DE2506595A1

DE2506595A1 - Verfahren und vorrichtung zur bestimmung der feuchtigkeit von materialien verschiedener art

Info

Publication number: DE2506595A1
Application number: DE19752506595
Authority: DE
Inventors: Ernst Loch
Original assignee: Zellweger Uster AG
Current assignee: Mahlo GmbH and Co KG
Priority date: 1974-05-22
Filing date: 1975-02-17
Publication date: 1975-11-27
Also published as: FR2272394A1; AT354141B; DE2506595C3; US4019132A; FR2272394B1; ES437252A1; ATA161775A; CH572210A5; DE2506595B2; JPS512491A; BE828948A; GB1500584A; JPS55167149U; IT1036881B; DD118175A5

Description

Z 2024

Patentanwälte . ^ jr _FB< |₉₇₅

Manltz, ^^..^

ZELLWEGEE USTEE AG
GH-8610 Üster/Schweiz

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Feuchtigkeit von Materialien verschiedener Art.

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Feuchtigkeit von Materialien verschiedener Art.

Bekannte Feuchtigkeitsmesser, die nach dem Leitfähigkeitsprinzip arbeiten, verwenden einen Spannungsteiler im Eingang, der aus dem variablen, feuchtigkeitsabhängigen Widerstand des Messgutes und einem sehr hochohmigen Bezugswiderstand gebildet ist. Die Messung der den Feuchtigkeitsgehalt repräsentierenden Teilspannung erfordert einen Rohrenverstärker oder einen FET-Verstärker mit gegen einen V/ert unendlich strebenden Eingangswiderstand. Diese Verstärker mit extrem hohen Eingangswiderständen weisen die bekannten technischen Schwierigkeiten auf, nämlich !Instabilität, Auftreten von Brummspannungen, statische Aufladungen. Auch weist diese Schaltungsart bei sehr grossen und sehr kleinen Teilungsverhältnissen der Messspannung erhebliche Ungenauigkeiten auf, die den brauchbaren Messbereich begrenzen.

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Die vorliegende Erfindung vermeidet diese Nachteile und betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Feuchtigkeit von Materialien verschiedener Art durch Messung der Leitfähigkeit, und zeichnet sich dadurch aus, dass an das Messgut an einer Spannung liegende Elektroden angelegt werden, dass der dabei auftretende Strom an einen Verstärker mit niederohmigem Eingangswiderstand gelegt wird und dass die Feuchtigkeit durch Einstellung einer in Feuchtigkeitswerten geeichten Skala ermittelt wird.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die'sich durch Elektroden, die an eine Spannungsquelle gelegt sind, durch einen Verstärker mit niederohmigem Eingangswiderstand und durch mindestens eine in Feuchtigkeitswerten geeichte Skala auszeichnet.

Das erfindungsgemässe Verfahren beruht auf einer Schaltung, die auf den erwähnten Spannungsteiler verzichtet. Sie verarbeitet dafür den Strom, der durch das Messgut bestimmt wird, wenn über geeignete Elektroden eine Spannung angelegt wird. Der niederohmige Eingangswiderstand des Verstärkers eliminiert automatisch die eingangs erwähnten Störeinflüsse. Zudem ist die Eingangsstufe des Verstärkers so ausgelegt, dass an seinem Ausgang eine Spannung entsteht, die sich mit dem Logarithmus des Eingangsstromes ändert. Durch den Wegfall des den Messbereich einschränkenden Spannungsteilers und durch die

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logarithmische Abhängigkeit des Strom-Spanriungswandlers kann ein nahezu beliebig grosser Messbereich ohne Umschaltung erzielt werden. Zudem ermöglicht der logarithmische Messwert eine sehr vorteilhafte Gestaltung der Skala. Diese kann auswechselbar und für verschiedene Materialien individuell gestaltet sein, so dass das Gerät auf einfache Art an Messgut mit unterschiedlichen Charakteristiken angepasst werden kann.

