DE19946180B4 - Circuit for measuring the moisture content of liquid petroleum products by examining the capacity - Google Patents

Circuit for measuring the moisture content of liquid petroleum products by examining the capacity Download PDF

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Abstract

Schaltung zur Messung des Feuchtigkeitsgehaltes von flüssigen Erdölprodukten, insbesondere Treibstoffen, durch Untersuchung der Kapazität mit einem als Vergleichsnormal dienenden Kondensator Ko (2), der die Kapazität des flüssigen Erdölproduktes ohne Wasseranteil misst und einem Messkondensator KM (1), in den das zu messende Medium eingefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung aus zwei synchron arbeitenden Oszillatoren (3, 4) zur Erzeugung eines aus der Kapazität des Messkondensators KM (1) abgeleiteten Rechteckimpulses TM und eines aus der Kapazität des Vergleichsnormalenkondensators Ko (2) abgeleiteten Rechteckimpulses To besteht, eine Differenzschaltung (5) zur Bildung eines Differenzimpulses ΔT aus dem Rechteckimpuls TM und dem Rechteckimpuls To angeordnet ist, dieser Differenzimpuls ΔT in einer Torschaltung (7) aus einem Impulsblock eines Impulsoszillators (6) eine Anzahl von Impulsen innerhalb des Differenzimpulses ΔT festlegt, die gezählt durch einen Impulszähler (8) einen Wert für den Feuchtigkeitsanteil des flüssigen Erdölproduktes bilden, und für eine getaktete Abgabe der Impulsblöcke des Impulsoszillators (6), zur Steuerung des Beginns der Impulsauswahl in der Torschaltung (7) und zur Steuerung des Zählers (8) ein Taktoszillator (9), der mit den Oszillatoren (3, 4) synchronisiert ist, zur Vorgabe eines Taktimpulses TT angeordnet ist.Circuit for measuring the moisture content of liquid petroleum products, in particular fuels, by examining the capacitance with a capacitor K o (2), which serves as a reference standard, which measures the capacitance of the liquid petroleum product without water content and a measuring capacitor K M (1), into which the measuring medium is filled, characterized in that the circuit consists of two synchronously operating oscillators (3, 4) for generating a square-wave pulse T M derived from the capacitance of the measuring capacitor K M (1) and one from the capacitance of the comparison standard capacitor K o (2) derived rectangular pulse T o , a differential circuit (5) for forming a differential pulse ΔT from the rectangular pulse T M and the rectangular pulse T o is arranged, this differential pulse ΔT in a gate circuit (7) from a pulse block of a pulse oscillator (6) a number of pulses within the differential pulse ΔT, which is counted by a pulse counter (8) form a value for the moisture content of the liquid petroleum product, and for a clocked delivery of the pulse blocks of the pulse oscillator (6), for controlling the start of the pulse selection in the gate circuit (7) and for controlling the counter (8) a clock oscillator (9), which is synchronized with the oscillators (3, 4), is arranged for specifying a clock pulse T T.

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Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Messtechnik und der elektronischen Schaltungstechnik für das Analysieren und Untersuchen von Stoffen. Sie beinhaltet eine neue, digitale Schaltung zur Messung des Feuchtigkeitsgehaltes von flüssigen Erdölprodukten, insbesondere Treibstoffen, durch Untersuchung der Kapazität.The invention relates to the field of measurement technology and electronic circuit technology for analysis and examining substances. It includes a new, digital one Circuit for measuring the moisture content of liquid petroleum products, especially fuels, by examining capacity.

Bekannt sind Messgeräte zur Messung des Wassergehalts flüssiger Treibstoffe, bei denen die Messwertverarbeitung durch analoge Abgleichschaltungen erfolgt. Eine solche Schaltung ist z. B. in der sowjetischen Erfindungsbeschreibung SU 1628688 A1 beschrieben. Die Messung erfolgt durch Untersuchung der Kapazität mit einem als Vergleichsnormal dienenden Kondensator, der die Kapazität des flüssigen Erdölproduktes ohne Wasseranteil darstellt und einem Messkondensator, in den das zu messende Medium eingefüllt ist.Measuring devices for measuring the water content of liquid fuels are known, in which the measured value processing takes place by means of analog adjustment circuits. Such a circuit is e.g. B. in the Soviet description of the invention SU 1628688 A1 described. The measurement is carried out by examining the capacitance with a condenser serving as a reference standard, which represents the capacitance of the liquid petroleum product without water content, and a measuring condenser into which the medium to be measured is filled.

