DE1242891C2

DE1242891C2 - Vorrichtung zur kapazitiven fuellstansmessung

Info

Publication number: DE1242891C2
Application number: DE19641242891
Authority: DE
Priority date: 1964-04-27
Filing date: 1964-04-27
Publication date: 1973-10-04
Also published as: DE1242891B

Description

:- ^{3 4}

stante Wechselspannung abgebender Generator, des- auf einfachste Weise eine für den vorliegenden Zweck sen Amplitudenkonstanz bei Ausbildung des Genera- ausreichende Amplitudenstabilisierung,
tors mit einem frequenzbestimmenden Schwingkreis Der aus den Bauelementen L₃, C₁ gebildete erfindungsgemäß in äußerst einfacher Weise dadurch Schwingkreis bzw. Ausgang des Schwingkreisoszillaerreicht werden kann, daß die Schwingkreisinduktivi- 5 tors liegt in Serie mit einem Meßkondensator C_M. tat durch eine bei Erreichen einer vorbestimmten Der Stromkreis zwischen Meßkondensator C_M und Schwingungsamplitude den Schwingkreis dämpfende, dem Schwingkreis L₃, C₁ wird durch die Basis-Emitmit einer Diode gegenseitig in Reihe geschaltete ter-Strecke eines npn-Transistors T₂ geschlossen, zu Zenerdiode mindestens teilweise überbrückt ist. Bei der eine Diode D₃ gegenpolig parallel geschaltet ist. Erreichen der Zenerspannung wird die Diodenanord- io In dem Basis-Emitter-Kreis des Transistors T₂ nung durchlässig und wirkt als niederohmiger Neben- fließt nur in der Halbwelle Strom, in welcher die anschluß des betreffenden Spulenabschnittes. Die Basis positiv gegenüber dem Emitter ist. In dieser Dämpfungsdioden können auch an eine mit der Halbwelle überträgt sich der in der Basis-Emitter-Schwingkreisspule gekoppelte andere Spule der Strecke fließende Strom auch auf den Kollektorkreis Schwingschaltung angeschlossen sein. . 15 des Transistors T₂ und kann dort an einem Glät-

Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung tungskondensator C₂ abgenommen und einem Verim Zusammenhang mit der Zeichnung, welche ein stärker V zugeführt werden, der mit dem Sonden-Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Son- kopfeinsatz 1 über Zuleitung Z verbunden ist. Der denkopfeinsatzes mit einem zugehörigen Hilfsverstär- "Verstärker V ist so ausgelegt, daß der Zeiger eines ker nebst Anzeigeinstrument, teilweise in Blockschalt- 20 nachgeschalteten Drehspulinstruments / mit 1 mA bilddarstellung, zeigt, erläutert. Vollausschlag sich zwischen die Nullstellung und

Der in der Zeichnung dargestellte erfindungs- einem Maximalausschlag einstellt, wenn sich die Ka-

gemäße Sondenkopf einsatz 1 umfaßt einen Schwing- pazität des Meßkondensators C_M zwischen seinem

kreisoszillator, bestehend aus einem Oszillatortran- niedrigsten und seinem höchsten Wert verändert. Die

sistor T₁ (nicht mit Bezugszeichen versehenen) Wider- 25 Stromversorgung des Oszillators erfolgt hierbei über

ständen und einem Übertrager mit Primärwicklungen die Zuleitung Y, während über die Leitung Z der

L₁, L₂ sowie einer Sekundärwicklung L₃, welche zu- kapazitätsproportionale Meßstrom zum Verstärker V

sammen mit einem Kondensator C₁ einen Schwing- geleitet wird.

kreis bildet. Zur,Erreichung einer konstanten Ampli- Durch den erfindungsgemäßen Sondeneinsatz wird tude der vom Schwingkreisoszillator erzeugten Wech- 30' bei einfachstem Aufbau und geringsten mechanischen selspannung ist ein Teil der Primärwicklung L₁ durch Abmessungen eine völlig lineare Anzeige an dem zwei gegensinnig gepolte Dioden D₁ und D₂ über· Meßinstrument / erzielt. Durch die Ankopplung des brückt. DieDiodeDj ist eine Zenerdiode, deren Zener- Verstärkers V mittels des Transistors T₂ an den Meßspannung die Höhe der abgegebenen Wechselspan- kreis wird eine Verfälschung der Meßwerte durch die nungsamplitude bestimmt. Diese Maßnahme gestattet 35 Zuleitungen Z vermieden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2

änderbarer Kompensationskondensator je nach dem Patentansprüche: herrschenden Flüssigkeitsstand bzw. der Kapazität

des Meßkondensators auf Brückennull nachgeregelt.

!.Vorrichtung zur Füllstandsmessung mit einem Hier ergibt sich zwar eine lineare Anzeige, aber hiermit konstanter Wechselspannung gespeisten Meß- 5 für ist ein beträchtlicher Aufwand erforderlich,
kreis, bestehend aus einer Reihenschaltung eines Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Son-

Meßkondensators und einer einen Anzeige- an denkopfeinsatzes, welcher unter Vermeidung der den Meßkreis koppelnden Einrichtung, wobei die Nachteile bekannter Geräte bei einfachem und weit-Kapazität des Meßkondensators durch den Füll- gehend raumsparendem Aufbau eine lineare Anzeige stand verändert und der Kondensatorstrom als io des Füllstandes ermöglicht. Erreicht wird dies bei Meßgröße ausgewertet wird, dadurch ge- einer Vorrichtung zur Füllstandsmessung, bei der die kennzeichnet, daß in Reihe zum Meßkon- Kapazität eines wechselstromdurchflossenen Meßdensator (C_M) die Basis-Emitter-Strecke eines kondensators durch den Füllstand verändert wird, Transistors (T₂) liegt, welcher eine Diode (D₃) erfindungsgemäß dadurch, daß in Reihe zum Meßantiparallel geschaltet ist, und daß die Basis- 15 kondensator die Basis-Emitter-Strecke eines Transi-Kollektor-Strecke des Transistors (T₂) dem An- stors liegt, welcher eine Diode antiparallel geschalzeigekreis (/) einen Meßstrom aufprägt. tet ist, und daß die Basis-Kollektor-Strecke des Tran-