Eingangsschaltungen der beschriebenen Art mit niederohmigem Eingangswiderstand und logarithmischer Strom-Spannungsabhängigkeit sind bekannt und können beispielsweise mittels Operationsverstärkern und geeignet beschalteten Transistoren verwirklicht werden.

Ferner besteht eine vorteilhafte Ausbildung der Anzeigevorrichtung darin, dass sie auf einem Null-Abgleich beruht. Damit kann auf die Verwendung eines AnzeigeInstrumentes verzichtet werden. Der Abgleich erfolgt vielmehr durch Einstellung eines Potentiometers, das direkt mit einer in Feuchtigkeitswerten geeichten Skalascheibe verbunden sein kann.

Die Messmethode mit Null-Abgleich macht es zudem möglich, mittels Eontrollämpchen eine Anzeige sowohl für den noch nicht endgültigen Abgleich als auch für die Richtung des Fehlabgleiches zu schaffen.

Ferner kann durch eine an sich bekannte Fehlerauswerte-

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schaltung ein automatischer Nullabgleich herbeigeführt werden, indem das Pehlersignal bei noch nicht endgültigem Abgleich über Verstärkungsmittel zur Nachstimmung des Abgleichpotentiometers herangezogen werden kann.

Anhand der Beschreibung und von Figuren werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemässe Vorrichtung in Draufsicht Fig. 2 dieselbe Vorrichtung in Seitenansicht Fig. 3 eine Skalascheibe

Fig. 4 als Blockschema eine Vorrichtung mit manueller Bedienung

Fig. 5 als Blockschema eine Vorrichtung mit automatischem Abgleich

Fig. 6 als Blockschema eine Variante gemäss Fig. 4 oder 5 mit Temperaturkompensation.

In der Fig. 1 in Draufsicht dargestellten Messvorrichtung stellen 1, 2 die Elektroden dar, die mit dem Messgut in enge Verbindung gebracht werden müssen. Für textiles Messgut beispielsweise können die Elektroden als Nadeln ausgebildet sein, die in entsprechend tiefe Materialstellen eingestochen werden. Bei flächenhaftem Messgut werden dagegen Platten benötigt, oder sie können als Manschetten, die das Messgut umschliessen ausgebildet sein.

Die Elektroden 1, 2 sind entweder mit Steckvorrichtungen

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auf dem eigentlichen Messgerät 3 "befestigt, oder sie können auf bekannte Art über flexible Leitungen an das Messgerät angeschlossen sein.

Das Messgerät 3 besteht aus einem Gehäuse 4, dessen Frontseite die zur Bedienung nötigen Elemente enthält: einen Betriebsschalter 5 zum Einschalten, ein Anzeigeelement 6 mit beispielsweise zwei Kontrollampen 7, 8, einen Zeigerindex 9 und eine Skalascheibe 10. Die Skalascheibe 10 weist vorzugsweise einen solchen Durchmesser auf, dass ihr Rand mindestens auf einer Seite über den Gehäuserand ragt, so dass sie mit einem Finger verdreht werden kann. Die Frontseite wird mit Vorteil mittels einer durchsichtigen Abdeckung 11 geschützt. Dies ist aus der Figur 2 erkennbar. Ebenfalls in Figur 2 ist mit 22 eine abnehmbare Abdeckung bezeichnet, die ein Batteriegehäuse zur Aufnahme einer die Stromversorgung sicherstellenden Batterie verschliesst.

Die Skalascheibe 10 gemäss Fig. 3 ist mit einer zentralen Bohrung 101 versehen, die derart gestaltet ist, dass die Scheibe gegenüber dem Drehzapfen 102 nur in einer Richtung aufgesteckt werden kann. Sie wird beispielsweise mittels einer Schraube 103 oder auf irgend eine andere Art festgehalten.