Ein ähnliches analoges Verfahren zur Messung des Feuchtigkeitsgehaltes von flüssigen Erdölprodukten durch Untersuchung der Kapazität und eine dazugehörende Schaltung ist in der Patentschrift US 3 768 006 beschrieben. Die Spannungsdifferenz zwischen einer Probenkapazität und einer Vergleichskapazität, die in Serie geschaltet sind, wird ausgewertet. Die Schaltungsanordnung ist vor allem dahingehend ausgelegt, Änderungen des Wasseranteils im Öl durch eine Kapazitätsmesssonde innerhalb einer Pipeline zu erfassen.A similar analog method for measuring the moisture content of liquid petroleum products by examining the capacity and an associated circuit is in the patent US 3,768,006 described. The voltage difference between a sample capacitance and a comparison capacitance, which are connected in series, is evaluated. The circuit arrangement is primarily designed to detect changes in the water content in the oil by means of a capacitance measuring probe within a pipeline.

Der Nachteil der bekannten analogen Schaltungen besteht darin, dass insbesondere geringe Feuchtigkeitsanteile nicht mehr sicher erfasst und ausgewertet werden können.The disadvantage of the well-known analog Circuits consist in that in particular low levels of moisture can no longer be securely recorded and evaluated.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltung zur Messung des Feuchtigkeitsgehaltes von Erdölprodukten durch Untersuchung der Kapazität zu schaffen, mit der bei gleichzeitiger Verein fachung des Schaltungsaufbaus eine hohe Empfindlichkeit und Genauigkeit innerhalb eines großen Messbereichs erreicht wird.The object of the invention is a Circuit for measuring the moisture content of petroleum products by examining the capacity to create with the simplification of the circuit structure at the same time achieves high sensitivity and accuracy within a large measuring range becomes.

Die Aufgabe wird mit den erfindungsgemäßen Merkmalen des 1. Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.The object is achieved with the features according to the invention of the 1st claim solved. Advantageous further developments and refinements are the subject of subclaims.

Von zwei synchron miteinander verbundenen Oszillatoren werden rechteckige Impulszüge TM und To erzeugt, die aus den Meßsignalen zweier Kondensatoren, einem Vergleichsnormalenkondensator Ko und einem Messkondensator KM gebildet sind. Der Messkondensator KM ist mit dem zu messenden Medium aufgefüllt und der Vergleichsnormalenkondensator Ko ist ein Kondensator mit einer definierten Kapazität, die einem Medium ohne Wasseranteil entspricht.Rectangular pulse trains T M and T o are generated by two synchronously connected oscillators, which are formed from the measurement signals of two capacitors, a comparison standard capacitor K o and a measurement capacitor K M. The measuring capacitor K M is filled with the medium to be measured and the reference standard capacitor K o is a capacitor with a defined capacitance which corresponds to a medium without water content.

Die beiden Oszillatoren sind mit einer Schaltung zur Bildung eines Differenzimpulses ΔT und einem Taktoszillator zur Erzeugung von Taktimpulsen TT verbunden. Dieser Taktoszillator steuert einen Impulsoszillator zur blockförmigen Abgabe von Zählimpulsen, aus jedem dieser Impulsblöcke wird in einer Torschaltung ein Impulsblock der Länge des Differenzimpulses ΔT ausgewählt und die Impulse innerhalb jedes Impulsblockes der Länge ΔT werden durch einen Impulszähler zur weiteren Anzeige ausgezählt.The two oscillators are connected to a circuit for forming a differential pulse ΔT and a clock oscillator for generating clock pulses T T. This clock oscillator controls a pulse oscillator for the block-shaped delivery of counting pulses, from each of these pulse blocks a pulse block of the length of the differential pulse ΔT is selected in a gate circuit and the pulses within each pulse block of the length ΔT are counted by a pulse counter for further display.

Der Taktoszillator steuert die Arbeit des Impulszähler und bringt den Zähler vor jeder Messung in den Ausgangszustand zurück.The clock oscillator controls the work of the pulse counter and bring the counter return to the initial state before each measurement.

An Hand einer Zeichnung l wird eine vorteilhafte, erfindungsgemäße Schaltung näher beschrieben.Based on a drawing l an advantageous circuit according to the invention is described in more detail.

