DE1465270A1

DE1465270A1 - Temperaturabhaengiger Zeitgeber

Info

Publication number: DE1465270A1
Application number: DE19641465270
Authority: DE
Inventors: Martens Alexander Eugene
Original assignee: Bausch and Lomb Inc
Current assignee: Bausch and Lomb Inc
Priority date: 1963-04-01
Filing date: 1964-03-31
Publication date: 1969-02-06
Also published as: GB1015239A; FR1404473A; US3338680A

Description

Aufloite-Vifclorio-Shaee Λ Dr.-llig. HANS RUSCHKE Pienzeueoer »ταββ 2

Dipl.-Ing. HEINZ AGULAR Κ2ΑΑΪ» Postscheckkonto. PATENTANWÄLTE Potttctjecfckonfo. Berli» Werf 7*W · Ate«*». «877

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Kto. 32 76Bt Kto. 59 515

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Dr.Sls/Wr

Bausoh. & Loab Incorporated, Rochester, New York, V_eSt.A«

iPeaperaturabliängiger Zeitgeber

Die Erfindung betrifft einen temperaturabhängigen Zeitgeber und insbesondere eine elektrische Vorrichtung zur Frequenzregelung, die einen Irequenzregler mit einer synchronen Drehzahl antreibt, der seinerseits auf Semperaturänderungen anspricht»

Die Dauer zahlreicher chemischer Reaktionen hängt im allgemeinen sehr genau von der Temperatur der benutzten Reagenzien ab. Dies trifft in erster Linie für die überwiegende Mehrzahl der Reaktionen zu, bei denen organische Verbindungen verwendet werden·

Eine große Anzahl neuzeitlicher analytischer Untersuchungsmethoden basiert auf der Peststellung bestimmter physikalischer Änderungen in der reagierenden Lösung (selektive Lichtabsorption, Änderung des spezifischen elektrischen Widerstandes UBw.) innerhalb eines bekannten Zeitintervalle bei einer

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bekannten und feststehenden Temperature Die Temperaturafehängigkeit derartiger Untersuchungen und Messungen ist in vielen Fällen außerordentlich weitgehend· Sie ergibt sich aus der bekannten Arrhenius-Gleichung:

- -J.
RT

K = Be , worin

K - die Reaktionsgeschwindigkeit ist, E und B - Konstanten, die sich auf die Reaktion

beziehen,

R - die Gaskonstante
T - die absolute Temperatur und
e - die Basis des natürlichen oder Napierschen Logarithmensystems bedeuten»

Die Änderung der Reaktionsgeschwindigkeit als Funktion der Temperatur ergibt sich aus den Gleichungen:

_ E_
dK E _o -r. E _o Tr

Für eine geringfügige Temperaturänderung (also + 3°C oder weniger bei Raumtemperatur) können diese Gleichungen mit ausreichender Genauigkeit auch folgendermaßen geschrieben werden EK CK

Δ κ = If₀ 2

worin

die absolute Nenntemperatur ist , 909806/0846

K - die Reaktionsgeschwindigkeit, die für diese Temperatur bekannt ist,

R,E - Konstanten sind

AK - die Änderung der Reaktionsgeschwindigkeit und /_VT - die Temperaturänderung ist,

Offensichtlich besteht hier eine lineare Abhängigkeit zwischen der Änderung der Reaktionsgeschwindigkeit und der Änderung der Reaktionstemperatur über einen kleinen Temperaturbereich.

Wird für die quantitative Analyse die Lichtabsorption unter Zuhilfenahme einer speziellen Reaktion benutzt, dann ergibt sich die Konzentration der betreffenden chemischen Substanz und ihr Verhältnis zu der Änderung der Absorption aus der folgenden Gleichung:

■ c \

worin

A. \

= Ap - A , die Differenz der Lichtabsorption über das Zeitintervall t ist,

M - die Proportionalitätskonstante ,

V - das Volumen der Probe

t - das Zeitintervall für die Reaktionszeit

Δ?₀ ^K + Δ.

1 + Tjr-js— = g der Faktor der Temperaturabhängigkeit

ο und

N - die Konzentration der Substanz ist.

