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Vorrichtung zur Anzeige eines Flüssigkeitsstandes Die Erfindung bezieht
sich auf eine Vorrichtung zum Erfassen und Anzeigen des Füllstandes von Flüssigkeitsbehältern,
mit einer in den Flüssigkeitsbehälter eintauchenden Sonde, einem mit der Sonde elektrisch
verbandenem Anzeiger und einem Stromversorgungsteil.
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Es sind Füllstandsmeßsysteme für Flüssigkeitsbehälter bekannt, die
nach dem kapazitiven Verfahren arbeiten und bei denen eine Sonde aus zwei gegenetander
elektrisch isolierten Elektroden in die Flüssigkeit eintaucht. Die Kapazität zwischen
den beiden Elektroden hingt von der Füllhöhe der Flüssigkeit ab, deren Dielektrizitatskonstante
wesentlich größer ist als die von Luft, so daß aus der Ermittlung der Kapazität
die Flüssigkeitshöhe ermittelt werden kann. Ilachteilig ist jedoch bei dieser Methode,
däß der Aufwand relativ hoch ist und daß wegen des geringen Kapazitätswertes nicht
im niederfrequenten Bereich gemessen werden kann.
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Außerdem verfälschen beim Absinken der Flüssigkeit im oberen Bereich
der Sonde verbleibende Flüssigkeitsreste die Anzeige.
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Es ist bekannt, Anzeigegeräte durch Schwimmer zu steuern. Es ist auch
bekannt, durch den Schwimmer ein Potentiometer zu verstellen, um das mechanische
Signal in ein elektrisches Signal umzuwandeln. Nachteilig ist jedoch, daß der Schwimmer
nicht beliebig klein ausgebildet werden kann, weil die vom Schwimmer erzeugte Kraft
proportional zu seinem Volumen ist und daß die mechanisch bewegten Glieder einer
gewissen Abnützung unterliegen und außerdem hängen bleiben können.
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Schließlich ist es auch bekannt, als Überlaufsicherung einen Fühler
in der Nähe der maximalen Füllhöhe in den Behälter anzubringen, der ein Signal in
Abhängigkeit davon erzeugt, ob er in die Flüssigkeit eintaucht oder nicht. Dieses
Signal wird dazu verwendet, um beispielsweise die Förderpumpej die zum Füllen des
Tanks benutzt wird, abzustellen oder ein Zapfventil, das der Tankbefüllung dient,
zu verschließen. Um eine derartige Vorrichtung als Füllstandsmesser zu verwenden,
müßte der Fühler auf- und abbewegbar angeordnet sein, es miißte ein Signal bei dem
Übergang vom eingetauchten in den ausgetauchten Zustand und umgekehrt erzeugt werden,
und es müßte eine Vorrichtung zur Anzeige der Eintauchtiefe bei Erscheinen des Signales
vorhanden sein. Eine derartige Vorrichtung eignet sich jedoch keinesfalls für eine
kontinuierliche Anzeige.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anzeigevorrichtung
der eingangs angegebenen Art zu schaffen, die bei geringem Aufwand eine ausreichende
Meßgenauigkeit ergibt.
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Gelöst wird die Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß die Sonde
eine Reihe von in unterschiedlichen Höhen angebrachten, je nach Füllhöhe in die
Flüssigkeit ein- oder aus ihr austauchenden Fühlern aufweist, bei denen mindestens
ein elektrischer Kennwert in eingetauchtem Zustand von dem in ausgetauchtem Zustand
abweicht, und daß die Fühler derart
miteinander elektrisch verbunden
sind, daß der elektrische Kennwert der gesamten Fühleranordnung abhängig ist von
der Zahl der ein- bzw. ausgetauchten Fühler. Ein Vorteil des Anmeldungsgegenstandes
liegt darin, daß keine bewegten Teile vorhanden sind; weiterhin kann mit Gleichspannungen
bzw. Gleichströmen gearbeitet werden, was zu außerordentlich einfachen Geräten führt,
und es können auch elektrisch leitende Flüssigkeiten gemessen werden, da die Flüssigkeit
nicht als Dielektrikum dient. Durch Verwendung ummantelter Fühler ist es schließlich
auch möglich, die Füllhöhe aggressiver Flüssigkeiten zu messen.
