DE1908750C - Schaltung zur Signalisierung von Füllständen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltung zur Signalisierung von Füllständen wäßriger Flüssigkeiten in Behältern und Rohren. Solche Schaltungen weisen üblicherweise als Fühler Elektroden auf, die mit der Flüssigkeit je nach deren Füllstand in schwächerer oder stärkerer Wechselwirkung stehen. Das Maß dieser Wechselwirkung beeinflußt einen Strom oder eine Spannung am Ausgang der Schaltung und erzeugt so ein Signal für die Füllstandshöhe.

Häufig ist die Flüssigkeit, deren Füllstand überwacht werden soll, chemisch aggressiv oder schmutzablagernd, so daß Fühler, die ganz oder zum Teil mit der Flüssigkeit in unmittelbarer Berührung stehen, nicht verwendbar sind. Es sind Schaltungen zur Signalisierung von Füllständen bekannt, bei denen diese Schwierigkeit dadurch umgangen wird, daß als Fühler Elektroden verwendet werden, deren gegenseitige Kapazität von dem Füllstand der Flüssigkeit abhängt und als Eingangssignal der Schaltung dient (deutsche Auslegeschriften 1 245 159, 1 223 573). Die Flüssigkeit bildet dabei das Dielektrikum zwischen den Elektroden, ist aber von diesen durch eine isolierte Schicht, z. B. durch die isolierende Wandung eines von den Elektroden umschlossenen Standrohres, as getrennt.

Üblicherweise ist die Schaltung so beschaffen, daß an ihrem Ausgang ein analoges Signal für den jeweiligen Füllstand entsteht. Co ist es z. B. bekannt, die Kapazität der erwähnten ElektroJen als Schwingkreiskapazität eines Oszillators zu benutzen, dessen Schwingungsfrequenz sich somit nach Maßgabe des Füllstandes ändert (deutsche Auslegeschrift 1245159). Bei einer anderen bekannten Schaltung liegt die von dem Füllstand abhängige Kapazität in einer Brückenschaltung, die je nach dem Füllstand mehr oder weniger von dem Gleichgewichtszustand abweicht (deutsche Auslegeschrift 1 223 573). In beiden Fällen entsteht ein analoges Ausgangssignal als Maß für den Füllstand.

Vielfach ist Aber an Stelle des analogen Signals ein digitales Signal erwünscht, d. h. ein Signal, das nur zwei verschiedene Werte annehmen kann, je nachdem, ob der Füllstand einen bestimmten, vorgegebenen Wert überschreitet oder nicht. Man kann dieses digitale Signal im Sinne einer Ja-Nein-Entscheidung aus einem analogen Signal gewinnen, indem man letzteres einem Diskriminator zuführt. Ein solcher Diskriminator erfordert aber einen erheblichen zusätzlichen Schaltungsaufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Schaltung zur Signalisierung von Füllständen wäßriger Flüssigkeiten in Behältern und Rohren, bei der das Füllgut ein oder mehrere die Schwingungsfähigkeit einer Oszillatorschaltung bestimmende Schaltungselemente ohne direkte Berührung beeinflußt« so auszugestalten, daß ohne Verwendung eines Diskriminator» ein digital auswertbares Ausgangsiignal entsteht.

Gekennzeichnet ist die Erfindung dadurch, daß in «o der Oszillatorschaltung zwei Schwingkreise angeordnet sind, die nur gemeinsam das Resonanzkriterium der Schaltung ergeben. Es ist zweckmäßig, als Oszillator eine selbsterregte Rlickkopplungsschaltung, insbesondere die Huth-Kühn-Schaltung, zu verwenden, «s

Die Erfindung ist an Hand des in den Zeichnungen dermtellten Ausfuhrungsbeispiels naher beschrieben und erläutert. Pig. 1 zeigt das Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltung zur Signalisierung von Füllständen.