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-4-Sind die Größen V, t und M bekannt und der Ausdruck

1 + entweder ebenfalls bekannt oder kompensiert, dann ο

kann die Konzentration N aus der Differenz der Lichtabeorption ^A zwar unter Benutzung folgender Formel ermittelt werden:

Vt

Diese Formel gilt für geringfügige Temperaturänderungen· Um exakte Ergebnisse erzielen zu können, muß die Temperatur der Probe während des Zeitintervalle t für die ohemische Reaktion innerhalb einer engen Toleranz genau festgehalten werden. Für manche Reaktionen ist die höchstzulässige Abweichung

Während es im allgemeinen keine Schwierigkeiten bereitet, die Temperatur auf + 1⁰C konstant zu halten, werden die Probleme der Einhaltung kleinerer Toleranzen, insbesondere in großen nicht homogenen Räumen, beispielsweise in den Reaktionskammern analytischer Instrumente, mit zunehmend strengen Anforderungen an die Temperaturkonstanz außerordentlich schwierig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen temperaturabhängigen Zeitgeber bzw. eine Temperaturregelrorrichtung zu schaffen, die sich auf die automatische oder halbautomatische Prüfung einer großen Anzahl ähnlicher Proben be-

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zieht, wobei eine völlige Unabhängigkeit von der Umgebungstemperatur βehr erwünscht ist.

Zur Zielsetzung der Erfindung gehört auch das Verfahren zur Kompensation der Reaktionsbedingungen für begrenzte Temperaturänderungen in einer Umgebung, die regelmäßig auf eine Temperatur von + 3°C eingestellt wird, wobei dieses Verfahren auf der Änderung des Zeitintervalls für die Reaktion t in Übereinstimmung mit der exakten Temperatur der Probe besteht·

Prüft man daraufhin die obige Gleichung (2), dann sieht man, daß die Zeit t für die Reaktionsdauer sich nach folgender Formel ändertι

t die vorgegebene Reaktionsdauer bei der bekannten Temperatur T ist; die Auswirkungen der Temperaturänderungen sind in der Formel (3) weggelassen, so daß sioh ergibt:

N a m— =x Konstante · ο

Der spezifische Widerstand eines Thermistors ist temperaturabhängig und durch folgende Beziehung gegeben:

Über einen kleinen Temperaturbereich kann der spezifische Widerstand mit großer Genauigkeit angenommen werden zu :

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.3

Bas Verhältnis der spezifischen Widerstände über den Tempe raturbereich von T_Q bis T_Q + A^T _O ^is1: gegeben duroh die Gleichung:

^HT ¹O

Der Thermistor kann unmittelbar als ein Stromkreiselement des Hetzwerkes für die Ermittlung der Frequenz in einem RC-Oszillator benutzt werden· In diesem Falle ist die Frequenz des Signals gegeben durch den Ausdruck: f = , worin

b die Proportionalitätskonstante ist, und damit wird die Wellenlänge .. άΠε^Γ

t' = -ar = * ο

Der Oszillator speist einen Synchron-Zeitgebermotor über einen passenden Kraftverstärker» Die Zeitgeberperiode ändert sich proportional mit der Länge einer Schwingung des Oszillators und damit proportional mit der Temperaturänderung.

ISn dieses Verfahren in vollem IMfang wirksam zu gestalten, benötigt man zwei miteinander gekoppelte Thermistoren, die Größe:

1 ^RT
t' = 4t - ο zu bilden,

⁷ T

IM die gewünschte Kompensation der Reaktionsgeschwindigkeit zu

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-7-erzielen, muß außerdem die Gleichung erfüllt sein;

Rm
O

Durch den Erfindungsgegenstand werden diese Nachteile beseitigt und die erforderliche Temperaturkompensation erzielt· Erfindungsgemäß geschieht dies auf folgende Weise·

