DE1673123A1 - Hygrometer - Google Patents

Description

TRANSBETON SA LAUSANNE / Schweiz

Hygrometer

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hygrometer mit einer Wheat stone *schen Brücke» welche an zwei gegenüberliegenden Klemmen xnit Wechselstrom gespeist wird und zwischen deren beiden anderen Klemmen ein mindestens ein Messinstrument in Form eines Voltmeters oder Amperemeters enthaltender Mes»kreis geschaltet ist, und wobei einer der Brückenzweige zwei Elektroden enthält, von denen jede an eine Brückenklename angeschlossen ist und die als Me es elektroden in das Medium,

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dessen Feuchtigkeit gemessen werden soll, eingebracht werden,⁴

Derartige« nach diesem Prinzip arbeitende Vorrichtungen sind bekannt und werden zum Messen des Wassergehaltes von Zement oder Sand verwendet« Bei diesen Vorrichtungen ist es jedoch unbedingt erforderlich, dass der Strom in dem Brückenzweig, welcher die Messelektroden enthält, ein Wechselstrom, ist, um eine Polarisation, das heisst das Auftreten elektromotorischer Gegenkräfte, welche die Messungen ungenau machen, zu verhindern·

Bei diesen bekannten Hygrometern enthält der Messkreis vor allem einen Transformator, an dessen Sekundärspule ein Milliampere·· meter oder ein Millivoltmeter angeschlossen ist·

Diese verschiedenen Vorrichtungen können jedoch nur eine verhält·· nismässig genaue Messung ergeben, da das Messinstrument eine bestimmte Empfindlichkeit beibehält, wie hoch d§r zwischen den Elektroden gemessene Widerstand, das heisst wie hoch der Feuchtigkeitsgehalt der Mischung, in die die Messelektroden eingebracht sind, auch immer ist»

Das erfindungsgemässe Hygrometer vermeidet die sen Nachteil der vorstehend beschriebenen Vorrichtungen und ist dadurch gekenn· zeichnet» dass in dem Me«skreis Mittel zur Verhinderung eine·

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Stromflusses von dem Elektrodenzweig in das Messinstrument vorgesehen sind und dieses Messinstrument nur anzeigt, wenn der Widerstand zwischen den Mess elektroden einen Wert erreicht, bei welchem dieser Brückenzweig ein niedrigeres Potential als der gegenüberliegende Brückenzweig hat.

In der beigefügten Zeichnung ist das Schaltschema einer beispiels·· weisen Ausführungsform des erfindungsgemässen Hygrometers wiedergegeben^

Dieses Hygrometer besteht aus einer Wheatstone^schen Brücke, welche an ihren beiden Klemmen Sl und S2 durch einen Wechselstrom niedriger Spannung, zum Beispiel zehn Volt, gespeist wird« Zwischen die Klemmen S3 und S4 dieser Brücke ist ein Messinstrument Y, zum Beispiel ein Millivoltmeter oder Milliamperemeter, geschaltet, dessen Anzeige abhängig ist von dem Widerstand des Messmediums, in welches die beiden Elektroden El und E2 eingebracht sind« Von diesen beiden Mess elektroden ist die eine an die Klemme S4 und die ' andere an die Klemme S2 angeschlossen«

In den Messkreis mit dem Messinstrument V ist eine Zener-Diode geschaltet, welche jeden Stromfluss von der Klemme S4 in Richtung S3 verhindert, einen Strom in umgekehrter Richtung jedoch zulässt.

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Zwischen den Klemmen S2 und S3 sind drei gleichohmige Regel« widerstände Rl₁ Rl¹ und Rl*¹ angeordnet sowie ein Schalter C für ihre wahlweise Einschaltung, Die Gleitkontakte dieser Regel« widerstände sind an eine weitere Zener-Diode D2 angeschlossen, welche jeden Stromfluss von der Klemme S2 in Richtung S3 ver« hindert.

Die Widerstände Rl, Rl¹ und Rl¹¹ können nach einem bestimmten Messprogramm eingestellt werden.

Zwischen die Klemmen Sl und S3 ist ein weiterer Regelwiderstand R2 geschaltet, womit die Empfindlichkeit der Messung eingestellt werden kann.

Ein fester Widerstand R3 ist zwischen den Klemmen Sl und S4 vor« gesehen.

R4 ist ein Widerstand zum Einregulieren der Spannung an den Klemmen Sl und S2.

Die Wirkungsweise des in seiner Schaltung schematisch dargestellten Hygrometers wird durch folgendes praktisches Beispiel näher erläutert:

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original

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Angenommen, der zwischen den Elektroden El und E2 gemessene Widerstand des Messmediums beträgt 1050 Ohm, der Widerstand R2 ist auf einen Wert von 375 Ohm eingestellt, die Widerstände Rl, Rl¹ oder Rl" haben 180 Ohm und der Widerstand R3 hat 200 Ohm.

Wenn nun der Widerstand sowie die Wirkung der Zener-Dioden Dl und D2 ausser Betracht bleiben, flies st über die Brücke Sl « S3 S2 zwischen den Klemmen Sl und S2 ein Strom von:

i, ^a =0,018 A.

