DE1698235C - Schaltungsanordnung zur pH Wert Messung - Google Patents
Schaltungsanordnung zur pH Wert MessungInfo
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Description
3 4
schlagen. Bei einem pH-Meßbereich von Λ pH = 10 Differenzverstärker ausgebildete zweite Verstärker
muß der Strom im Platinwiderstandsthermometer mit K„' bezeichnet.
etwa 0 bis 5 mA betragen. Die'Spannung UpH der Meßclektrode liegt an den
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß dieser Eingangsklemmen K1 und K2. Die Klemme K1 ist
Widerstand mit den Eingangsklemmen eines zweiten 5 direkt mit den invertierenden Eingang En des MeIi-Verstärkers
verbunden ist, in dessen Ausgangskreis Verstärkers K1' verbunden. Der zweite Eingang £,.,
ein als Gegenkopplungswiderstand dienendes, dem liegt an Masse. Im Ausgangskreis des Meßverstarkers
Meßmedium ausgesetztes Widerstandsthermometer K1' liegt wiederum der Regler, Schreiber oder Stromliegt,
daß der Strom des zweiten Verstärkers dem anzeiger M für den Bereich 0 bis 20 mA. Der Wider-Widerstandsthermometer
angepaßt ist und daß die io stand dieses Instrumentes M ist mit R.\ bezeichnet,
am Gego-ikoppiungswiderstand anfallende Spannung Der Differenzverstärker K2' weist einen invertierender vor. ;n pH-Elektroden gelieferten Spannung den Eingang £,, und einen nicht invertierenden Einentgegengeschaltet ist. gang E2, auf. Der Ausgangsstrom /, des Mcßver-
am Gego-ikoppiungswiderstand anfallende Spannung Der Differenzverstärker K2' weist einen invertierender vor. ;n pH-Elektroden gelieferten Spannung den Eingang £,, und einen nicht invertierenden Einentgegengeschaltet ist. gang E2, auf. Der Ausgangsstrom /, des Mcßver-
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an stärkers K1 fließt über den Widerstand R1 zur Masse.
Hand von Fig. 1 und 2 der Zeichnung erläutert. 15 Zwischen dem Instrument Λ/und dem Widerstand R1
Einander entsprechende Teile sind mit den gleichen ist ein Widerstand R5 angeschlossen, der zu dem
Bezugszeichen versehen. nicht invertierenden Eingang E22 des Differeuzver-
In Fig. 1 ist mit K1 der eigentliche Meßver- stärkers K2' geführt ist.
stärker und mit K2 ein zweiter Verstärker bezeichnet. Beide Verstärker werden v<
· einer gemeinsamen Im Ausgangskreis des Meßverstarkers K, liegt ein ao Konstantspannungsquelle B mi: -ier Spannung L
anzeigendes, registrierendes oder regelndes Instn·- versorgt. Diese Spannung liegt symmetrisch zur Masse ment M und in Reihe dazu ein Widerstand R1. Die Die Enden des Potentiometers P liegen an dem an dem Widerstand R1 abfallende Spannung liegt , - und -Pol der Konstantspannungsquelle B, und am Eingang des Verstärkers K2. Der Ausgangsstrom dessin Abgriff ist über einen Widerstand A6 mit dem des Verstärkers K1 hat die genormte Größe von 35 Verstärkereingang £2ä verbunden. Eine Verstellung 0 bis 20 mA. Bei beiden Verstärkern ist jeweils eine des Abgriffes ändert die Eingangsspannung am Ver-Eingangsklemme mit einer Ausgangsklemme verbun- stärker K2' und führt dadurch zu einer Verschiebung den. Im Ausgangskreis des Verstärkers K2 liegt als des Nullpunktes des Anzeigebereiches für den temperaturabhängiger Widerstand ein Platinwider- pH-Wert. Die Widerstände R1, R2, R3, ^5 und R7 sind Standsthermometer RT. Der Verstärker K2 ist so 30 so gewählt, daß der Ausgangsstrom Z1 des Verstärkers bemessen, daß er bei der beschriebenen Ansteuerung K1 auf den gewünschten Ausgangsstrom /2 des Vereinen Ausgangsstrom von etwa 0 bis 5 mA liefert, stärkers K2' untersetzt wird. Der Verstärker K2' ist der eine optimale Kompensation des Temperatur- über den Einstellwiderstand Λ2 und den Widereinflusses in einem weiteren Bereich ermöglicht. Die stand R7 gegengekoppelt. Der invertierende Eingang an dem Platinwiderstandsthermometer RT abfallende 35 Zf21 liegt an der Verbindungsleitung zwischen den Spannung ist der von den pH-Elektroden gelieferten Widerständen A2 und R7. Ferner ist ;;ber einen Spannung entgegengeschaltet. Das Platinwiderstands- Widerstand A4 eine Mitkopplung verwirklicht. Die thermometei RT wird in die Meßarmatur für die pH Mitkopplungsschleife liegt am nicht invertierenden thermometer Rt wird in die Meßarmatur für die Eingang ZT22.