Der Thermistor wird zu einem Teil eines Spannungsteilers in einer Wheatstone¹sehen Brückensehaltung gemacht« Die entscheidende Spannungsänderung wird über einen Verstärker mit veränderlichem Verstärkungsgrad in einen spannungsgeregelten Oszillator eingeführt, d.h, man benutzt einen Wandler, der die Spannung in eine Frequenz „umrichtet¹¹. Der Oszillator ändert seine Frequenz linear und proportional mit der Regelspannung, die ihrerseits von der Temperaturänderung abhängt· Der Verstärkungsgrad des Verstärkers kann so eingestellt werden, daß er den Wert "*_o » entsprechend ^o ,

für irgendeinen geeigneten Thermistor oder irgendeine beliebige chemische Reaktion wiedergibt, solange diese Faktoren entweder bekannt sind oder deren Größe auf experlmentiellem Wege ermittelt werden kann. Der Zusammenhang zwischen der Zeitgeberperiode und der Temperatur der Probe ist gegeben durch die Beziehung: / _Λ

t = t (1 y— · G

⁰ \ V^

worin G die Übertragungsfunktion des Verstärkers und des Oszil-

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lators ist. Durch Substitution in Gleichung (3) ergeben sich die Ausdrücke:

Vt₀ 11 ^r SlH +

^Vto

Der letzte Klammerausdruck kann vernachlässigt werden· IM eine vollständige Kompensation zu erzielen, nuß die Gleichung erfüllt sein

5 = 5— oder es nuß gelten

V V

fia = c (5)

Nun ergibt sich aus Gleichung (1)

Δ_ο

C = x— und aus Gleichung (4)

Δ* κ

wobei folgende Substitutionen in Gleichung (5) vorgenommen werden:

909006/0846*

ΔΡ, ,ζ

22L

Es gilt dann S=- 2- (6)

Ist die Gleichung (6) erfüllt, d*h» ist der Verstärkung, grad annähernd richtig eingestellt, dann ist die Ablesung der Konzentration über einen Bereich einer willkürlich angenommenen Reaktionstemperatur annähernd ungefähr temperaturunab~ hängig.

Mit Hilfe des Erfindungsgegenstandes kann man also das Zeitintervall in Abängigkeit von Temperaturänderungen, die zu einem temperaturempfindliehen Verfahren gehören, ändern_β

Wie oben bereits erwähnt, ist eine Aufgabe der Erfindung in der Schaffung einer temperaturabhängigen Zeitgeber-Vorrichtung su sehen, die dazu dient, die Zeitdauer eines temperaturempfindlichen Vorganges zu regeln»

Zur Zielsetzung der Erfindung gehört es auch, den geeigneten Oszillator zu finden, der ein temperaturempfindliches Element aufweist, welches zur Regelung der Frequenz der Oszillatorschwingungen und zur Bemessung der Zeit für die Heaktion in einer Heaktionskaamer dient·

Zweck der !Erfindung ist es außerdem, ein Spannungsanzeigegerät in einer Heaktionskammer vorzusehen, welches eben-

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falls temperaturempfindlich ist und es dadurch ermöglicht, die Frequenz eines Oszillators zu regeln, der einen Synchronmeehanismus antreibt, der seinerseits die Reaktionszeit regelt·

Schließlich gehört es noch zur Aufgabenstellung der Erfindung, einen Thermistor in eine Reaktionskammer einzubauen, der zur Regelung der Frequenz der Schwingungen eines Oszillators dient, der seinerseits einen !Pakt- oder Zeitgebermechanismus in der Reaktionskammer antreibt.

Me der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird im wesentlichen dadurch gelöst, daß man eine Reaktionskanmer mit Temperaturrege!einrichtungen benutzt, welche die Temperatur In einer solchen Kammer innerhalb sehr enger Grenzen regelt. Die Unmöglichkeit, eine absolut konstante Temperatur aufrecht zu erhalten, wird dadurch abgeschwächt, daß man in der Reaktionskammer einen Thermistor anordnet. Dieser Thermistor regelt eine Spannung in einem Oszillatorkreis oder in einem Verstärker, der seinerseits einen Oszillatorkreis regelt, um die Frequenz in Abhängigkeit von geringfügigen Änderungen der Temperatur in der Reaktionskammer zu ändern. Falls es notwendig sein sollte, wird der Oszillatorausgang verstärkt, um die erforderliche Leistung für den Antrieb eines Synchronmotors zur Verfügung zu haben. Die Drehzahl des Motors in Umdrehungen 3e Minute wird in Abhängigkeit von der Taktgabe durch die Schwingungen der einzelnen Oszillatorfrequenzen geregelt, um auf diese Weise die Reaktionsdauer in der Reaktionskammer ändern zu können.

