DE2120421C3 - Vorrichtung zur Messung und Überwachung der Konzentration einer Lösung - Google Patents

Description

GUrcn are riaiieuene eines rnsrnas in neranrang mn ucsuiiinu nn, mi β

der zu untersuchenden Lösung gebildet ist. Wenn das 55 dient, wobei das Refraktometer eine Überwachungs-

einfallende Lichtbündel mit der Grenzfläche der bei- vorrichtung gemäß der Erfindung aufweist,

den Medien einen Winkel bildet, der dem Grenzwin- Fig. 2 schematisch die Anordnung eines Schlit-

JceJ der Totalreflexion des Diopters nahekommt, au- tens, der Photozellen trägt, und das Schaltbild einer

ßert sich eine Änderung des Brechungsindex dci Lö- elektronischen Verstärker- und Vergleicher-Schal-

sung in einer Änderung dieses Grenzwinkels, und die 60 tung, die an die beiden Photozellen angeschlossen ist,

Winkellage der Begrenzung des reflektierten Licht- und

bihideis variiert in derselben Weise. Man kann auf F i g. 3 eine qualitative Darstellung der Änderung

einem Schirm durch ein geeignetes optisches System der von den Photozellcn abgegebenen Signale, wenn

sin Bild dieser Trennlinie erzeugen, die die Grenze das Bild der Trennlinie auf dem Schirm sich ir- der

zwischen der dunklen Zone und der hellen Zone auf 65 Nähe der Photozellen befindet.

Grund des Auffells des reflektierten Lichtbündels bil- Gemäß F i g, 1 ist eine Lösung 1, deren Konzenira-

det. tionsentwicklung zu überwachen ist, in einer Koch-

Mit Hilfe einer derartigen Vorrichtung ist es mög- küvette 2 enthalten. Das Refraktometer hat einen zy-

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lindrischen Kopf 3, der in die Lösung 1 übtr erne Öffnung 4 der Küvette 2 eingetaucht ist. Der zylindrische Kopf 3 ist an seinem Ende mit einem optischen PrismaS versehen, von dem ein ebener Abschnitte ein Bodenelement des zylindrischen Kopfes 3 bildet. Das Refraktometer hat auch eine Lichtquelle 8 und eine Anordnung von Linsen und Spiegeln (ohne Bezugszeichen), die einen einfallenden Lichtstrahl 9 auf das Prisma S lenken. Im Innern des Prismas 5 fallen nach einer ersten Totalreflexion die Lichtstrahlen auf die in Berührung mit der Lösung stehenden Fläche 6 des Prismas ^ entsprechend ihrem verschiedenen Einfallswinkel. In Abhängigkeit vom Wert der Konzentration ander;. ' '. der Brechungsindex der Flüssigkeit, w^> au... den Grenzwinkel der Totalreflexion an der *"'.*.. he 6 des Pnsmas S variiert. Nach einer en» ;_«... i'otalrefiexion im Prisma S erzeugt ein refiekt·· ^r Lichtstrahl !C- nach Durchlaufen eines Ob..-<nvs II ein Trennlinienbild auf einem Schirm 12, cb,.. auf dem Schirm 12 eine helle und eine dunkle Zone voneinander trennt. Die Lage der Trennlinie auf dem Schirm 12 ?nder_t sich also mit der Änderung des Konzentrationswerts u^pr Lösung 1.

Auf der anderen Seite des Schirms 12 hat das Refraktometer einen verschiebbaren Schütten 13, der parallel zum Schirm 12 verschoben werden kann. Der Schlitten 13 trag; zwei Pho.ozellen 14 und IS, deren lichtempfindlicher TeH faser- oder fadenförmig und zum Schirm 12 hin parallel /ur Trennlinie angeordnet ist Die Photozellen 14 und 15 sind etwas in der Höhe gegeneinander versetzt.

In Fig. 2 sind schematischFührungen 18 zu sehen, die de Schlitten 13 mit den Phc^ozellen 14 und 15 bei der Verschiebung führen. Eine Strichskala 19 ist auf dem Schirm 12 senkrecht zur Richtung dcr Trennlinie 20 eingraviert. Der Schlitten 13 trägt einen Zeiger 21, der die Lage des Schlittens 13 in bezug aui die Skala 19 anzeigt.