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Die Anzeigegenauigkeit kann durch entsprechende Wahl der Zahl von
Fühlern beliebig festgelegt werden. Auch netzfrequente Fühlerspeisung ist möglich.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind als Fühler stark
temperaturabhängige Widerstände, insbesondere Kaltleiterwiderstände verwendet. Die
Verwendung von Kaltleitern hat gegenüber der Verwendung von Heißleitern den Vorteil,
daß die Änderung des elektrischen Widerstandes beim Übergang von dem eingetauchten
zum ausgetauchten Zustand oder umgekehrt sehr viel größer ist.
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Die :tiderstandsänderung wird dadurch bewirkt, daß infolge der gegenüber
luft unterschiedlichen spezifischen Wärme und Wärmeleitfähigkeit der Flüssigkeit
die stromdurchflossenen und daher erwärmten Fühler beim Ein- bzw.
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Aus tauchen unterschiedliche Temperaturen annehmen. Als Fühler können
beispielsweise auch Halbleiterelemente, wie Dioden oder Transistoren verwendet sein.
Ebenso ist es möglich, als Fühler zwei im Abstand voneinander vorgesehene blanke
Kontakte zu verwenden, falls eine elektrisch leitende Flüssigkeit verwendet ist.
Überbrückt die Flüssigkeit den Kontakt, so ist der Widerstand zwischen den Kontakten
klein. Ist der Kontakt ausgetaucht, so ist der Widerstand zwischen den Kontakten
gleich dem Isolationswiderstand oder einem parallel liegende Fstwiderstand.
Bevorzugt
verwendet werden jedoch die als Kaltleiter bekannt gewordenen temperaturabhängigen
Widerstände. Kaltleiterwiderstände ändern ihren elektrischen Widerstand in dem interessierenden
Bereich um etwa einen Faktor tausend. Diese sehr große Widerstandsänderung kann
in Reihen- oder Parallelechaltungen der Fühler in einen zur Füllhöhe analogen Meßwert
umgesetzt werden. Bei bevorzugten AusführungEformen der Erfindung sind hierzu die
Fühler in Serie geschaltet und sind von einem konstanten Strom durchflossen; als
Anzegeinstrument ist dabei ein zu der Serienschaltunc der Fühler parallel liegender
Spannungemesser vorgesehen. Die an dem Spannungsmesser anliegende Spannung ist bei
konstantem Strom praktisch proportional der Zahl der heißen, also ausgetauchten
Kaltleiter; die kalten, also eingetauchten Kaltleiter haben einen so kleinen iiderstandswert,
daß er auf die Anzeige praktisch keinen Einfluß hat. Eine Konstantstromquelle, deren
Stromabgabe also unabhängig oder zumindest in weiten Grenzen unabhängig von ihrer
Belastung ist, läßt sich in einfachster Weise und sehr preiswert verwirklichen,
wie es später beschrieben wird.
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Es ist auch möglich und bei einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung vorgesehen, die Fühler parallel zu schalten und sie mit einer konstanten
Spannung zu versorgen; als Anzeigeinstrument ist dabei ein in Serie zu der Parallelschaltung
der Fühler geschalteter Strommesser vorgesehen. Der durch den Strommesser fließende
Strom hängt dabei praktisch nur von den Leitwerten der parallel liegenden Kaltleiter
ab, die sich addieren und die, je nach dem, ob der Kaltleiter ein- oder ausgetaucht
ist, um einen Faktor etwa tausend differieren. In diesem Fall spielen die heißen
Kaltleiter mit ihrem geringen Bitwert praktisch keine Rolle und der Strom durch
das I;1strament wird praktisch bestimmt durch die Zahl der
kalten,
also die Zahl der eingetauchten Kaltleiter. Bei geringeren Anforderungen an die
Anzeigegenauigkeit kann auch auf eine Konstantspannungsversorgung verzichtet werden,
da die üblichen Iretzspannungsschwankungen relativ gering sind. Außerdem kann durch
einen anstelle der zusammengeschalteten Fühler eingeschalteten Festwiderstand das
Anzeigeinstrument auf die jeweilige Netzspannung einjustiert werden, so daß nur
noch kurzzeitige Netzspannungsschwankungen in das Meßergebnis eingehen.
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Vorteilhaft ist bei dieser Ausführungsform ferner, daß bei Ausfall
eines Fühlers nur die Anzeigegenauigkeit leidet, jedoch eine ungefähre Anzeige erhalten
bleibt.