1 zeigt zwei parallel geschaltete Oszillatoren 3 und 4 zur Erzeugung von Impulsreihen aus Rechteckimpulsen TM und To. Die beiden Oszillatoren 3 und 4 arbeiten synchron. Dem Oszillator 3 ist ein Messkondensator KM 1 und dem Oszillator 4 ist ein Vergleichsnormalenkondensator Ko 2 vorgeschaltet, so dass aus den Impulsreihen der Oszillatoren 3 und 4 in Abhängigkeit von den Messsignalen der beiden Kondensatoren KM 1 und Ko 2 die Länge der am Ausgang der Oszillatoren 3 und 4 erzeugten Rechteckimpulsen TM und To bestimmt wird. 1 shows two oscillators connected in parallel 3 and 4 for generating pulse trains from rectangular pulses T M and T o . The two oscillators 3 and 4 work synchronously. The oscillator 3 is a measuring capacitor K M 1 and the oscillator 4 is a comparison standard capacitor K o 2 upstream, so that from the pulse series of the oscillators 3 and 4 depending on the measurement signals of the two capacitors K M 1 and K o 2 the length of the at the output of the oscillators 3 and 4 generated rectangular pulses T M and T o is determined.

Mit Hilfe einer Differenzschaltung 5 wird ein Differenzimpuls erzeugt, dessen Länge ΔT der Differenz der Ausgangsimpulse TM und To der Oszillatoren 3 und 4 entspricht.With the help of a differential circuit 5 a difference pulse is generated, the length ΔT of the difference between the output pulses T M and T o of the oscillators 3 and 4 equivalent.

Ein Impulszähler 8 zählt die Anzahl der Impulse, die vorgegeben von einem Impulsoszillator 6 in der Zeiteinheit ΔT durch eine Torschaltung 7 erzeugt werden und deren Anzahl der Länge des Differenzimpulses ΔT aus den Rechteckimpulsen TM und To entsprechen.A pulse counter 8th counts the number of pulses given by a pulse oscillator 6 in the time unit ΔT by means of a gate circuit 7 are generated and their number corresponds to the length of the differential pulse ΔT from the rectangular pulses T M and T o .

Die Impulse, die von dem Oszillator 6 erzeugt werden, werden in Impulsblöcke einer begrenzten Länge aufgeteilt, die der Länge eines Taktimpulses TT, erzeugt durch einen Taktoszillator 9, entsprechen. Die Vorgabe dieses Taktimpulses TT bewirkt, dass der Differenzimpuls ΔT nur einmal während der Dauer des Taktimpulses TT abgeleitet und durch den Impulszähler 8 gezählt wird.The pulses from the oscillator 6 generated are divided into pulse blocks of a limited length, the length of a clock pulse T T , generated by a clock oscillator 9 , correspond. The specification of this clock pulse T T causes the difference pulse ΔT to be derived only once during the duration of the clock pulse T T and by the pulse counter 8th is counted.

Der Taktoszillator 9 startet gleichzeitig die Arbeit des Impulszählers 8 und setzt diesen nach jedem Messvorgang wieder zurück.The clock oscillator 9 starts the work of the pulse counter at the same time 8th and resets it after each measurement.

Der Taktoszillator 9 und somit auch der Impulsoszillator 6 zur Vorgabe der durch ΔT bestimmten Impulszahl, ist mit den Oszillatoren 3 und 4 zur Erzeugung der Rechteckimpulse TM und To synchronisiert.The clock oscillator 9 and thus also the pulse oscillator 6 to specify the number of pulses determined by ΔT is with the oscillators 3 and 4 synchronized to generate the rectangular pulses T M and T o .

Die zu zählenden Impulse, die in der Zeiteinheit ΔT von dem Impulszähler 8 erfasst werden, werden durch die Torschaltung 7 in Abhängigkeit von ΔT bestimmt.The impulses to be counted, which are in time unit ΔT from the pulse counter 8th are detected by the gate circuit 7 determined as a function of ΔT.

Bei einer entsprechenden Auswahl der Frequenz des Impulsoszillators 6 wird auf einem Anzeigegerät 10 direkt der Feuchtigkeitsgehalt der Flüssigkeit in % angegeben.With a corresponding selection of the frequency of the pulse oscillator 6 is on a display device 10 the moisture content of the liquid is given in%.