Die Photozellen 14 und IS sind an Verstärker 24 bzw. 25 angeschlossen. Das Ausgangssignal des Verstärkers 25 wird in den einen der beiden Eingänge eines Vergleichers 26 eingespeist, dessen anderer Eingang das Ausgangssignal des Verstärkers 24 über einen Spannungsteiler aus Widerständen 27 und 28 empfängt. Das Ausgangssignal des Vergleichers 26 wird einem ODER-Gatter 29 zugeführt, das außerdem direkt das Ausgangssignal des Verstärkers 25 empfängt.

Das ODER-Gatter 29 steuert eine Schall- oder Lichtwarneinrichtung 30 über einen Verstärker 31.

Um die automatische Überwachung der Eni.-.icklung der Konzentration der Lösung I in der Kochküvette 2 zu gewährleisten, wird die Lage des Schlittens 13 so eingestellt, daß der Zeiger 21 auf die Matku der Skala 19 zeigt, bei der der gesuchte Konzentra-

tionswert erreicht ist. Wenn mit P₁ das Signal bezeichnet wird, das am Ausgang des Verstärkers 24 abgenommen wird und dem Pegel der Beleuchtung der Photozelle 14 entspricht, und mit P₂ das Ausgangssignal des Verstärkers 25, der der Photozelle 15

zugeordnet ist, nimmt der Spannungsteiler aus den Widerständen 27 und 28 am Signal P₁ eine Spannungsteilung oder Schwächung K (K <1) vor. Der Vergleicher 26 erhält so gleichzeitig da·= Signal KP₁ und das Signal P.„ wobei der Vergleicher 26 so ein-

gestellt ist, daß er zustandsmäßig kippt, wenn das Signal P₂ kleiner als das Signa! P₁ wird. Es sei jetzt angenommen, daß während des Kochvorgangs die Änderung der Konzentration in einer Verschiebung der Trennlinie 20 nach oben in F i g. 2 sich äußert.

Unter diesen Bedingungen erreicht die dunkle Zone zue;₃t die Photozelle 15 und danach die PhotozHle 14, und das Signal F., beginnt vor dem Signal P₁ abzunehmen.

Die Kurven in Fig. 3 zeigen qualitativ den Gang

der zeitlichen Änderung des Signals P, und des Signals P₂. Außerdem ist in F i g. 3 das Signal KP₁ aufgetragen, das in den Vergleicher 26 eingespeist wird. Man erhält selbstverständlich eine Kurve mit dem gleichen Verlauf, wenn die Koordinate Zeit durch

eine Koordinate ersetzt wird, die die relative Lage der Trennlinie 20 gegenüber dem Zeiger 21 des Schlittens 13 angibt. Es ist hier ersichtlich, daß das Kippen des Vergleichers 26 im Zeitpunk? r₀ erfolgt, wenn das Signal P₂ kleiner als das Signal KP₁ wird.

Der Spannungsteiler aus den Widerständen 27 und 28 dient daher zur Nullpunkteinstellung der Vorrichtung. Das Kippen des Vergleichers 26 betätigt die Warneinrichtung 30. Das ODER-Gatter 29 wird durch das Signal P₂ gesperrt, sobald dieses klein ge-

nug geworden ist, d. h. die Trennlinie 20 vollständig das Überwachungsfeld der Photozellen 14 und 15 verlassen hat.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

, ■? 2 120 42 Hch die Entwicklung der Konzentration einer Lc-

1. Vorrichtung zur Messung und Überwachung Lichtbündels überwacht wird, dasι eine der Konzentration einei Lösung unter Ausnut- 5 xion in einem Prisma erfahren hat, von dem „r.c zung der Totalreflexion eines Lichtstrahles an Fläche die Lösung berunrt.

einer Planfläche eines Prismas, das die Lösung In der Praxis interess-ert man sich' ""* mehr £

berührt, wobei auf einem Schirm mit einer die Entwicklung fahrend des Koch vorigesι oer Strichskala ein optisches Bild einer Trennlinie er- Konzentration ir der Nahe eines vorbesUrnmiun zeugt wird, die die Grenze des reflektierten Licht- u Werts als für die Messi-ng der Konzentration selbst. Strahles bildet, mit einer beweglichen Einheit, die Das erfordert eine ständige Jberwadmng der tmparallel zur Verschiebungsebene des reflektierter. wicklung der Verschiebung des Bildes der 1 rennlinic Lichtstrahle;, verschiebbar ist und zwei Photozel- aut dem Schirm, um sein Eintreffen in einer cnalen haltert, deren lichtempfindliche Teile dem rakteristischen Zone eines bestimmten Kochzustanüs Schirm gegenüber angeordnet sind, dadurch 15 der Lösung nachzuweisen. Dabei ist es von ßeaeugckennzeichnet, daß das verstärkte Signal tung, daß der Nullpunkt der fur die Messung und (PJ) der einen Photozellc (14) direkt und das ver- überwachung vorgesehenen Vorrichtung unaonangig stärkte Signal (P.,) der anderen PhotozcUe (15) von der Lichtstärke einstellbar ist, wobei sirn die« nach Schwächung um einen konstanten Faktor beispielsweise durch Schwankungen der wetzspan- (K) in einem Glir.* (27, 28) in einen Vergleicher 20 nung verändern kann.

(26) eingespeist werden, der dann k-ppt, wenr· Es ist daher Aufgabe der vorliegenden brtindung.

das Signal (P,) der einen Photozelle (14) gleich eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzuist zum geschwächten Signal (KP₁) der anderen geben, die eine NullpunktemsteHung ermöglicht, wo-Photozelle (15) und daß das Kippen des Verglei- bei diese insbesondere von Schwankungen der Licht chers (26) eine Warneinrichtung (30) betätigt. 25 stärke unabhängig sein soll.

2 Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch ge- Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Vergleicher (26) löst daß das verstärkte Signal der einen Photozelle und der Warneinrichtung (30) ein Gatter (29) direkt und das verstärkte Signal der anderen ™<**°- vorgesehen ist. da? dann sperrt, wenn die Trennli- zelle nach Schwächung um einen konst nten haktor nie (20) das Ül^rwachungsfeld der Photozellen 30 in einem Glied in ^inen Vergleicher eingespeist wer-(14,15) verlassen hat. den, der dann kippt, wenn das Signal der einen Pho-

tozelle gleich ist zum pci· -hwächten Signa ler ande-

ren Phoiozelle und daß das Kippen dt Vergleichers

eine Warneinrichtung betätigt.

35 Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Λ/es- Nullpunkteinstellung möglich, wobei der Nullpi-nkt sung und Überwachung der Konzentration einer Lö- erreicht wird, wenn das von der einen Photozelle sung unter Ausnutzung der Totalreflexion eines ausgesandte Signal ein bestimmtes Verhältnis zu dem Lichtstrahles an einer Pianfläche eines Prismas, das von der anderen Photozelle aus^esanc^en Signal erdie Lösung berührt, wobei auf einem Schirm mit 40 reicht. Damit t eine von der Lichtstärke unabhäneiner Strichskafa ein optisches Bild einer Trennlinie g'ige NuHpunMmessung möglich, wobei sich die erzeugt wird, die die Grenze des reflektierten Licht- Lichtstärke beispielsweise abhängig von Schwankunstrshles biktei, mit einer beweglichen F-inheii, die gen der elektrischen Netzspannung verändern kann, parallel zur Verschiebungsebene des reflektierten " Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, Lichtstrahles verschiebbar ist und zwei Photozellen 45 daß zwischen dem Vergleicher und der Warneinnchhaltert, deren lichtempfindliche Teile dem Schirm ge- tung ein Gatter vorgesehen ist, das dann sperrt, wenn genüber angeordnet sind. die Trennlinie das Überwachungsfeld der Photozel-

Bekanntlich setzt sich die Änderung der Konzen- len verlassen hat.

tration einer Lösun» in einer entsprechenden AnHe- tin Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an

rung des dieser Lösung eigenen optischen Brechungs- so Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt index fort. Diese Eigenschaft wird in an sich bekann- Fig. 1 einen vereinfachten Längsschnitt durch ein

ter Weise in einem Refraktometer ausgenutzt, wo Refraktometer, das für die kontinuierliche Überwaman ein Lichtbündel auf ein Diopter schickt, das chung des Kochvorganges eines zuckerhaltigen Safts

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