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Im allgemeinen weisen die Fühler untereinander gleiche Kennwerte auf.
Man erhält damit bei Wahl einer der vorstehend beschriebenen Schaltungen eine annähernd
lineare Skalenteilung des Anzeigeinstrumentes.Bei bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung weisen dagegen die Fühler untereinander unterschiedliche Kennwerte
auf. Es läßt sich damit erreichen, daß die Skala eine nicht lineare Teilung erhält.
Beispielsweise kann auf diese Weise die Skala in ihrem mittleren Bereich gerafft
und im Anfangs- und im Endbereich gedehnt werden. Dadurch wird eine Erhöhung der
Meß- und Anzeigegenauigkeit in den besonders interessierenden Bereichen erzielt,
nämlich bei annähernd vollem und bei annähernd leerem Behälter.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind an die Fühler
konstante Kennwerte aufweisende Bauelemente angeschlossen. Beispielsweise sind parallel
oder in Serie zu den Fühlern Festwiderstände vorgesehen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, bei der die Fühler in Serie geschaltet sind, ist in Weiterbildung
der Erfindung parallel zu jeweils mindestens einem.
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der Fühler ein Bauelement geschaltet, dessen Kennwert
in
der Größenordnung des größeren '#wertes der beiden Fühlerkennwerte bei aus- bzw.
eingetauchtem Zustand liegt. Die Anordnung aus Fühler und parallel geschaltetem
Bauelement, dessen Widerstandswert etwa dem Höchstwert des Widerstandes des Fühlers-
entspricht, wirkt wie eine Anordnung aus Bauelement und parallel liegendem Schalter.
Ist der Widerstand des Fühlers hoch, so ist der resultierende Gesamtwiderstand etwa
gleich der Hälfte der beiden hohen Widerstände. Andert sich der Widerstand des Fühlers
auf etwa 1/1000, so wirkt dies wie das Kurzschließen des parallel liegenden Bauelementes.
Es kann auf diese Weise eine Anpassung der von der Fertigung her oft sehr großen
Streuungen unterliegenden Kennwerte der Fühler an gewünschte Werte erzielt werden.
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In einer anderen Ausführungsform, bei der die Fühler parallel geschaltet
sind, ist in Serie zu jeweils mindestens einem Fühler ein Bauelement geschaltet,
dessen Kennwert in der Größenordnung des kleineren Wertes der beiden Fühlerkennwerte
bei aus- bzw. eingetauchtem Zustand liegt.
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Auch bei dieser Ausführungsform der Erfindung lassen slch mit wenig
Aufwand auch stark unterschiedliche Kennwerte aufweisende Fühler an gewünschte Werte
anpassen.
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Die einzelnen Fühlerelemente können jedes für sich in entsprechenden
Höhen im Behälter befestigt, beispielsweise an der Behälterwand angebracht sein.
Von den Anschlüssen eines jeden Fühlers führen dann Leitungen nach außen, wo die
Fühler entsprechend zusammen geschaltet werden. Bei bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung sind die Fühler auf einem flexiblen Band in Abstand voneinander angeordnet,
das an seinem freien Ende mit einem Senkgewicht versehen ist. Die elektrischen Verbindungen
können dabei durch an die Fühler angelötete isolierte Leitungen hergestellt sein.
Es genügt dabei, nur zwei Adern einer
Leistung nach außen zu führen.
Sehr einfach und sehr preiswert herstellbar ist eine Ausführungsform, bei der das
Band mit einer Kupferkaschierung versehen ist, aus der die Leitungszüge herausgearbeitet
sind und bei der die Fühler und gegebenenfalls weitere Widerstandselemente mit der
Kupferkaschierung elektrisch leiten und mechanisch fest verbunden sind. Der Vorteil
der Verwendung eines flexiblen Bandes liegt darin, daß es ohne Schwierigkeiten auch
dann in einem Behälter angebracht werden kann, wenn zwischen der Behälterdecke und
der Decke des Raumes, in dem der Behälter untergebracht ist, nur wenig Platz zur
Verfügung steht. Es ist jedoch ebenso möglich, die Sonde als festen Stab auszubilden,
an dem die Fühler angebracht sind. Beispielsweise kann ein kupferkaschierter Hartpapierstreifen
hierfür verwendet werden. Ebenso ist es möglich, die Fühler außen oder innen an
einem Rohr anzubringen und die Leitungen in dem Rohr entlang; zu führen.