F i g. 2 zeigt ein Beispiel für eine Ringelektrode gemäß der Erfindung.

Eine Oszillatorschaltung in F i g. 1 ist ans einem Transistor 1 aufgebaut, an dessen Basis als Steuerkreis ein Schwingkreis 2, bestehend aus Kondensator 3 und Induktivität 4, angeschlossen ist. Es ist ein Ausgangsschwingkreis 5 vorgesehen, der im Kollektorkreis liegt und die Induktivität 6 und die Kapazitäten 7 und 8 enthält. Mit 9 ist die Koppelkapazität bezeichnet. Ferner ist ein Emitterwiderstand 10 und am Steuerkreis ein Spannungsteiler mit Widerständen 11 und 12 vorgesehen. Als Spannungsquelle enthält die Schaltung eine Batterie 13. Das Ausgangssigna! wird an den Klemmen 14 und 15 abgenommen.

In F ί g. 2 ist dargestellt, daß die Kapazität 8 des Schwingkreises 5 gemäß F i g. 1 aus zwei an dem zu überwachenden Behälter oder Rohr 16 zu plazierenden Ringelektroden 17, 17' besteht, deren Dielektrikum von Luft 18 und/oder der zu überwachenden Flüssigkeit 19 besteht. Der Behälter b?w. das Rohr 16 sind aus Isoliermaterial hergestellt.

Die Parallelschaltung von Induktivität 6 und Kapazität? wird mit den Leitungen 20 und 20' an die Ringelektroden 17 und 17' angeschlossen. Die Leitungen 21 und 21' verbinden die Schaltung nach F i g. 2 mit den Punkten A und B in Fig. 1.

Der in F i g. 2 dargestellte Schaltungsteil ist ein Teil der in F i g. 1 als Prinzipschaltbild dargestellten Gesamtschaltung. Der Schaltungsteil nach F i g. 2 nimmt die Stelle des Ausgangsschwingkreises 5 in dem Prinzipschaltbild F i g. 1 ein.

In Fig. 3 ist der räumliche Arfhau für eine beispielgemäße Ausführung der Erfindung dargestellt, bei der die Induktivität6 und die Kapazität? in einem Gehäuse 22 direkt am Meßort angeordnet sind und mit der Elektrode 17" mechanisch verbunden sind. Der elektrische Anschluß an die Punkte A und B an den räumlich an anderer Stelle befindlichen restlichen Schaltungsteil gemäß F i g. 1 erfolgt über die Stecker 23. Die Ringelektrode 17" ist als steckbarc Schelle ausgebildet.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen elektrischen Schaltung zur Signalisierung von Füllständen, erläutert an dem Beispiel, ist folgende:

Die Oszillatorschaltung gemäß Prinzipschaltbild F i g. 1 kommt in Resonanz, wenn die Resonanzfrequenzen des Steuerschwingkreises 2 und des Ausgangsschwingkreises 5 aufeinander abgestimmt sind. Die Verstimmung der Schwingkreise kann durch Veränderung der Induktivitäten 4 und/oder 6 sowie der Kapazitäten 3 und/oder 7 bzw. 8 erfolgen. Ist die Resonanzbedingung erfüllt, steht an den Klemmen 14 und 15 eine Wechselspannung als Auegangssignal zur Verfügung. Die Amplitude dieses Signals hängt von der Dimensionierung der Schaltung, insbesondere auch von ihrer Bedämpfung ab. Sie ist für die digitale Weiterverarbeitung des Ausgangssignals ohne größere Bedeutung. Wird einer oder beide Schwingkreise 2 und 5 verstimmt, so daß die Resonanzbedingung nicht mehr gegeben ist, so bricht die Schwingung des Oszillators abrupt ab, und das Ausgangssignal verschwindet an den Klemmen 14 und 15. Die hier zugrunde gelegte Schaltung ist die an sich bekannte Huth-KUhn-Schaltuiig. Grundsatzlich ist es möglich, auch eine andere, aus zwei Schwingkreisen bestehende Oszillatorschaltung einzusetzen, z. B. eine solche, bei

der im Steuer- und Ausgangskreis je ein Reihenschwingkreis vorgesehen wird.

