DE1773881C3 - Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung eines mit Luft vermischten Gases - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung eines mit Luft vermischten Gases, insbesondere zur Bestimmung des SO2-Gehaltes der Luft durch Lösen in einer Flüssigkeit und durch Messen des Impedanzwertes der Flüssigkeit mit einem aus zwei Elektroden bestehenden Fühler, der in eine Flüssigkeit eintaucht, mit einem Thermistor zur Temperaturkompensation und mit einem Anzeigegerät.

Zum Messen des Impedanzwertes bzw. der Leitfähigkeit eines Elektrolyten ist aus der Zeitschrift für Instrumentenkunde, 72. Jahrgang, Heft 6, 1964, S. 162 ein Gerät bekannt, bei welchem unter Verwendung einer Vergleichsimpedanz und eines Verstärkers mit hohem Verstärkungsgrad eine lineare Anzeige des Leitfähigkeitswertes erlangt wird. Die Schaltung ist dabei derart getroffen, daß die EMK des Verstärkerausgangs über einen Gleichrichter an das Anzeigeinstrument geliefert wird, wobei der Proportionalitätsfaktor zwischen den ingezeigten Skalenwerten und der Leitfähigkeit frei wählbar ist. Dem Anzeigeinstrument ist entweder ein temperaturabhängiger Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten parallel geschaltet, damit der Temperaturkoeffizient der untersuchten Lösung nicht in Betracht gezogen zu werden braucht.

Der Aufbau derartiger Leitfähigkeitsmesser ist verhältnismäßig kompliziert und ihre Bedienung erfordert ebenso wie die Bedienung von zur SO2-Messung bisher benutzter Leitfähigkeitsmeßgeräte in Gestalt von Meßbrücken eine gewisse Erfahrung und Technik, wenn Fehlerquellen vermieden werden sollen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung eines mit Luft vermischten Gases, insbesondere zur Bestimmung des Schwefeldioxidgehaltes der Luft zu schaffen, dessen Impedanzmeßgerät bei einfachem Aufbau ohne Ver- f>5 gleichswiderstände arbeitet und auch vom Laien einfach zu bedienen ist und sich somit besonders zur Überwachung der Umweltverschmutzung eignet.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch einen an sich bekannten Operationsverstärker, an dessen Eingang der Fühler angeschaltet ist, während in seinem Gegenkopplungszweig der Thermistor liegt, oder an dessen Eingang der Thermistor angeschaltet ist, während in seinem Gegenkopplungszweig der Fühler liegt.

Es ist zwar aus der Zeitschrift »Analytical Chemistry«, Band 39, Nr. 7, Juni 1967, S. 765 bis 767 bereits ein Analysengerät bekannt, welches mit einem Operationsverstärker arbeitet, jedoch arbeitet dieses Analysengerät nach einem anderen Prinzip (Amperometrie) und es erfüllt auf Grund seines komplizierten Aufbaus auch nicht die Forderung nach einem einfachen und handlichen Gerät zur Bestimmung von Luftverschmutzungen.

Der Operationsverstärker verarbeitet die ihm zugeführten Leitwert- und Temperatur-Signale und liefert dem Anzeigegerät ein Ausgangssignal, welches dem Impedanzwert bzw. dem Leitwert der Flüssigkeit proportional ist.

Zur Bereichsumschaltung ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vor dem Fühler ein Bereichswähler angeordnet und zwischen dem Bereichswähler und dem Ausgang des Operationsverstärkers befindet sich eine Nullpunkteinstellvorrichtung zum selbsttätigen Einstellen des Nullpunktes des Anzeigegeräts in Abhängigkeit von der Einstellung des Bereichswählers. Hierdurch wird bei der Bereichsumschaltung eine manuelle Nullwerteinstellung überflüssig und es kann in jedem der Bereiche, der Anteil des mit Luft vermischten Gases, insbesondere der Schwefeldioxidgehalt unmittelbar abgelesen werden.

Durch die Erfindung wird es möglich, die Konzentration von Luftverunreinigungsstoffen laufend anzuzeigen und gegebenenfalls zu registrieren, ohne daß irgendein Abgleich erforderlich wäre.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung eines mit Luft vermischten Gases,

F i g. 2 ein Schaltbild der Vorrichtung.