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Es ist dabei das Rohr im Bereich des oberen Endes geöffnet, damit
die im Behälter befindliche Flüssigkeit in dem Rohr steigen und fallen kann, falls
die Fühler innerhalb von dem Rohr angebracht sind, was den Vorteil hat, daß sie
mechanische Beschädigungen geschützt sind. Sind dagegen die Fühler außen an dem
Rohr angebracht und lediglich die Leitungen nach innen geführt, so ist zweckmäßigerweise
das Rohr dicht ausgeführt.
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Besonders vorteilhaft läßt sich eine erfindungsgemaße Sonde dann herstellen,
wenn die Fühler zueinander parallel geschaltet sind. Es ist dann möglich, die Sonde
am laufenden ieter herzustellen und jeweils in der gewünschten Länge abzuschneiden.
Besonders bei der Herstellung der Sonde als flexibles Band werden auf dem Band zwei
fortlaufende Leiter aufgebracht, beispielsweise als aufkaschierte Leitungezüge und
es werden die Fühler zwischen des beiden sich in Längsrichtung des Bandes erstreci-nden
Leitungszüge angelötet. Sie, sind dadurch mechanisch
befestigt und
elektrisch verbunden. Je nach der gewinschten Tankhöhe wird das flexible Band abgeschnitten
und es wird das eine Ende mit einem Senkgewicht und das andere Ende mit einem nach
außen gefiihrten Anschluß versehen.
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Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich
aus der nachfolgenden Beschreibung von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen
im Zusammenhang mit den Ansprüchen.
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Es zeigen: Figur 1 und 2 Schaltbilder erfindungsgemäßer Vorrichtungen,
und die Piguren 3 und 4 schematisch dargestellte Sondenformen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt eine Sonde 1, die in einen
nicht dargestellten Behälter eingehängt ist, eine Anzeigevorrichtung 2 und ein Stromversorgungsgernt
3.
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Die Anzeigevorrichtung 2 und das Stromversorgungsgerät 3 können auch
entfernt vom Behälter vorgesehen sein. Bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform
der Brfindung umfaßt die Sonde 1 zwei im Abstand voneinander geführte Leitungszüge
4 und 5. Zwischen den Leitungszügen 4 und 5 sind jeweils Dreiergruppen 6 von Widerständen
eingeschaltet. Eine solche Dreiergruppe 6 umfaßt einen Fühler 7, zu dem ein Festwiderstand
8 parallel gesch2nF tet ist. Der Fühler 7 und der Festiderstand 8 sind mit jeweils
einem ihrer Anschlüsse an den Leitungszug 5 angeschlossen. Ihre beiden anderen'Anschlüsse
sind zusammengeführt und mit einem Anschluß eines Längswiderstandes 9 verbunden,
dessen anderer Anschluß an den Leitungszug 4 angeschlossen ist. Der Fühler 7 ist
vorzugsweise als Kaltleiter ausgebildet, dessen Kaltwiderstand etwa 100 Ohm und
dessen Heißwiderstand etwa 100 Kilo-Ohm beträgt. Der Pestwiderstand 8 hat einen
Widerstandswert, der in der Größenordnung des Heißwiderstandes liegt, wogegen
der
Widerstand des Längswiderstandes 9 in der Größenordnung des Kaltwiderstandes liegt.
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Der Leitungszug 4 ist über eine Ader 10 mit dem Minuspol eines Brückengleichrichters
11 verbunden, dessen beide Wechselstromanschlüsse über Leitungen 12 und 13 mit einer
Sekundärwicklung 14 eines Transformators 15 verbunden sind, dessen Primärwicklung
16 mit einem nicht dargestellten Netzanschluß verbunden ist. An den Pluspol des
Brtickengleichrichters 11 ist ein Schutzwiderstand 17 ßn2eschlossen, an dessen anderen
Anschluß die Kathode einer Zenerdiode 18 angeschlossen, deren Anodenanschluß mit
der Ader 10 verbunden ist. Als Anzeigeinstrument dient ein Strommesser 19, dessen
Pluspol mit der Kathode der Zenerdiode 18 und dem Schutzwiderstand 17 verbunden
ist. Der Minusanschluß des Strommessers 19 ist über einen Stellwiderstand 20 mit
dem Leitungszug 5 der Sonde 1 verbunden.
