 0.01, so that the parts R e and R 7 behave as 99: 1.
Das Potentiometer ist wieder mit Rp bezeichnet. Der Widerstand R5 hat einen Wert von 10 Ω.The potentiometer is again labeled R p. The resistor R 5 has a value of 10 Ω.
Die eigentliche Messung geschieht nach Fig.2 ebenso wie nach F i g. 1 durch Verschiebung des Abgriffes 2, was von Hand oder in bekannter Weise automatisch geschehen kann. Das Meßelement Rx und der NTC-Widerstand R2 sollen dabei stets die gleiche Temperatur haben.The actual measurement takes place according to FIG. 2 as well as according to FIG. 1 by moving the tap 2, which can be done automatically by hand or in a known manner. The measuring element R x and the NTC resistor R 2 should always have the same temperature.
Wird ein andersartiger Elektrolyt gemessen, dessen Temperaturkoeffizient auch anders ist, so werden
durch Einstellung des Widerstandes Rt die Temperatures
(I --60/J) 1000 -fÄ»
C20 " 300 + Rs If a different type of electrolyte is measured, the temperature coefficient of which is also different, the temperature (I --60 / J) 1000 -fÄ » is achieved by setting the resistance R t.
C 20 "300 + Rs
sein, wobei C20 die Leitfähigkeit des Elektrolyten bei
20°C und β der Temperaturkoeffizient der Leitfähigkeit ist. Es ist dabei ein Temperaturanstieg von 20 bis
80° C zugrunde gelegt, und die Widerstandsendwerte von A2 sind dabei mit 1000 und 300 Ω festgelegt. Rs
ist der erforderliche Reihenwiderstand zu R2.
Man findet dann:where C 20 is the conductivity of the electrolyte at 20 ° C and β is the temperature coefficient of conductivity. This is based on a temperature increase of 20 to 80 ° C, and the final resistance values of A 2 are set at 1000 and 300 Ω. R s is the required series resistance to R 2 .
One then finds:
Rs = ™ - 300 Ω
6 -β R s = ™ - 300 Ω
6 -β
oder wenn β in Prozenten ausgedrückt wird:or if β is expressed as a percentage:
11661166
-300Ω.-300Ω.
Mit Rücksicht auf die Linearität der Skala soll der untere Widerstand des rechten Brückenzweiges etwa 1 % des oberen Widerstandes A2 betragen. Dieser letztere ist bei 20°C: R20 -f R8. (R20 ist der Widerstand des NTC-Widerstandes R2, somit 1000 Ω.) Es ist daher der erwähnte untere Widerstand:Taking into account the linearity of the scale, the lower resistance of the right bridge arm should be around 1% of the upper resistance A 2 . The latter is at 20 ° C: R 20 -f R 8 . (R 20 is the resistance of the NTC resistor R 2 , thus 1000 Ω.) It is therefore the mentioned lower resistance:
R' = 0,01 (A20 -r Rs) - IO
Der übrigbleibende Teil ist: R '= 0.01 (A 20 -r Rs) - IO
The remaining part is:
11,66
ß 11.66
ß
R'R '
R'R '
30010,99^ 1030010.99 ^ 10
-3 -10.-3 -10.
R' besteht somit aus einem Widerstand von 10 Ω mit einer Korrektion für den Einfluß von ß. Weil β von dem zu messenden Elektrolyten abhängig ist, ist es erforderlich, die Korrektion vorzunehmen. Dies geschieht mit der Schaltung nach der Erfindung. Es ist hierbei nämlich möglich, R's zu ändern, wodurch der richtige Wert von β eingestellt werden kann, ohne daß eine Empfindlichkeitskorrektion der Brücke erforderlich ist. Bei 20° C ändert sich ja die Ausgangsspannung des Brückenzweiges nicht, wenn R's geändert wird. R ' thus consists of a resistance of 10 Ω with a correction for the influence of ß. Since β depends on the electrolyte to be measured, it is necessary to make the correction. This is done with the circuit according to the invention. This is because it is possible to change R ' s , as a result of which the correct value of β can be set without having to correct the sensitivity of the bridge. At 20 ° C the output voltage of the bridge branch does not change when R ' s is changed.
Claims (2)
Deutsche Patentschrift Nr. 1 007 880;
britische Patentschriften Nr. 686 681, 690 701;
»Instruments«, 24 (1951), S. 710 bis 715.Considered publications:
German Patent No. 1,007,880;
British Patent Nos. 686 681, 690 701;
"Instruments", 24 (1951), pp. 710 to 715.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL241559 | 1959-07-23 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1179295B true DE1179295B (en) | 1964-10-08 |
Family
ID=19751844
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEN18653A Pending DE1179295B (en) | 1959-07-23 | 1960-07-19 | Bridge circuit for measuring the electrical conductivity of an electrolyte |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1179295B (en) |
GB (1) | GB961303A (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB686681A (en) * | 1949-11-08 | 1953-01-28 | Sydney Rutherford Wilkins | Apparatus for measuring the conductivity of solutions |
GB690701A (en) * | 1950-02-24 | 1953-04-29 | Ici Ltd | Improvements in and relating to the determination, recording or control of impurities, especially oxygen, in industrial gases, or in liquids |
-
1960
- 1960-07-19 DE DEN18653A patent/DE1179295B/en active Pending
- 1960-07-20 GB GB2530560A patent/GB961303A/en not_active Expired
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB686681A (en) * | 1949-11-08 | 1953-01-28 | Sydney Rutherford Wilkins | Apparatus for measuring the conductivity of solutions |
GB690701A (en) * | 1950-02-24 | 1953-04-29 | Ici Ltd | Improvements in and relating to the determination, recording or control of impurities, especially oxygen, in industrial gases, or in liquids |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB961303A (en) | 1964-06-17 |
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