anzeigendes, registrierendes oder regelndes Instn·- versorgt. Diese Spannung liegt symmetrisch zur Masse ment M und in Reihe dazu ein Widerstand R1. Die Die Enden des Potentiometers P liegen an dem an dem Widerstand R1 abfallende Spannung liegt , - und -Pol der Konstantspannungsquelle B, und am Eingang des Verstärkers K2. Der Ausgangsstrom dessin Abgriff ist über einen Widerstand A6 mit dem des Verstärkers K1 hat die genormte Größe von 35 Verstärkereingang £2ä verbunden. Eine Verstellung 0 bis 20 mA. Bei beiden Verstärkern ist jeweils eine des Abgriffes ändert die Eingangsspannung am Ver-Eingangsklemme mit einer Ausgangsklemme verbun- stärker K2' und führt dadurch zu einer Verschiebung den. Im Ausgangskreis des Verstärkers K2 liegt als des Nullpunktes des Anzeigebereiches für den temperaturabhängiger Widerstand ein Platinwider- pH-Wert. Die Widerstände R1, R2, R3, ^5 und R7 sind Standsthermometer RT. Der Verstärker K2 ist so 30 so gewählt, daß der Ausgangsstrom Z1 des Verstärkers bemessen, daß er bei der beschriebenen Ansteuerung K1 auf den gewünschten Ausgangsstrom /2 des Vereinen Ausgangsstrom von etwa 0 bis 5 mA liefert, stärkers K2' untersetzt wird. Der Verstärker K2' ist der eine optimale Kompensation des Temperatur- über den Einstellwiderstand Λ2 und den Widereinflusses in einem weiteren Bereich ermöglicht. Die stand R7 gegengekoppelt. Der invertierende Eingang an dem Platinwiderstandsthermometer RT abfallende 35 Zf21 liegt an der Verbindungsleitung zwischen den Spannung ist der von den pH-Elektroden gelieferten Widerständen A2 und R7. Ferner ist ;;ber einen Spannung entgegengeschaltet. Das Platinwiderstands- Widerstand A4 eine Mitkopplung verwirklicht. Die thermometei RT wird in die Meßarmatur für die pH Mitkopplungsschleife liegt am nicht invertierenden thermometer Rt wird in die Meßarmatur für die Eingang ZT22.
pH-Elektroden mit eingebaut. Es ist daher ständig 40 Der temperaturabhängige Widerstand Rt liegt zwi-
der gleichen Temperatur ausgesetzt wie die Elek- sehen dem Widerstand R3 und Masse Der Verbin-
troden. dungspunkt A3, A4, Rt ist an die Fingangsklemme K1
Der Verstärker K2 kann praktisch als Stromunter- geführt. Der Widerstand Rr, vorzugsweise ein Piasetzer
angesehen werden. Er ist daher für eine geringe ^widerstandsthermometer von 100 Ohm, dient als
Verstärkung und kleine Leistung ausgelegt. Die neu- 45 Gegenkopplungswiderstand für den Meßverstärker
artige Schaltung ermöglicht eine exakte Temperatur- K1. Die an dem Widerstand Rt abfallende, von dem
kompensation in einem weiten Bereich. Strom i2 und der Temperatur des Meßmediums ab-
Besonders vorteilhaft ist es, den Verstärker K2 als hängige Spannung ist der Meßspannung Upu ent-
Differenzvi-rstärker auszubilden. Wenn man von einer gegengeschaltet.