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Parallel zum Strommesser 19 liegt ein Justierwiderstand 21.
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Aus der der Primärwicklung 16 des Transformators 15 zugeführten Netzspannung
wird mittels der Sekundärwicklung 14 und des Gleichrichters 11 eine Gleichspannung
erzeugt, die mit Hilfe des Schutzwiderstandes 17 und der Zenerdiode 18 auf einen
konstant bleibenden Wert gebracht wird.
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Am Ausgang des Stromversorgungsgerätes 3 steht also eine konstante
Gleichspannung an. Es fließt nun ein Strom über den Strommesser 19 zum Leitungszug
5 der Sonde 1.
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Hier verzweigt sich der Strom und fließt über die Parallelschaltung
der Dreiergruppen 6 zum Leitungszug 4, von wo aus er zurück zum Minuspol des Brückengleichrichters
11 fließt. Die Größe dieses Stromes ist bei konstanter Spannung an der Zenerdiode
18 proportional dem Kehrwert des Widerstandes bzw. proportional zum Leitwert zwischen
den Leitungszügen 4 und 5, da die Widerstände 20 und 21 sowie der Innenwiderstand
des Strommessers 19 vernachlässigt
werden können. Der Leitwert
zwischen den Beitungszügen 4 und 5 ergibt sich als Summe der Leitwerte der Dreiergruppen
6, die zwischen die Leitungszüge 4 und 5 geschaltet sind.
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Ist der Fühler 7 einer Dreiergruppe 6 kalt, also in die Flüssigkeit
des Behälters eingetaucht, so ist sein Widerstandswert niedrig und dementsprechend
sein Leitwert hoch.
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Etwa gleiche Höhe weist der Leitwert des Längswiderstandes 9 auf.
Der paraLbl zum Fühler 7 liegende Festwiderstand 8 weist dagegen einen geringen
Leitwert auf, kann also praktisch vernachlässigt werden. Der Widerstand einer Dreiergruppe
6 ist also bei eingetauchtem Fühler 7 etwa gleich der Summe der Widerstände des
Fühlers 7 und des Festwiderstandes 9, beträgt also bei dem zuvor angegebenen Zahlenbeispiel
etwa 200 Ohm. Der leitwert der Dreiergruppe 6 beträgt somit etwa 5 mS. Ist dagegen
der Fühler 7 aus der Flüssigkeit ausgetaucht, so ist er warm und sein Warmwiderstand
beträgt etwa 100 Kilo-Ohm. Der widerstand einer Dreiergruppe 6 bei ausgetauchtem
Fühler 7 kann somit unter Vernachlässigung des Widerstandes des Langswiderstandes
9 als etwa halb so groß angegeben werden wie der Heißwiderstand des Fühlers unter
der Voraussetzung, daß der Festwiderstand S etwa die gleiche Größe aufweist wie
der Warmwiderstand des Fühlers 7. Der Widerstand einer Dreiergruppe 6 ist also bei
dem angegebenen Zahlenbeispiel etwa 50 k0hm. Der Leitwert ist also 0,02 mS. Der
Gesamtleitwert zwischen den Beitungszügen 4 und 5 ergibt sich als Summe der Leitwerte
aller Dreiergruppen 6. Da sich die Leitwerte der Dreiergruppen 6 bei aus- und bei
eingetauchtem Zustand des Fühlers 7 um mehrere Größenordnungen unterscheiden, ist
der Strom durch den Strommesser 19 bei konstanter Speisespannung praktisch proportional
zur Zahl der Dreiergruppen 6, deren Fühler 7 eingetaucht sind, da der geringe Leitwert
der Dreiergruppen 6, deren Fühler 7 ausgetaucht sind, den Strom praktisch nicht
beeinflussen. Durch Verwendung
unterschiedlicher Fühler und/oder
unterschiedlicher Festwiderstände 8 und Längswiderstände 9 kann bei untereinander
gleichen Dreiergruppen 6 eine Anpassung an unterschiedliche Speisespannungsquellen
vorgenommen werden. Der Stellwiderstand 20 und der Justierwiderstand 21 dienen zum
Linstellen eines gewünschten Ausschlages bei voll eingetauchter oder voll ausgetauchter
Sonde, also bei vollem bzw. leere Behälter. Durch die Verwendung unterschiedlicher
Fjjhler 7, Festwiderstände 8 und Längswiderstände 9 innerhalb einer Sonde 1 kann
die Skalenteilung des Strommessers 19 nicht linear gehalten werden; es kann beispielsweise
dadurch der mittlere Bereich der Skala gerafft und der äußere Bereich der Skala
am oberen - und/oder am unteren Ende gedehnt werden Eine Haffung oder Dehnung der
Skala ist auch bei untereinander gleichen Dreiergruppen 6 einer Sonde 1 durch adern
der räumlichen Höhenabstände der einzelnen Fühler 7 von-einander zu erzielen. Bei
geringerem höhenunterschied der Fühlerwiderstande 7 ergibt sich eine andere Anzeigekennlinie
als bei größerem Abstand.