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Zur Regelung dee Zusammenhangs zwischen Zeit und Temperatur für die miteinander reagierenden Komponenten in der Reaktionskammer kann jede beliebige Vorrichtung benutzt werden. Es kann dies beispielsweise ein Mechanismus zum Transport einer Reaktionsprobe durch die Reaktionskammer sein oder eine Einrichtung, die dazu dient, die Reaktion der Probe einzuleiten und aufzuzeichnen, oder aber auch die Aufzeichnungen zu ' beenden und am Ende des gewünschten ZeitIntervalls gegebenenfalls eine weitere Reaktion einzuleiten·

Erfindungsgemäß gelangt ein temperaturabhängiger Zeitgeber in einer Kammer mit Temperaturregelung zur Anwendung, in welcher ein Gerät zur Erzeugung einer bestimmten Frequenz untergebracht ist, um ein Schwingungssignal in Abhängigkeit von einem temperaturempfindlichen Element in der Kanter zu erzeugen, welches dazu dient, eine Frequenzänderung der Schwingung herbeizuführen} außerdem kann noch ein Verstärker zur Verstärkung des Schwingungssignals vorgesehen sein, an den ein Synchrongerät angeschlossen ist, welches dazu dient, eine Regelvorrichtung zur Taktgabe für einen Vorgang in der Kammer entsprechend der Frequenz des Oszillators zu betätigen·

In der nun folgenden Beschreibung soll die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung Im einzelnen näher beschrieben werden·

In der Zeichnung ist;
Fig. 1 eine schematische Barstellung des temperaturabhängigen Zeitgebers nach der Erfindung, der die Oszillatorfre-

quenz regelt, die zum Antrieb eines Synchronmotor» *■ dient und damit die Bewegung einer Probe in die Reaktionekammer hinein und aus der Reaktionskammer auf der entgegengesetzten Seite heraus steuert»

Figo 2 die Darstellung eines abgeänderten Schemas, bei welchem die Reaktion und der AufzeichnungsYorgang in Abhängigkeit von dem temperaturgesteuerten Mechanismus eingeleitet wird bzw. gestartet wird,

Fig· 3 das Schaltbild eines Oszillators in Wien*»eher Brückenschaltung mit Thermistoren im Brückenkreis zur Regelung der Frequenz,

Fig. 4 das Schaltbild eines Oscillatorkreiaee für die Zwecke der Phasenverschiebung, bei welchem die temperaturempfindlichen Elenente im Eingangskreis verwendet werden, und

Fig. 5 das Schaltbild eines Colpitt-Oszillators mit einem

sättigungsfähigen Drosselspulenkern zur Änderung der Frequenz des Oszillators.

Wie das Schema nach Fig· 1 zeigt, besteht die Anordnung im wesentlichen aus dem temperatur empfindlichen Oszillator, der einen Synchronmotor antreibt, der seinerseits die Probe durch die Reaktionskammer befördert und gleichzeitig die Reaktionszeit regelt·

Die Reaktionskammer 8 besteht aus dem schematisch dargestellten Gehäuse 1, ist auf geeignete Weise isoliert und steht unter dem genauen Einfluß der Temperaturregelung* Die

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Stromquelle 2 speist das Heizelement 3, welches mit Hilfe des Thermostaten 4 auf genaue Temperatur eingeregelt wird· Eine entsprechende Anordnung dient dazu, die Probe in die Reaktionskammer 8 zu befördern und aus dieser heraus zu bewegen· Bei dem dargestellten Beispiel ist es ein von dem Motor 6 angetriebenes Förderband 5· Der Motor 6 steht mit dem Ausgang dee elektrischen Antriebs, der auf den Oszillator 18 und den Verstärker 19 anspricht, in elektrischer Verbindung« Die Probe 7 wird auf eine vorbestimmte Temperatur gebracht, sobald die reagierenden Komponenten in einem Behälter 90 zusammengebracht worden sind, und wird dann in der dargestellten Weise auf das Förderband 5 gelegt· Die Vorschubgeschwindigkeit des Förderbandes bestimmt die Zeitspanne, während welcher die Probe 7 sich in der Kammer 8 befindet· Die Probe geht durch die Reaktionskammer hinduroh und verläßt diese auf der anderen Seite, wie dies durch die TMrißlinie 7¹ angezeigt ist* Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich tatsächlich um ein Förderband; die Erfindung soll indessen nicht auf eine Anordnung mit einem Förderband beschränkt werden, vielmehr kann die Einrichtung zur Bemessung der Zeit, welche die Probe in der Reaktionskammer verbringt, auch mit jeder beliebigen anderen Vorrichtung verwirklicht werden«