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- sistors dem Anzeigekreis einen Meßstrom aufprägt, kennzeichnet, daß der Wechselspannungsgenera- Zwar ist bekannt, die Kapazität eines Kondensator einen frequenzbestimmenden Schwingkreis 20 tors durch Messung des ihn durchfließenden Stromes (L₃, C₁) aufweist, dessen Induktivität teilweise bei einer angelegten Wechselspannung konstanter durch eine bei Erreichen einer vorbestimmten Amplitude zu messen, jedoch konnte eine auf diesem Schwingungsamplitude den Schwingkreis dämp- Prinzip beruhende Meßanordnung bis jetzt noch fende, mit einer Diode (D₂) gegensinnig in Reihe nicht in Sondenkopfeinsätzen zur Füllstandsmessung geschaltete Zenerdiode (D₁) überbrückt ist. 25 verwendet werden, da der Meßverstärker, beispiels-

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, weise ein Röhrenvoltmeter, unmittelbar neben dem dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungs- zu messenden Kondensator bzw. zu einem mit diesem dioden (D₁, D₂) parallel zumindestens einem Teil in Reihe geschalteten Widerstand aufgestellt und mit einer mit der Schwingkreisspule (L₃) gekoppelten diesen Elementen durch Zuleitungen verbunden war. Spule (L₁) geschaltet sind. 30 Aus Platzgründen kann jedoch in einen Sondenkopf-

einsatz nicht ohne weiteres ein Meßverstärker eingebaut werden. Andererseits ist ein Anschluß des Meßverstärkers an einen Meßkondensator über längere

Zuleitungen wegen einer damit verbundenen Kapazi-

35 tätsverfälschung und aus Abschirmgründen problematisch, insbesondere dann, wenn der Verstärker sehr empfindlich sein muß, um ausgangsseitig den Einbau

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Füll- eines verhältnismäßig robusten Meßinstrumentes, beistandsmessung mit einem mit konstanter Wechsel- spielsweise in handelsüblicher Form als Drehspulenspannung gespeistem Meßkreis, bestehend aus einer 40 anzeigegerät mit 1 mA Vollausschlag, zu ermöglichen. Reihenschaltung eines Meßkondensators und einer Demnach ist die an sich bekannte Anordnung zur einen Anzeigekreis an den Meßkreis koppelnden Ein- Messung von Kapazitäten, welche eine lineare Anrichtung, wobei die Kapazität des Meßkondensators zeige liefert, nicht ohne weiteres auf Sondenkopfeindurch den Füllstand verändert und der Kondensator- sätze zur kapazitiven Füllstandsmessung übertragbar, strom als Meßgröße ausgewertet wird. 45 Der im Meßkreis fließende Strom kann dann wäh-

Es sind bereits Geräte bekannt, bei denen der rend einer Halbperiode durch die Basis-Emitterdurch den Meßkondensator fließende Wechselstrom Strecke des Transistors fließen und ihn durchlässig auf einen konstanten Wert stabilisiert und der Span- machen, während er in der anderen Halbperiode, nungsabfall am Meßkondensator an einem Aus- während der die Basis-Emitter-Strecke sperrt, durch schlaginstrument angezeigt wird. Der Nachteil dieser 50 die parallelgeschaltete Diode fließen kann, so daß im Geräte liegt darin, daß eine lineare Anzeige des ab- Meßkreis ein Wechselstrom fließt und es nicht zu zulesenden Meßwertes als Funktion des jeweiligen einer einseitigen Aufladung des Meßkondensators Füllstandes nicht erreichbar ist. Beim Betrieb des kommt. Der Anzeigekreis ist an die Basis-Knllektor-Meßkondensators mit konstantem Strom ist der ab- Strecke des Transistors angeschlossen, über die ihm zulesende Spannungsabfall dem Flüssigkeitsstand 55 ein der Kapazitätsänderung des Meßkondensators umgekehrt proportional, so daß eine Reziprokkenn- proportionaler Strom eingeprägt wird. Auf diese linie entsteht, welche bei an sich erforderlicher line- Weise besteht eine Trennung zwischen dem Anzeigearer Anzeige nur in einem kleinen Meßbereich aus- kreis und dem Meßkreis, so daß die an beide Kreise wertbar ist. zu stellenden Forderungen unabhängig voneinander

Eine andere bekannte Vorrichtung weist eine Rei- 60 realisiert werden können.

henschaltung aus einem Meßkondensator und einem Zur Verstärkung des Meßstromes kann dem Tran-

Transformator als Koppelglied auf. Der Nachteil die- sistor ein Anzeigeverstärker nachgeschaltet sein, der ser Schaltung liegt darin, daß sich zur Meßkapazität ein den Meßkreisstrom proportional anzeigendes die Leitungskapazität einer abgeschirmten Meßleitung Meßinstrument speist. Der Verstärker ist zweckzuaddiert. 65 mäßig so ausgelegt und einstellbar, daß der Meß-

Es sind ferner Geräte bekannt, bei denen der Meß- bereich von handelsüblichen Instrumenten überkondensator in einem Brücke ikreis liegt. Durch strichen wird,
einen Folgeregler wird ein in seiner Kapazität ver- Der Speisung des Meßkreises dient ein eine kon-