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Auch die in Figur 2 dargestellte Ausführungsform umfaßt eine Sonde
31, eine Anzeigevorrichtung 32 und ein Stromversorgungsgerät 33. Die Sonde 31 weist
zwei Leitungszüge 34 und 35 auf, die von der Sonde 31 zur Anzeigevorrichtung 32
führen. Zwischen die Leitungszüge 34 und 35 sind an der Sonde 31 vorgesehene Dreiergruppen
36 in Ser-ie geschaltet, die je einen Fühler 37, einen Festwiderstand 33, und einen
Längswiderstand 39 umfassen. Dabei liegt der Festwiderstand 38 der Serienschaltung
aus Langsviderstand 39 und Fühler 37 parallel. Sämtliche Dreiergruppen 36 sind hintereinander
geschaltet und die erste und die letzte Dreiergruppe sind an den Leitungszug 35
bzw. 34 angeschlossen. Als Fühler 37 ist vorzugsweise ein Kaltleiterwiderstand verwendet,
der einen Kaltvriderstand von etwa 100 Ohm und einen Warmwiderstand von etwa 10v
k0hm aufweist Der Längswiderstand 99 weist einen lEiders-nd
von
etwa ebenfalls 100 Ohm auf, wogegen der Festiderstand 38 einen Widerstandswert von
etwa 100 k0hm aufweist. So lange der Fiihler 37 warm ist, beträgt sein Widerstandswert
etwa 100 k0hm, dem gegenüber der Widerstand des Längswiderstandes 39 vernachlässigbar
ist. Der Widerstand einer Dreiergruppe 36 bei warmem, also ausgetauchtem Fühler
beträgt somit etwa 50 k0hm. Taucht dagegen der Fühler 37 in die Flüssigkeit ein,
dann kühlt er ab und sein Widerstandswert fällt auf etwa 100 Ohm. Damit ist der
,liderstand des Festwiderstandes 38 vernachlässigbar, der der Kombination aus Fühler
37 und Längswiderstand 39 parallel geschaltet ist. Als resultierender RJiderstand
für die Dreiergruppe 36 bleibt somit die Summe der Widerstände des Fühlers 37 und
des Längswiderstandes 39 übrig, der bei dem angegebenen Beispiel etwa 200 Ohm beträgt.
Der Gesamtwiderstand der Kettenschaltung zwischen den Leitungszügen 34 und 35 ist
also annahernd proportional der Zahl der ausgetauchten Fühler, da die Jiderstande
der Dreiergruppen 36 mit eingetauchtem Fühler praktisch vernachlässigt werden können,
weil sie um Größenordnungen kleiner sind als die der Dreiergruppen 36 mit ausgetauchtem
Fühler.