Zum Antrieb des Motors 6 dient bei dem Ausführungsbeispiel naoh Fig« 1 der in der Reaktionskammer 8 untergebrachte Thermistor 9; dieser ist etektriaeh an einen Brückenkreis 10 angeschlossene Der Thermistor 9 bildet einen Zweig der Brücken-

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anordnung 10. Die Brückenanordmmg 10 enthält außerdem einen veränderlichen Widerstand 11, der in Reihe mit dem Thermistor 9 an einer Batterie 12 liegt· Die Batterie ist ihrerseits auf der einen Seite geerdet und liegt mit ihrem anderen Ende an der Seite des veränderlichen Widerstandes 11, die der Anschlußstelle des Thermistors 9 an dem Widerstand gegenüberliegt« Die beiden anderen Zweige der Brückenanordnung 10 bestehen aus zwei Widerständen 13 und 14, die miteinander in Reihe geschaltet sind und ebenfalls zusammen an der Batterie 12 liegen und parallel zu den beiden Zweigen mit dem Thermistor 9 und dem veränderlichen Widerstand 11_O Der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 13 und 14 und der Verbindungspunkt zwischen dem veränderlichen Widerstand 11 und dem Thermistor liegen am Eingang des Verstärkers 15· Der Ausgang des Verstärkers 15 ist ein Gleichstrom, der unmittelbar am Ende des Spannungsteilers 16 ankommt, der mit seinem anderen Ende an Erde liegt. Ein Schleifkontakt 17 ist genauestens so eingestellt, daß der gewünschte Eingang für den Oszillator 18 abgegriffen werden kann· Der Oszillator 18 soll im folgenden anhand besonderer Diagramme näher erläutert werden« In der dargestellten Ausführungsform liefert der Oszillator 18 seine Ausgangsleistung in einen zweiten Verstärker 19, dessen Ausgang zum Antrieb eines Synchronmotors 20 dient. Der Synchronmotor treibt eine Welle 21 an, auf der die Nocken 22 und 23 sitzen« Wie die Figur zeigt, steuert der Nocken 22 den Anlaßvorgangä des Motors 6 durch Schließung der Kontakte des Schal-

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ters 24 und Erregung des Elektromagneten 25» der seinerseits die Kontaktbrücke 26 mit den Eontakten 27 und 28 betätigt· Der Motor 6 läuft solange der Schalter 24 geschlossen 1st, um die Probe in die Heaktionekammer befördern zu können· Me Probe 1st zu dem Lichtstrahl ausgerichtet, der die Reaktionen der Probe aufzeichnet·

Der Synchronmotor 20 läuft mit der Drehzahl weiter, die durch die Frequents geregelt wird, die in dem Oszillator 18 erzeugt wird· Die Drehbewegung der Welle 21 wird solange fortgesetzt, bis der Nooken 23 den Schalter 31 am Ende des gesteuerten Zeitintervalle schließt, wodurch der Elektromagnet 25 wiederum Strom erhält und bewirkt, dafi der Motor 6 die Probe aus der Reaktionskammer herausbefördert· Selbstverständlich können weitere Stromkreise mir Überwachung und Steuerung der Schalter, Hocken und Motoren vorgesehen werden, mit denen man die verschiedensten Wirkungen erzielen kann· Die ganze Anordnung soll indessen nur ein Beispiel dafür sein, wie die Erfindung verwirklieht werden kann·