Gemäß dem Blockschaltbild nach F i g. 1 weist die insgesamt mit 10 bezeichnete Vorrichtung eine Spannungsquelle 12 auf, die einen Oszillator 14 speist, der eine stabile Amplitude liefert. Das Ausgangssignal des Oszillators wird über einen Bereichsumschalter 44 und den Meßfühler 24 einem Operationsverstärker 16 zugeführt. Der Fühler 24 weist zwei Elektroden 26, 28 auf, die in die Flüssigkeit 30 des Meßfühlers 24 eintauchen, in der das zu messende Gas gelöst ist. Der Widerstand dieser Flüssigkeit 30 ändert sich entsprechend der Konzentration des Luftverunreinigungsstoffs, der in Berührung mit der Oberfläche der Flüssigkeit 30 gebracht wird, wie es in F i g. 1 durch den Pfeil 32 angedeutet ist, der die SO? enthaltende Luft darstellt. Der mit 22 gekennzeichnete Meßfühlerwiderstand bildet den Eingangswiderstand des Operationsverstärkers 16, in dessen Gegenkopplungszweig 18 innerhalb der Meßzelle 24 ein Thermistor 42 und ein Kopplungswiderstand 20 liegt.

Stattdessen wäre es auch möglich, in den Gegenkopplungszweig die Elektroden 26, 28 zu legen und als Eingangswiderstand den Thermistor 42 zu benutzen. Die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 16 im Punkt 34 ist umgekehrt proportional der Konzentralion der nachzuweisenden Verunreinigung. Diese

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Ausgangsspannung wird über einen Gleichrichter 36, einem Anzeigegerät 38 in Gestalt eines Voltmeters zugeführt, welches direkt in Einheiten der Konzentration geeicht ist. Wenn dem Operationsverstärker 16 der Thermistor als Eingangswiderstand angelegt und die Elektroden 26, 28 in den Gegenkopplungszweig geschaltet weren, dann wäre die Ausgangsspannung proportional zur Konzentration der Luftverunreinigung.

Durch den Bereichswähler 44 kann die Größe des dem Operationsverstärker 16 zugeführten Eingangssignals und demgemäß die Ansprechempfindlichkeit geändert werden. Um definierte Ablesewerte in allen Bereichen zu erhalten, muß Sorge dafür getragen werden, daß in jedem Bereich der Nullpunkt feststeht und zu diesem Zweck ist zwischen Bereichswähler 44 und Meßgerät 38 eine Nullpunkt-Verschiebungsstufe 48 geschaltet.

F i g. 2 zeigt eine ins einzelne gehende Schaltung, wobei für gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 1 gewählt worden sind. Die Spannungsquelle 12 speist die Schaltung über eine positive Leitung 50 und eine negative Leitung 52. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 16 wird der Basis eines Transistors 54 zugeführt und gelangt von dort über die Diode 36 nach dem positiven Eingang 58 des Anzeigegerätes 38. Der Bereichswähler 44 weist einen Spannungsteiler 60 auf, über dessen Abgriff £2 die der Meßzelle 24 zugeführte Spannung geändert werden kann. Der Abgriff ist ferner über eine Leitung 64 mit der Basis eines Transistors 56 der Nullverschiebungsstufe 48 verbunden, wodurch über die Diode 66 der Nullpunkt des Anzeigegerätes 38 dadurch verschoben wird, daß die an der negativen Klemme 68 des Anzeigegerätes 38 über die Leitung 46 anliegende Spannung erhöht oder vermindert wird. Immer dann, wenn der Meßbereich oder die Empfindlichkeit der Einrichtung durch eine Betätigung des Bereichswählers 44 bewirkt wird, wird der Nullpunkt des Anzeigegerätes automatisch verstellt, so daß eine genaue Ablesung der angezeigten Konzentrationswerte in jedem Bereich automatisch erhalten wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung eines mit Luft vermischten Gases, insbesondere zur Bestimmung des SCh-Gehaltes der Luft durch Lösen in einer Flüssigkeit und durch Messen des Impedanzwertes der Flüssigkeit mit einem aus zwei Elektroden bestehenden Fühler, der in die Flüssigkeit eintaucht, mit einem Thermistor zur Temperaturkompensation und mit einem Anzeigegerät, g e kennzeichnet durch einen an sich bekannten Operationsverstärker (16) an dessen Eingang der Fühler (24) angeschaltet ist, während in seinem Gegenkopplungszweig (18) dor Thermistor (42) liegt oder an dessen Eingang der Thermistor (42) angeschaltet ist, während in seinem Gegenkopplungszweig der Fühler (24) liegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Fühler (24) ein Bereichswähler (44) angeordnet ist und zwischen dem Bereichswähler (44) und dem Ausgang des Operationsverstärkers (16) eine Nullpunkteinstellvorrichtung (48) zum selbsttätigen Einstellen des Nullpunktes des Anzeigegerätes (38) in Abhängigkeit von der Einstellung des Bereichswählers (44) vorhanden ist.