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Zwischen die Leitungszüge 34 und 35 ist als Anzeigeinstrument ein
Spannungsmesser 49 geschaltet, dessen lTinuspol mit dem Leitungszug S4 unmittelbar
und dessen Pluspol mit dem Leitungszug 35 über einen Stellwiderstand 50 verbunden
ist. Mjit den beiden Klemmen des Spannungsmessers 49 ist ein Justierwiderstand 51
verbunden. An den eitungszug 34 schließt eine Leitung 40 an, die zum ilinuspol eines
Brückengleichrichters 41 geführt ist. Die beiden Wechselstromklemmen des Brückengleichrichters
41 sind über Leitungen 42 und 43 mit einer Sekundärwicklung 44 eines Transformators
45 verbunden, dessen Primärwicklung 46
mit einem nicht dargestellten
Netzanschluß in Verbindung steht. Um eine Anzeige des Spannungsrnessers 49 zu erhalten,
die proportional ist zum Widerstand zwischen den Beitungszüt-,en 34 und 5 wird die
Sonde mit einem konstant ten Strom gespeist, so daß der Spannungsabfall an der Sonde,
den der Spannungsmesser 49 erfaßt, unmittelbar proportional zum :widerstand zwischen
den Leitungszügen 34 und 35 ist. Zu diesem Zweck ist die Serienschaltung aus einer
Zenerdiode 48 und einem Schutzwiderstand 47 zwischen den Plus- und den Minuspol
des Gleichrichters 41 geschaltet. Dabei liegt der Schutzwiderstand 47 an dem Minuspol
des Gleichrichters 41 und es liegt der Kathodenanschluß der Zenerdiode an dem Pluspol
des Brückengleichrichters 41. An den Anodenanschluß der Zenerdiode 48 ist die Basis
eines Regeltransistors 52 angeschlossen, dessen Emitteranschluß über einen Begrenzungswiderstand
53 mit dem Pluspol des Brückengleichrichters 41 verbunden ist. Vom Kollektor des
Regeltransistors 52 fiihrt ein Schutzwiderstand 54 zum Leitungszug 35. Die Zenerdiode
48 hält den Spannungsabfall am Begrenzungswiderstand 53 praktisch konstant, so daß
der durch den Begrenzungswiderstand 53 fließende Strom praktisch konstant ist. Dieser
Strom fließt durch die Sonde 31. Der Schutzwiderstand 54 soll den Regeltransistor
52 gegen berlastung in den Fällen schützen, in denen im Bereich der Sonde 31 Kurzschlüsse
auftreten können. Er ist so bemessen, daß er den Strom auf einen zulässigen Höchstwert
begrenzt, wenn ein Kurzschluß zwischen den Leitungsziigen 34 und 35 auftritt. Der
Stellwiderstand 50 und der Justierwiderstand 51 dienen zum Abgleich und zum Einstellen
des maximalen und des minimalen Ausschlages bei vollem bzw.
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leerem Behälter.
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Es versteht sich, daß anstelle der Dreiergruppen 6 bzw. 36 auch jeweils
nur ein Fühlerwiderstand verwendet werden kann. Die zusätzlichen ';tiderstände der
Dreiergruppe dienen lediglich dazu, um größere Toleranzen bei der Fühlerherstellung
ausgleichen zu können. Zu diesem Zweck können die Widerstände einer Dreiergruppe
6 bzw. 36 an den iderstand des Fühlers 7 bzw. 37 in der Art angepaßt werden, daß
sich bei kaltem, bzw. warmem Fühler jeweils der gewiinschte Widerstandswert einstellt.
Auch kann durch die ahl des Längs- und des Festwiderstandes die Kennlinie des Anzeigeinstrumentes
verändert werden, wenn beispielsweise Skalendehnungen oder Skalenraffungen erzielt
werden sollen.
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Die in Figur 3 dargestellte Ausführungsform einer Sonde ist für eine
Anordnung gemäß Figur 1 gedacht; es sind jedoch zur Vereinfachung die Liingswiderstände
9 und die Festwiderstände 8 weggelassen. Die Sonde 1 umfaßt einen Trägerkörper 61,
der als flexibles Band ausgebildet ist, auf dem die Leitungszüge 4 und 5 angebracht,
beispielsweise aufkaschiert sind. Zwischen die 1eitungszüge 4 und 5 sind die Pühlerwiderstände
7 geschaltet. Vorzugsweise sind die Fühlerwiderstände 7 in gleichmäßigen Abständen
voneinander angeordnet. Es kann dadurch der Trägerkörper 61 maschinell kaschiert,
bestückt und gelötet werden.
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Es ist dadurch eine maschinelle Herstellung am laufenden Band möglich.
Um eine gewiinschte Sonde zu erhalten, wird ein entsprechender Abschnitt des bandartigen
Trägerkörpers 61, der flexibel ist und' in Rollen aufgewickelt geliefert werden
kann, abgeschnitten und an dem einen Ende mit einem Senkgewicht 62 versehen werden.