Flg. 2 zeigt eine abgeänderte Aueführungeform in sehematlscher Darstellung· Dort befindet sich in der Reaktionskammer 35 ein Heizelement 36 und «in Thermostat 37, die an die Stromquelle 38 angeschlossen sind· Der Thermostat hält im Innern der Reaktionskammer 35 eine Temperatur innerhalb sehr enger Grenzen aufrecht* Kleine Ttmperaturänderungen werden mit Hilfe des Thermistors 39 kompensiert, der seinerseits temperaturempfindlich ist, um die Frequenz des Oszillator-

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kreises 40 zu regeln· Die Darstellung ist ähnlich der Darstellung in Pig· 1, obwohl sich hier die miteinander reagierenden Komponenten in der Probe im Innern der Reaktionskammer 35 befinden. Die Einleitung und Aufzeichnung bzw. Registrierung des Reaktionsvorganges werden mit Hilfe der Zeitgebervorrichtung gesteuert· Sobald die Reaktion mit Hilfe der Vorrichtung 41 eingeleitet worden ist, arbeitet der Oszillator 40 mit einer Frequenz, die der Temperatur in dem Reaktionsgefäß 35 mit Hilfe des Thermistors 39 angepaßt ist. Der Thermistor 39 ist in entsprechender V/eise mit dem Oszillator 40 verbunden, um die Frequenz des Vorganges in Abhängigkeit von der Temperatur und der Reaktionskammer zu regeln« Mit Hilfe des Ausgangs des Oszillators 40 wird der Motor 43 angetrieben, der seinerseits mit dem Aufzeichnungsgerät 44 und mit der Lampe 47 verbunden ist. Die Lampe 47 wirft einen Lichtetrahl durch die Probe 45 hindurch. Die Änderung des Lichtdurchgangs durch die Probe gibt ein Maß für die chemische Zusammensetzung der Probe, wobei ein lichtempfindliches Element 46 benutzt wird, so daß die chemische Zusammensetzung auf dem Aufzeichnungsgerät 44 aufgezeichnet werden kann.

Nach einer bestimmten Zeit, deren Dauer von der Temperatur in der Reaktionskammer 35 abhängig ist, wird die Aufzeichnung der Reaktion der Probe beendet. Das heißt also, mit anderen Worten, daß eine kürzere Zeitspanne für die Reaktion benötigt wird, wenn die Temperatur in der Reaktionskammer 35 höher ist. Eine höhere Temperatur in der Reaktionskammer stei-

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gert die Frequenz des Oszillators 40, die unmittelbar die Umdrehungen je Minute des Synchronmotors 43 steuert«, Die Wirkung der Vorrichtung, wie sie in Fig· 2 schematisch dargestellt ist, ist im ganzen genommen praktisch die gleiche wie die der Vorrichtung nach Pig. 1· Selbstverständlich ist auch bei der Anordnung nach Fig« 1 ein entsprechendes Aufzeichnungsgerät vorgesehen, obwohl dort die einzelnen Bauteile nicht im einzelnen dargestellt sind·

Pig, 3 zeigt die Schaltung eines Oszillators, die in Verbindung mit einer der Anordnungen nach den Fig. 1 und 2 durch entsprechende Stromkreis-Modifikation angewendet werden kann· Der Oszillator besteht im wesentlichen aus einer Wienschen Brückenanordnung, in welcher zwei der Widerstände in der bekannten Brückenanordnung durch die Thermistoren 50 und 51 ersetzt sind«, Die !Thermistor en sind in der temperatur empfindlichen Kammer untergebracht. In Beihe mit dem Thermistor 50 liegt der Kondensator 52, während parallel zu dem Thermistor ein Kondensator 53 liegt. Die anderen beiden Zweige des Brückenkreises enthalten die Widerstände 54 und 55. Der Verbindungspunkt des Thermistors 51 mit dem Widerstand 55 liegt an Erde· Die Rückkoppelungsschleife 56 ist an den Ausgang des Oszillators 57 gelegt, und der Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator 52 und dem Widerstand 54 liegt ebenfalls an dieser Leitung. Der Verbindungspunkt der Widerstände 54 und 55 ist an die Speiseleitung für das Steuerelement des Oszillators 57 angeschlossen. Die Kathode des Oszillators 57 liegt an dem Verbindungspunkt der Thermistoren 50 und 51. Der Ausgang des