11
Messkondensator KM Measuring capacitor K M
22
Vergleichsnormalenkondensator Ko Comparison standard capacitor K o
33
Oszillator 1 zur Bildung des Rechteckimpulses TM Oscillator 1 to form the rectangular pulse T M
44
Oszillator 2 zur Bildung des Rechteckimpulses To Oscillator 2 to form the rectangular pulse T o
55
Differenzschaltungdifferential circuit
66
Impulsoszillatorpulse oscillator
77
Torschaltunggate
88th
Impulszählerpulse counter
99
Taktoszillatorclock oscillator
1010
Anzeigeeinheitdisplay unit

Claims (4)

Schaltung zur Messung des Feuchtigkeitsgehaltes von flüssigen Erdölprodukten, insbesondere Treibstoffen, durch Untersuchung der Kapazität mit einem als Vergleichsnormal dienenden Kondensator Ko (2), der die Kapazität des flüssigen Erdölproduktes ohne Wasseranteil misst und einem Messkondensator KM (1), in den das zu messende Medium eingefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung aus zwei synchron arbeitenden Oszillatoren (3, 4) zur Erzeugung eines aus der Kapazität des Messkondensators KM (1) abgeleiteten Rechteckimpulses TM und eines aus der Kapazität des Vergleichsnormalenkondensators Ko (2) abgeleiteten Rechteckimpulses To besteht, eine Differenzschaltung (5) zur Bildung eines Differenzimpulses ΔT aus dem Rechteckimpuls TM und dem Rechteckimpuls To angeordnet ist, dieser Differenzimpuls ΔT in einer Torschaltung (7) aus einem Impulsblock eines Impulsoszillators (6) eine Anzahl von Impulsen innerhalb des Differenzimpulses ΔT festlegt, die gezählt durch einen Impulszähler (8) einen Wert für den Feuchtigkeitsanteil des flüssigen Erdölproduktes bilden, und für eine getaktete Abgabe der Impulsblöcke des Impulsoszillators (6), zur Steuerung des Beginns der Impulsauswahl in der Torschaltung (7) und zur Steuerung des Zählers (8) ein Taktoszillator (9), der mit den Oszillatoren (3, 4) synchronisiert ist, zur Vorgabe eines Taktimpulses TT angeordnet ist.Circuit for measuring the moisture content of liquid petroleum products, in particular fuels, by examining the capacitance with a capacitor K o (serving as a standard for comparison) 2 ), which measures the capacity of the liquid petroleum product without water and a measuring capacitor K M ( 1 ), into which the medium to be measured is filled, characterized in that the circuit consists of two synchronously operating oscillators ( 3 . 4 ) for generating a from the capacitance of the measuring capacitor K M ( 1 ) derived rectangular pulse T M and one from the capacitance of the comparison standard capacitor K o ( 2 ) derived rectangular pulse T o , a differential circuit ( 5 ) to form a differential pulse ΔT from the rectangular pulse T M and the rectangular pulse T o , this differential pulse ΔT is arranged in a gate circuit ( 7 ) from a pulse block of a pulse oscillator ( 6 ) defines a number of pulses within the differential pulse ΔT, which are counted by a pulse counter ( 8th ) form a value for the moisture content of the liquid petroleum product, and for a clocked delivery of the pulse blocks of the pulse oscillator ( 6 ) to control the start of pulse selection in the gate circuit ( 7 ) and to control the counter ( 8th ) a clock oscillator ( 9 ) with the oscillators ( 3 . 4 ) is synchronized, is arranged to preset a clock pulse T T. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Ausgang des Zählers (8) eine Anzeigeeinheit (10) zur Anzeige des Wertes des Feuchtigkeitsgehaltes angeschlossen ist.Circuit according to claim 1, characterized in that at the output of the counter ( 8th ) a display unit ( 10 ) is connected to display the value of the moisture content. Schaltung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Impulsoszillator (6) derart mit dem Taktoszillator (9) synchronisiert ist, dass innerhalb eines Taktimpulses TT vom Impulsoszillator (6) eine definierten An zahl von Impulsen abgegeben ist, so dass die Anzahl der Impulse innerhalb des Differenzimpulses ΔT, die durch den Impulszähler gezählt und der Anzeigeeinheit (10) zugeführt ist, direkt einem dem Feuchtigkeitsgehalt der Flüssigkeit entsprechenden Wert in % entspricht.Circuit according to claim 1 to 3, characterized in that the pulse oscillator ( 6 ) with the clock oscillator ( 9 ) is synchronized that within a clock pulse T T from the pulse oscillator ( 6 ) a defined number of pulses is delivered, so that the number of pulses within the differential pulse ΔT counted by the pulse counter and the display unit ( 10 ) is directly corresponds to a value in% corresponding to the moisture content of the liquid. Schaltung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinheit (10) eine Ziffernanzeige ist.Circuit according to claim 3 and 4, characterized in that the display unit ( 10 ) is a digital display.
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