Besteht das Senkgewicht 62 aus Metall, so werden die teitungszüge 4 und 5 vor dem
Senkgewicht etwas gekürzt und entfernt, beispielsweise abgeschliffen oder lediglich
mit Isolierstoff abgedeckt. An dem anderen Ende wird der flexible
bandförmige
Trägerkörper 61 an einem Schraubdeckel 63 befestigt, beispielsweise mit Schrauben
angeklemmt oder festgeklebt. Der Schraubdeckel 63 ist mit einem Außengewinde 64
versehen, das für übliche Tankanschlüsse ausgelegt ist, also beispielsweise 1/2",
3/4" oder ?" sein kann. An der Außenseite des Schraubdeckels 63 ist ein Steckergehäuse
65 befestigt, das einen Steckerstifttr-ger 66 beherbergt, der zwei Steckerstifte
67 trägt. Die Steckerstifte 67 sind über zwei. Adern 68 mit den Leitungszügen 4
und 5 verbunden. Es ist hierzu der Schraubdeckel 63 mit einer zentralen Bohrung
versehen, die mit einer Füllmasse 69 dicht abgeschlossen ist, durch die die Adern
68 hindurchgeführt sind.
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In Figur 4 ist eine Ausführungsform einer Sonde 31 dargestellt. Die
Sohde 31 umfaßt einen Trägerkörper 71, auf den im Bereich der beiden Ränder längs
verlaufende I.eitungszüge 74 und 75 aufgebracht, beispielsweise aufkaschiert, sind.
Auf dem Trägerkörper 71 sind fortlaufend Dreiergruppen 36 aus je einem Fühler 37,
einem Festwiderstand 38 und einem Lr3ngswiderstand 39 aufgebracht. Dabei können
die Fühler 37 und die ,iderstände 38 und 39 auf den Trägerkörper 71 aufgeklebt und
in konventioneller Weise miteinander elektrisch verbunden sein. Es können jedoch
auch die Verbindungen zwischen den Fühlern 37 und den iderständen 38 und 39 als
Leitungsnetz bzw. als Lötstützpunkte auf den Trägerkörper 71 aufgebracht, beispielsweise
aufkaschiert oder aufgenietet sein, die maschinell bestückt und gelötet werden.
Eine derartige erstellung läßt sich. sehr gut automatisieren. Zur Herstellung einer
Sonde wird ein entsprechender Längenabschnitt des bestückten Trägerkörpers 71 abgeschnitten
und an seinem einen Ende mit einem Senkgevricht 62 versehen. Am anderen Ende wird,
wie anhand der Figur 3 beschrieben, ein Anschluß vorgesehen. Es wird dann lediglich
im Bereich des einen
Endes des Trägerkörpers 71 eine Verbindung
72 mit dem Leitungszug 75 und im Bereich des anderen Ende des Trigerkörpers 71 eine
Verbindung 73 mit dem Leitungszug 74 hergestellt. An die Leitungszüge 74 und 75
werden dann Steck-oder Schraubkontakte angeschlossen oder es werden leailich zwei
Adern eines Kabels angelötet, die durch eine Öffnung des Behälters hindurch nach
außen und zur Anzeigevorrichtung bzw. zum Stromversorgungsgerät geführt werden.
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Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die darSestellten AusfEihrungsbeispiele
beschränkt ist, sondern Abweichungen davon möglich sind, ohne den Rahmen der Erfindung
zu verlassen. Insbesondere ist es möglich, die Trägerkörper der Sonden nicht flexibel,
sondern starr auszubilden. Statt flacher Trägerkörper können auch profilierte Trägerkörper
verwendet werden, wie beispielsweise U-Profile oder Rohre. Bei der Verwendung eines
U-Profiles können in den Schenkeln des U die l,ötstützpunkte für die Fühler bzw.
Widerstände dienen, die innerhalb des Profiles geschützt angebracht sind. Die Leitungszüge
können dabei innerhalb oder außerhalb des Profiles vorgesehen sein.
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Besonders vorteilhaft ist schließlich, daß bei Verwendung eines Wechselstrom-
oder Wechselspannungsmessers auf einen Gleichrichter verzichtet werden kann. Die
Spannungsstabilisierung erfolgt dabei beispielsweise mit zwei in Serie gegeneinander
geschalteten Zenerdioden.