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Oszillators 57 ißt Im allgemeinen an den Eingang eines Verstärkere 58 angelegt, dessen Ausgangsleistung zum Antrieb eines Synchronmotors 59 dient·

Pig. 4 zeigt einen Phasenverschiebungs-Oszillator mit drei in Reihe geschalteten Kondensatoren 60, 61 und 62, von denen der Kondensator 62 an das Steuerelement des Oszillators 63 angeschlossen ist» Zwischen den Kondensatoren 60 und 61 liegt ein Thermistor 64 und zwischen den Kondensatoren 61 und 62 ein Thermistor 65, während der Thermistor 66 unmittelbar an das Steuergitter des Oszillators angeschlossen ist. Die entgegengesetzten Enden der Thermistoren 64» 65 und 66 liegen an Erde« Der Ausgang des Oszillators 63 liegt über den Verstärker 67 an dem Synchronmotor 68«

Wie oben erwähnt, zeigt die Pig_o 5 einen Colpitt-Oszillator mit einem sättigungsfähigen Drosselkern, der die Induktivität des abgestimmten Stromkreises bildet. Die Aufteilung der Kapazität erfolgt mit Hilfe von Kondensatoren 70 und 71, wobei der Mittelpunkt zwischen den beiden Kondensatoren an Erde liegt* An die beiden Kondensatoren 70 und 71 sind die Spulen 72 und 73 angeschlossen, die auf einen sättigungsfähigen Eisenkern 74 aufgewickelt sind. Das Steuergitter des Oszillators 75 liegt an dem Verbindungspunkt der Spule 73 mit dem Kondensator 70, während der Verbindungspunkt des Kondensators 70 mit der Spule 72 an den Anodenkreis des Oszillators 75 angeschlossen ist. Ein Kraftverstärker 76 liegt zwischen dem Oszillator 75 und dem Synchronmotor 77· Die Frequenz des Oszillators 75 wird mit Hilfe einer Brückenordnung gesteuert,

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in welcher der Widerstand 78 und der Thermistor 79 zusammengeschaltet und an Erde gelegt sind. Auf der anderen Seite sind diese beiden Stromkreiselesaente an die Batterie 80 angeschlossen· In den beiden anderen Zweigen der Brückenanordnung liegen der Thermistor 81 und der Widerstand 82, die miteinander in Reihe geschaltet sind und zusammen an der Batterie 80 liegen. Der Verbindungspunkt des Thermistors 81 mit dem Widerstand 82 liegt über einen Widerstand 83 an der Spule 84, deren anderes Ende an Erde liegt·

Die in den obigen Oszillatorkreisen dargestellten Thermistoren liegen in der Reaktionskammer, wie dies aus den Pig· 1 und 2 zu ersehen ist. Die Thermistoren liefern die Spannung bzw. die Änderungen der Zeitkonstanten, welche die von dem Oszillator erzeugte Frequenz beeinflussen· Das auf die Temperatur ansprechende Element ändert die Größe des Eingangssignals, welches seinerseits die Frequenz ändert· Eine Frequenzänderung bewirkt ihrerseits Änderungen der Drehzahl (je Minute) einer Zeitgeber-Vorrichtung und damit die Zeitintervalle einer entsprechenden mit der Reaktionskammer verbundenen Vorrichtung·

Wie !ig· 1 zeigt, befinden sich die miteinander reagierenden Bestandteile der Probe 70 in dem Behälter 90· Bei Erreichen einer ganz bestimmten Temperatur werden die einzelnen Bestandteile an eine Eingangsstelle in der Nähe der Reaktionskammer 8 gebracht. Der Motor 20 dreht sich jetzt kontinuierlich. Sobald der Nocken 22 den Schalter 24 schließt, wird der Motor 6 eingeschaltet, und die Probe wird in die Kammer 8 be-

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fordertο Nach Ablauf des geregelten ZeitIntervalls betätigt der Nocken 23 den Schalter 31, der den Motor 6 von neuen mit Energie versorgt, um die Probe 7 aus der Kammer 8 heraus zu befördern· Eine entsprechende Aufzeichnungsvorrichtung bestimmt auf optischem oder elektrischem Wege den Grad der Reaktion, die sich in der Probe abgespielt hat_a