Gemäß Beispiel F i g. 1 wird der Oszillator durch Veränderung der Kapazität 8 im Ausgsngsschwingkreis 5 verstimmt. Die Kapazität 8 wird durch die an den Behälter bzw. das Rohr 16 angelegten Ringelektroden 17 und 17' dargestellt. Die Kapazität zwischen den Ringelektroden 17 und 17' ist von dem zwischen ihnen befindlichen Dielektrikum abhängig. Da die Dielektrizitätkonstante von Wasser etwa mit dem Faktor 80 größer ist als die von Luft, ergibt sich eine entsprechende Vergrößerung der Kapazität zwischen den Ringelektroden, wenn an Stelle von Luft Wasser oder wäßrige Flüssigkeiten in den entsprechenden Raum des Behälters bzw. des Rohres gelangen. Die digitale Auswertung des an den Klemmen 14 und IS anstehenden Ausgangssignals könnte z. B. durch ein Relais oder durch ein geeignetes aktives Halbleiterelement erfolgen, wodurch Anzeigestromkreise oder auch Leistungsstromkreise z. B. zur Steuerung von Ventilen ein- und ausgeschaltet' werden können.

Ein Teil oder auch alle Schaltungselemente gemäß F i g. 1 können direkt am Meßort angeordnet werden. In dem Beispiel nach F i g. 2 und 3 wurden die Induktivität 6 und die Kapazität 7 örtlich mittels eines aj Gehäuses 22 an die Ringelektrode 17" angebaut. Diese Ringelektrode kann als aufsteckbare Schelle ausgeführt sein. Hierdurch erhält man eine besonders einfache Montagemöglichkeit mit dem weiteren Vorteil, daß die Schaltung durch Verschieben dieser Ringelektrode in Achsrichtung nach Maßgabe der zu überwachenden Füllstandshöhe sehr einfach justiert werden kann.

Sofern der spezielle Fall es fordert, kann die Ringelektrode auch fest in das aus Isoliermaterial bestehende Rohr 16 eingebettet werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung- können zur wahlweisen Signalisierung verschiedener Füllstände eine Anzahl von Ringelektroden in Verbindung mit Gehäusen 22, in denen verschiedene Schaltungselemente aus F i g. 1 enthalten sein können, längs des zu überwachenden Behälters oder Rohres angeordnet werden. Durch einen Wählschalter kann die gewünschte Ringelektrode, die einem bestimmten Füllstand entspricht, angewählt werden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Elektrische Schaltung zur Signalisierung von Füllständen wäßriger Flüssigkeiten in Behältern und Rohren, bei der das Füllgut ein oder mehrere die Schwingung; Fähigkeit einer Oszillatorschaltung bestimmende Schaltungselemente ohne direkte Berührung beeinflußt, dadurch gekennzeichnet, daß in der Oszillatorschaltung zwei Schwingkreise (2, 5) angeordnet sind, die nur gemeinsam das Resonanzkriterium der Schaltung ergeben.

2. Elektrische Schaltung zur Signalisierung von Füllständen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daS als Oszillator eine selbsterregte Rückkopplungsschaltung, insbesondere die an sich bekannte Huth-Kühn-Schaltung verwendet wird und daß das Ausgangssignal ohne Zwischenschalten einer Diskrimin?torstufe digital ausgewertet wird.

3. Elektrische Schaltung zur Signalisierung von Füllständen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstimmung des Oszillators durch Veränderung der Kapazität (3, 7, 8) des Steuer- (2) und/oder des Ausgangsschwingkreises (S) durch die zu überwachende Flüssigkeit (19) erfolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen