DE2258961B2 - Einrichtung zum Bestimmen der Feuchte von Tabak durch Messen der elektrischen Leitfähigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Bestimmen der Feuchte von Tabak durch Messen der elektrisehen Leitfähigkeit mittels einer Realteil-Wechselspannungsmeßvorrichtung und zwei damit verbundenen Meßelektroden.

Beim Fermentieren von Tabak ist es wichtig, den in Fässern gepreßt gehaltenen wiederbefeuchteten Tabak möglichst auf einem Feuchtegehalt zwischen 10 und 12% zu halten. Bei zi· geringer Feuchtigkeit dauert der Reifungsprozeß zu lange, bei zu großer Feuchtigkeit kann der Tabak verderben. DIz bishi angewendeten Maßnahmen zum Bestimmen de: Feuchte des Tabaks sind entweder relativ ungenau oder kompliziert oder nehmen zu lange Zeit in Anspruch. Eine Feuchtigkeitsbestimmung durch Fühlen von Hand setzt sehr geübte Prüfer voraus und ist nicht sehr genau. Das Herausnehmen von Tabakproben aus den Fässern und Messen der Feuchtigkeit in entsprechenden Meßeinrichtungen ist re^!ativ zeitraubend. Dies gill auch für die Verwendung bekannter die elektrische Leitfähigkeit messender Meßeinrichtungen, bei denen beispielsweise die Tabakprobe in einen mit Elektroden besetzten Becher eingebracht wird, dann eine Meßwechselspannung an die Elektroden angelegt wird und schließlich über einen Wechselspannungsmesser der Wechselstrom im Elektrodenkreis gemessen wird, und zwar der Realteil, der in Phase mit der Meßwechselspannung ist (Aufsatz von Jupe, »Electronics Magazine« Mai 1946, S. 180 bis 186). Auch andere bekannte kapazitiv arbeitende Meßeinrichtungen sind für diesen speziellen Zweck nicht geeignet, da sich während des Reifeprozesses die Dielektrizitätskonstante des Tabaks und damit auch die daraus bestimmte Feuchte sich ändert. Entsprechendes gilt für bekannte den Gleichstromwiderstand bestimmende Meßeinrichtungen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zum Bestimmen der Feuchte von frisch wiederbefeuehtetem und in Fässern zusammengepreßtem Tabak zu schaffen, die auch von ungeübten Personen schnell und einfach anwendbar ist und trotzdem eine genaue Feuchtemessung ermöglicht, ohne daß dabei Tabakproben aus den Fässern entnommen werden müssen. ^f»5

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Einrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Einrichtung ergeben sich aus den Umeransprü-

Zum Bestimmen der Feuchte nach dem Leitfähigkeitsprinzip von losem Faser- oder Schüttgut in Ballen oder Säciien mittels entsprechender Leitfähigkeitsmeßeinrichtungen ist es an sich bekannt, sogenannte Nadelelektroden vorzusehen, die einfach in das Meßgut eingesteckt werden (Winfried Lück. »Feuchtigkeit« 1964. S. 200 bis 204).

Durch die Anwendung dieser an sich bekannten Nadelelektroden in Kombination mit einer bekannten Realteil-Wechselspannungsmeßvorrichtung zum Messen der elektrischen Leitfähigkeit in Tabak (Jupe. »Electronics Magazine« Mai 1946. S. 180 bis 186) und die erfindungsgemäße Anbringung dieser Nadelelektroden an einer entsprechenden Stellvorrichtung kann sehr schnell und trotzdem genau auch von ungeübten Arbeitern die Feuchte des in Fässern gelagerten Tabaks bestimmt werden, indem einfach durch die Stellvorrichtung die Nadelelektroden beispielsweise durch die Wände der Fässer hindurch in den Tabak eingeführt werden und dann durch die Realteil-Phasenvergleichs-Messung die relative Feuchte genau gemessen und unmittelbar angezeigt wird. Eine Entnahme von Tabakproben ist nicht mehr erforderlich.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

F i g. 1 zeigt perspektivisch die Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen Einrichtung,

F i g. 2 und 3 zeigen Details der dabei angewendeten Realteil- Weehselspannungs-Meßvorrichiung.

Fig.4 zeigt im Detail die Befestigung der Nadelelektroden.

Die in F i g. 1 gezeigte Einrichtung besteht aus einem Rahmen 10, an dessen Basis Schutzführungen 12 vorgesehen sind. Am oberen Querträger 14 dieses Rahmens sind vertikale Halterungen 16 für pneumatische Zylinder 18 befestigt, an dereit Kolben Nadelelektroden 20 befestigt sind. Die eigentliche clektr.jche Meßvorrichtung 24 ist am Querträger 14 befestigt.

An den Führungen 12 sind Lichtschranken in Form von Photozellen 13 und entsprechenden Lichtquellen 13a angebracht, die bei Unterbrechung anzeigen, wann ein Tabakfaß eine für das Einführen der Elektroden 20 geeignete Stellung einnimmt.

Beim Betätigen der pneumatischen Zylinder 18 werden die Nadelelektroden 20 durch die Holzwändc der Tabakfässer hindurchgestoßen oder, wenn der Tabak in einem offenen Faß abgelagert ist, von oben in den Behälter eingeführt.

Nach Fig.4 sind die Nadelelektroden 20 mit ihren oberen F.nden 20a über Isolierstücke 20c an den Enden 20c/der pneumatischen Kolben angeschraubt. Von diesen Nadelelektroden 20 sind isoliert von der Stellvorrichtung elektrische Anschlüsse 20b angebracht, die über flexible Kabel 20c elektrisch mit dem Gerät 24 verbunden sind. Die Elektroden 20 bestehen vorzugsweise aus rostfreiem Stahl und besitzen eine Länge von etwa 30 cm. Der Hub der pneumatischen Stellvorrichtung ist etwas größer als 30 cm gewählt, damit gewährleistet ist, daß die Elektroden mit ihrer ganzen Länge in das Faß eingetrieben werden können.

F i g. 2 zeigt an Hand eines Blockschaltbildes Einzelheiten des Aufbaus der eigentlichen Realteil-Wechselspannungsmeßvorrichtung 24. Der mit seiner Feuchte zu messende Tabak ist hier durch einen Widerstand

und eine Kapazität zwischen den Elektroden 20 elektrisch schematisch angedeutet.

An die Elektroden 20 wird über die Anschlüsse 53 und 54 die am Ausgang 52 eines Oszillators 50 auftretende Wechselspannung angelegt, wodurch zwischen den Elektroden über den Widerstand /?» ein entsprechender Wechselstrom fließt. Ober den Eingang 73 eines phasenempfindlichen Voltmeters 70, dem über den Eingang 72 eine Bezugsspannung zugeführt wird, wird die Spannung gemessen, die in Phase zu dieser Bezugsspannung am Eingang 72 ist. Die Bezugsspannung wird vom Ausgang 52 des Oszillators über einen Transformator 72 zugeführt Dem Eingang 73 wird der Spannungsabfall am Widerstand Rt zugeführt, der dem im Elektrodenkreis fließenden Strom proportional ist, und zwar über einen Transformator 73. Wenn Ä* bezogen auf den Realteil des zu messenden Tabaks zwischen den Elektroden nicht übermäßig groß ist, wird durch diesen Widerstand Ä» der Strom im Elektroden kreis nicht merklich beeinflußt, und die am Eingang 73 luftretende Spannung ist annähernd in Phase mit dem Wechselstrom im Elektrodenkreis. Am Ausgang 70a des Voltmeters 70 entsteht damit eine A lsgangsgröße, die direkt proportional der Komponente des Wechsel-Stromes im Elektrodenkreis ist, und zwar in Phas>e mit der Bezugsspannung am Eingang 72. Die Ausgangsspannung des Voltmeters 70 ist damit etwa umgekehrt proportional zur Ohmschen Komponente des Komple- ien Widerstandes des zwischen den Elektroden 20 liegenden Materials, wobei diese Ohmsche Komponente 3c unmittelbar eine logarithmische Beziehung zum Feuchlegehalt des Tabaks darstellt. Durch einen logariihmi- schen Umsetzer 80 am Ausgang 70a des Voltmeters 70 kann damit unmittelbar ein Ausgangssignal erzeugt und über ein Meßgerät 90 angezeigt werden, das linear proportional dem tatsächlichen Feuchtigkeitsgehalt des Tabaks ist. Die Speisung der einzelnen Baugruppen erfolgt über die Klemmen 31, 71 und 81 »us einer Spannungsquelle 30.

Weitere Einzelheiten der Schaltung zeigt F i g. 3, Der Oszillator 50 umfaßt einen Rechteckgenerator 55, dessen Ausgangsspannung über einen Transformator 71 und einen im Sinne der F i g. 3 beschalteten Verstärker 41 in eine Sinusspannung umgewandelt wird Als Meßfrequenz haben sich 1000 Hz als besonders vorteilhaft erwiesen.

Das phasenempfindliche Voltmeter 70 umfaßt einen Phasendetektor 75, dem die Bezugsspannung über die Klemmen 72 aus dem Transformator 72 und über einen Verstärker Λ2 die Meßspannung an den Klemmen 73 zugeführt wird. Mit dem Schalter Si kann durch die Bedienungsperson ein geeigneter Meßwiderstand Rs ausgewählt werden, was über den damit gekuppelten Schalter S2 über entsprechende Lampen L angezeigt wird. Damit kann die Vorrichtung an verschiedene Tabaksorten angepaßt werden.

Df.r logarithmische Umsetzer 80 umfaßt einen Verstärker /43 und einen logan, /mischen Verstärker A4. Nach Vorverstärkung im Verstärker -43 wird das lineare Ausgangssignal 70a über den logarithmischen Verstärker A4 logarithmiert, und das am Ausgang 91 auftretende Signal ist damit unmittelbar linear proportiondi zum Feuchtigkeitswerr. des Tabaks. Da der reale Widerstandswert des komplexen Tabakwiderstandes mit zunehmender Feuchtigkeit abnimmt, ist dar Linearitätszusammenhang zwischen dem Signal am Ausgang 9t und dem tatsächlichen Feuchtegehalt negativ. Aus diesem Grund wird vorzugsweise als Anzeigeinstrument ein Amperemeter mit Links- und Rechtsausschlag verwendet. Geeicht wird die Einrichtung durch Messen verschiedener Tabakproben mit bekanntem Feuchtigkeitsgehalt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   L Einrichtung zum Bestimmen der Feuchte von Tabak durch Messen der elektrischen Leitfähigkeit mittels einer Realteil-Wechselspannungsmeßvorrichtung und zwei damit verbundenen MeQelektroden, dadurch gekennzeichnet, daß Nadclelektroden (20) verwendet werden, die durch eine an einem Rahmen (10) angebrachte Stellvorrichtung (18) in den frisch wiederbefeuchteten und in Fässern zusammengepreßten Tabak einführbar sind.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine pneumatische Stellvorrichtung (18).
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß am Rahmen (10) eine Lichtschranke (13, 13a) für die Steuerung der Stellvorrichtung (18) vorgesehen ist.

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