Konstantspannungsquelle B zur Versorgung der Ver- 50 T)nrch die Gegen- und Mitkopplung im Verstärker
stärker K1, K2 über ein Einstellpotentiometer P eine K2 erreicht man, daß der Strom i2 nicht von der
Spannung abgreift, die den Eingang des Verstärkers Temperatur des, Widerstandes Rt abhängig ist. Somit
Kg beeinflußt, kann der Nullpunkt des pH-Meß- ist die an Rt abfallende Gegenkopplungsspannung
bereiches in einfacher Weise verschoben werden. Die i/GK eine reine Funktion der Temperatur T.
bei den bekannten Kompensationsschaltungen erfor- 55 Durch Änderung des Verstärkungsfaktors des Ver-
derliche zusätzliche Konstantstromquelle entfällt stärkers K8 kann die Steilheit der pH-Kennlinien
daher. geändert werden. Zu diesem Zweck wird im Aus-
In Fig. 2 sind die zu den Verstärkern K1 und führungsbeispiel der Gegenkopplungswiderstand A2
K2 gehörenden Koppelwiderstände mit eingezeichnet. verstellt. Statt dessen könnte man aber auch den Wert
Der eigentliche Meßverstärker ist mit K1' und der als 60 des Widerstandes R1 verändern.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
1. Schaltungsanordnung zur pH-Wert-Messung den kann. Bei einer bekannten Schaltung liegt ein
mit Berichtigung des Temperatureinflusses durch 5 dem Meßmedium ausgesetztes Platinwiderstandseinen
temperaturabhängigen Widerstand mit einem thermometer in einer Brückenschaltung mit anderen
in Strom-Serien-Gegenkopplung arbeitenden Ver- Widerständen. Diese Brücke wird von dem Ausgangsstärker,
dessen normierter Ausgangsstrom von 0 strom eines Meßverstärkers für die von den pH-Elekbis
20 mA außer einem Strommesser einen Wider- troden abgegebene Spannung durchflossen. Der Verstand
durchfließt, dadurch gekennzeich- io stärkerausgangsstrom ist normiert und beträgt in der
net, daß dieser Widerstand (A1) mit den Ein- Regel 0 bis 20 mA. Der Verstärker liefert also ein für
gangsklemmen eines zweiten Verstärkers (K,) ver- dienlichen Anzeigegeräte, Registriergeräte und Regbunden
ist, in dessen Ausgangskreis ein als Gegen- ler ausreichend kräftiges Signal. Die Ausgangsspankopplungswiderstand
dienendes, dem Meßmedium nung der Brücke ist der Spannung der pH-Elektroden ausgesetztes Widerstandsthermometer (RT) liegt, 15 entgegengeschaltet. Zur Nullpunktsverschiebung des
daß der Strom des zweiten Verstärkers (K2) dem anzuzeigenden pH-Meßbereiches wird in diese Brücke
Will.-rstandsiherr 1.«meter ίΛΓ) angepaßt ist und ein Konstanistrom eingespeist. Der Nachteil die*?
daß die am Gegenkopplungswiderstand anfallende Schaltung besteht darin, daß der Temperaturgang ηικ
Spannung der von den pH-Elektroden gelieferten in einem engen Bereich genügend genau kompensier
Spannung (U „n) entgegengeschaitet ist. ™>
werden kann.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1. da- Es ist ferner eine pH-Messer-Schaltung bekanni
durch gekennzeichnet, daß der zweite Verstärker geworden, bei welcher ein dem Meßmedium ausg^
(K2) ein Ausgangssignal von it ^ Q ... 5 mA auf- setztes Platinwiderstandsthermometer als Gegenkopp
weist und daß das Widerstandsthermometer (Ar) lungswiderstand im Ausgangskreis des Verstärker1-aus
einem Platinwiderstand von 100 Ohm besteht. 35 liegt. In dieser Schaltung muß der Ausgangsstror*
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, aus mehreren Gründen auf den Bereich 0 bis 5 mA
dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Verstär- beschränkt werden. Dieser früher übliche Strombereich
ker < K2) als Differenzverstärker ausgebildet ist. ist jedoch in vielen Fällen unzureichend, weil die au;
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, 2 0 bis 2OmA genormten Anzeigegeräte, Registrier
und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangs- 3O geräte und Regler nicht angeschlossen werden kön
spannung des zweiten Verstärker. (K2) zwecks nen.
Verschiebung des Nullpunktes des pH-Meßbe- In der deutschen Auslegeschrift 1153 422 wird
reiches einstellbar ist. ein für die pH-Wert-Messung geeigneter Gleich-
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 und 4, spannungsverstärker mit Zerhacker, Potentialtrendadurch
gekennzeicnnet. daß an eine gemeinsame 35 nung und Gegenktpplung zwischen Eingangskreis
Konstantspannungsquelle (S) zur symmetrischen und Ausgangskreis beschrieben, bei welchem der
Speisung der Verstärker ein Potentiometer (P) Gegenkopplungszweig mit einem Zerhacker für das
angeschlossen ist, dessen Abgriff mit einem Ein- Ausgangssignal, einem Transformator für die Potengang
(En) des Differenzverstärkers (K2) verbun- tialtrennung und einem Demodulator für die Bilden
ist. 4o dung des Gegenkopplungssignals ausgerüstet ist. Diese
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 5, Meßeinrichtung erfordert jedoch einen erheblichen
dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Verstär- Aufwand, weil sowohl in dem eigentlichen Verstärker
(V1) eine Gegenkopplungsschleife (K2, A7) kerkreis als auch in dem Gegenkopplungskreis je ein
und eine Mitkopplungsschleife (R4) aufweist. Trenntransformator, ein Zerhacker und ein Demodu-
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 6, 45 lator erforderlich sind.
dadurch gekennzeichnet, daß zur Veränderung der Aus der USA.-Patentschrift 2 232 211 ist eine
Steilheit der pH-Kenniinien der Verstärkungsgrad pH-Verstärkerschaltung bekanntgeworden, die eben-
des zweiten Verstärkers (K2) einstellbar ist. falls mk einer Strom-Serien-Gegenkopplung arbeitet.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, da- In dieser Schaltung ist ein dem Meßmedium ausdurch
gekennzeichnet, daß die Verstärkung·. 5„ gesetzter temperaturabhängiger Widerstand vorgeänderung
über den als Einstell widerstand aus- sehen, der in Reihe mit einem Anzeigeinstrument vom
gebildeten Gegenkopplungswiderstand (K2) erfolgt. Ausgangsstrom des Verstärkers durchflossen wird.
Die an dem Widerstand abfallende Spannung ist der
dem Verstärker zugeführten Meßspannung entgeger.-
55 geschaltet. Der Verstärker, das Anzeigegerät und der
temperaturabhängige Widerstand sind so ausgelegt,
daß bei nur 0,1 mA der volle Ausschlag erreicht wird. Dieser Strombereich ist jedoch völlig ungeeignet,
wenn Registriergeräte oder Regler angeschlossen Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltungs- 60 werden sollen.
anordnung zur pH-Wert-Messung mit Berichtigung Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe
des Temperatureinflusses durch einen temperaturab- besteht darin, mit einem Minimum an Aufwand eine
hängigen Widerstand mit einem in Strom-Serien- Meßschaltung zu schaffen, die einerseits den geGegenkopplung
arbeitenden Verstärker, dessen nor- wünschten Ausgangsstrom von 0 bis 20 mA liefert
mierter Ausgangsstrom von 0 bis 20 mA außer einem 65 und die es andererseits ermöglicht, den im Gegen-Strommesser
einen Widerstand durchfließt. kopplungskreis liegenden temperaturabhängigen
Bei pH-Wert-Messern liefern die Meßelektroden Widerstand mit dem für eine genaue Kompensation
eine vom pH-Wert abhängige Spannung, die von der des Temperatureinflusses günstigen Strom zu beauf-
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEL0058504 | 1968-02-03 | ||
DEL0058504 | 1968-02-03 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1698235A1 DE1698235A1 (de) | 1972-05-18 |
DE1698235B2 DE1698235B2 (de) | 1972-11-02 |
DE1698235C true DE1698235C (de) | 1973-05-24 |
Family
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