180 + 375

Ueber die Brücke Sl - S4 - S2 würde ein Strom i fliessen von:

L*

^{i x 10} =0,008 A.

200 + 1050

Demnach würde die Potentialdifferenz avis chen den Klemmen S3 und S2 betragen:

U¹ = 180x0, 018 = 3, 24 Volt,

während die Potentialdifferenz zwischen den Klemmen S4 und S2 betragen würde:

U" s 1050 χ 0,008 = 8,4 Volt.

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Das bedeutet, dass das Potential an der Klemme S4 höher als das Potential an der Klemme S3 ist, wobei die Potentialdifferenz zwischen der Klemme S3 und S4 beträgt:

8, 4 « 3,24 = 5,16 Volt.

Wegen der zwischengeschalteten Diode Dl kann jedoch der Strom nicht von der Klemme S4 der Brücke in Richtung S3 fliessen, so .dass das Messinstrument V keinen Wert anzeigt.

Die dargestellte Wheatstone^Ische Brücke wird somit nur im Gleich·· gewicht sein, wenn der Widerstand X zwischen den Elektroden El und E2 folgender Gleichung entspricht:

χ s Rl χ R3

R2

das heisst bei:

χ = 180 χ 200 s 96 Ohm.

375

Bei einem solchen Wert von X würde in dem Teil Sl - S4 - S2 der Brücke ein Strom fliessen von:

j = 10 = 0,0338 A

200 + 96

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und das Potential an der Klemme S4 würde betragen:

U¹" c 0, 0338 χ 96 s 3, 24 Volt,

ein Wert, wie er vorstehend für das Potential von der Klemme S3 gefunden wurde«

Unter diesen Verhältnissen flies st kein Strom zwischen den Klemmen S3 und S4, Erst wenn der Widerstand X unter einen Wert von 96 Ohm fällt, zeigt das Messinstrument V einen Wert an, welcher dem Feuchtigkeitsgehalt des Messmediums entspricht, worin die beiden Messelektroden El und E2 eingebracht sind»

Wenn man diese Messele' 'roden beispielsv/eise in ein Mischgefäss für Beton einbaut, kann man das Messinstrument V mit einem automatischen Schieber in der Wasserzuführungsleitung verbinden, welcher das "T-.-.sser absperrt, so bald der gemessene Widerstand unter einen bestimmten Wert absinkt.

Da der Wert des Widerstandes X zwischen den Mess elektroden El und E2 direkt proportional dem Wert des Widerstandes Rl ist, muss dieser Widerstand Rl vergrössert werden, wenn man einen ver« hältnismässig trockenen Beton erhalten will. Selbstverständlich ist es auch möglich, hierfür den Widerstand R2 zu verändern und

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dessen Wert herabzusetzen.

Um zu vermeiden, dass der Widerstand Rl je nach der Beschaffenheit des für die verschiedenen Verwendungszwecke herzustellenden Betons jedesmal verändert werden muss, kann man von vorneherein die Widerstände Rl, Rl¹ und Rl¹¹ auf bestimmte, immer wiederkehrende Werte einstellen und dann die jeweils in Betracht kommenden Wider stands wer te durch Betätigung des Schalters C einstellen.

Es sei ferner erwähnt, dass die Diode D2 vor allem auch dazu bestimmt ist, den Verbrauch der Brücke an Wechselstrom zu begrenzen, insbesondere wenn die Brücke mittels einer Batterie oder eines Transistoroszillators gespeist wird, wobei die Energie« zuführung für die Brücke nur während einer Halbwelle erfolgt. Diese Diode D2 hat ferner den Zweck, den Empfindlichkeitsbereich des Messinstrumentes V zu verringern.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, da sie in gleicher Weise auch bei anderen, flüssigen, festen oder gasförmigen Medien Anwendung finden kann.

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Claims (1)

m 9 » PATENTANSPRUECHE

1. Hygrometer, insbesondere zur Messung von Feststoff» Wasser« Mischungen, mit einer Wheat stone¹ sehen Brücke, welche an zwei gegenüberliegenden Klemmen mit Wechselstrom gespeist wird und zwischen deren beiden anderen Klemmen ein mindestens ein Messinstrument in Form eines Voltmeters oder Amperemeters enthaltender Messkreis geschaltet ist, und wobei einer der Brückenzweige zwei Elektroden enthält, von denen jede an eine Brückenklemme angeschlossen ist und die als Messelektroden in das zu messende Medium eingebracht werden, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Messkreis Mittel (Dl) zur Verhinderung eines Stromflusses von dem Elektrodenzweig (S4-S2) in das Messinstrument (V) vorgesehen sind und dieses nur anzeigt, wenn der Widerstand zwischen den Messelektroden (E1,E2) einen Wert erreicht, bei welchem dieser Brückenzweig ein niedrigeres Potential als der gegenüberliegende Brückenzweig (S3«S2) hat.

2» Hygrometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (D2) zur Verhinderung eines Stromflusses in dem an den Elektrodenzweig (S4-S2) angrenzenden Brückenzweig (S2-S3) in Richtung des Messkreises sowie in den Mesekreis vorgesehen sind«

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