Fig. 2 zeigt eine ähnliche Anordnung, deren Wirkung praktisch die gleiche ist wie die der Anordnung nach 3?ig„ 1, nur ist hier die Aufzeichnungsvorrichtung etwas ausführlicher wiedergegeben« Die chemische Reaktion wird durch die Startvorrichtung 41 bewirkt, und durch den Motor 43 geregelt, der auch den AufzeichnungsVorgang steuerte Die Dauer der Reaktionszeit wird von dem Oszillator 40 bestimmt, der mit einer Frequenz schwingt, die der Temperatur in der Reaktionskammer 45 entspricht. Der Oszillator 40 steuert den Synchronmotor, der seinerseits die Zeitdauer bestimmt, während welcher ein. Lichtstrahl aus der Lichtquelle 47 durch die Probe hindurchschickt und mit Hilfe des lichtempfindlichen Elementes 46 auf dem Aufzeichnungsgerät 44 aufzeichnet.

In der obigen Beschreibung ist die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele beschrieben worden. Diese Beispiele sollen aber die Erfindung in keiner Weise einschränken, vielmehr sind zahlreiche Änderungen und Modifikationen denkbar, die jeder Fachmann auf diesem Spezialgebiet der Technik vornehmen kann, ohne deshalb den Rahmen der Erfindung verlassen zu müssen.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentanspr

ι,

1» Temperaturabhängiger Zeitgeber zum Einbau in eine Reaktionskammer mit Temperaturregelung, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie einer bestirnten Frequenz und eines Sohwingungssignals, welches auf das temperaturempfindliche Element in der Reaktionskammer anspricht und eine Änderung der Schwingungsfrequenz bewirkt, einen Verstärker zur Verstärkung des Schwingungssignals, eine an den Verstärker angeschlossene synchron arbeitende Vorrichtung zur Betätigung einer Steuervorrichtung für die Taktgabe eines Reaktionsvorgangs in der Reaktionskammer in Abhängigkeit von der~ Frequenz des Oszillators«

2. Zeitgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer eine Reaktionskammer ist und daß der Verstärker an die Vorrichtung angeschlossen ist, die eine veränderliche Frequenz erzeugt·

3c Zeitgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das auf die Temperatur ansprechende Element an den Oszillatorkreis angeschlossen und in der Kammer untergebracht ist, um eine Spannung zu erzeugen, die der Temperatur in dieser Kammer entspricht und zur Regelung der Frequenz der Schwingungen dient·

4· Zeitgeber nach Anspruch 1,2 oder 3, gekennzeichnet durch ein Gerät zur Aufzeichnung von Informationen, die während des vorgegebenen Xeitintervalls von den Reaktionsvorgängen in der Kammer gegeben werden«

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5o Zeitgeber nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Temperatur ansprechende Einrichtung mindestens einen Thermistor enthält,

6. Zeitgeber nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer des ZeitIntervalls in Abhängigkeit von der Temperatur des Thermistors veränderlich ist_o

7e Zeitgeber nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung einer veränderlichen Frequenz einen Oszillator in Wien¹scher Brückenschaltung umfaßt, und der Thermistor im Kreise der Wien¹sehen Brückenanordnung mit Oszillator liegt.

8· Zeitgeber nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung einer variablen Frequenz aus einem Colpitt'sehen Oszillator besteht, in welchem ein sättigungsfähiger Eisenkern die Induktivität in dem Oszillatorkreis darstellt, und eine Quelle für einen veränderlichen Strom in Reihe mit einer Drosselspule liegt, die mit dem sättigungsfähigen Kern verbunden ist, während eine Stromquelle und der Thermistor zusammen in dem Kreis für die veränderliche Stromquelle liegt und dazu dient, den Strom zu ändern, der in Abhängigkeit von den Temperaturänderungen in dem Thermistor durch die Spule fließt.

9· Zeitgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung einer variablen Frequenz einen Phasenverschiebunps-Oszillator enthält»

1Oe Zeitgeber nach Anspruch 1 oder Unteransprüchen, daduroh gekennzeichnet, daß an den Ausgang des Oszillators ein Verstärker angeschlossen ist.

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