Beispielsweise kann der das Gehäuse abschliessende Deckel derart ausgebildet sein, dass bei abgenommenem Deckel die

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Skalascheibe ohne Hilfsmittel vom Drehzapfen abgenommen werden kann, dass er aber in geschlossenem Zustand die Skalascheibe auf dem Drehzapfen festhält.

Sofern die Unsymmetrie beziehungsweise die für die Orientierung bestimmte Ausbildung der Bohrung 101 achssymmetrisch gestaltet ist, kann die Skalascheibe 10 beidseitig verwendet werden, wodurch die Lagerhaltung an Skalascheiben mit Eichungen für verschiedene Materialien verkleinert wird.

Figur 4 zeigt als Blockschaltbild eine erfindungsgemässe Vorrichtung für manuellen Abgleich. Die Elektroden 1, 2 liegen an einem Eingangskreis 11 mit logarithmischer Strom-Spannungscharakteristik. Dieser ist von einem Verstärker 12 gefolgt. Ein Abgleichpotentiometer 15 gestattet, eine solche Einstellung zu treffen, dass die eine der beiden Kontrollampen, beispielsweise Kontrollampe 7» gerade erlöscht und dafür die andere Kontrollampe 8 aufleuchtet; wird das Potentiometer 13 um ein weniges wieder in der Gegenrichtung gedreht, löscht Kontrollampe 8 und Kontrollampe 7 leuchtet wieder auf. Ein neutraler Bereich, in dem beide Kontrollampen 7 und 8 entweder gleichzeitig dunkel oder gleichzeitig hell sind, existiert nicht. Es lassen sich aber mit dieser Anzeigemethode genügend genaue Feuchtigkeitswerte ablesen.

Der Betriebsschalter 5 hat neben der "Ein"-Stellung noch

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eine zusätzliche "Test"-Stellung. In dieser werden an die Anzeige- und Abgleichorgane solche Spannungen gelegt, dass auf der Skalascheibe 10 bestimmte Eichpunkte eingestellt werden müssen, um die Betriebsbereitschaft des Gerätes zu erkennen.

In Figur 5 ist eine Variante des Messgerätes mit automatischem Abgleich gezeigt. Die Ueberwachung des Abgleiche durch Kontrollampen 7, 8 ist ergänzt durch einen Diskriminator 15, der bei Vorliegen eines nicht abgeglichenen Gerätes den die Kontrollampen 7, 8 speisenden Strom in dem Sinne auswertet, dass das Abgleichpotentiometer in Richtung des zunehmenden Abgleichs verstellt wird. Dies kann beispielsweise mittels eines Motors 16 erfolgen, der mit dem Potentiometer 13 gekuppelt ist; es können jedoch auch rein elektrische Abgleichmittel ohne Zwischenschaltung mechanischer Einstellorgane verwendbar sein. Solche automatische abgleichende Feuchtigkeitsmessgeräte sind allerdings nicht mehr als Taschengerät verwendbar, vielmehr sind diese als fest montierteUeberwachungsgeräte mit entsprechenden Steuer- und Regelfunktionen beispielsweise an Trocknungseinrichtungen eingesetzt.

Die Messschaltung ist in einem bestimmten Mass von der Temperatur abhängig. Deshalb wird das Messgerät für die Bestimmung der relativen Feuchtigkeit mit Vorteil mit. einer Temperatur-Kompensation versehen. Fig. 6 zeigt eine

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beispielsweise Anordnung. Dabei ist der Verstärker 12 mit einem Rückkopplungszweig 18 beschältet, in dem sich ein temperaturabhängiges Organ 17 befindet. Entsprechend der Temperatur-Charakteristik dieses Organs 17 wird der Verstärkerausgang von der Temperatur des Einsatzortes abhängig gemacht. Es lassen sich jedoch noch andere, an sich bekannte, Verfahren zur Kompensation der Temperaturabhängigkeit einsetzen.

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Claims

- 9 Patentansprüche

«} Verfahren zur Bestimmung der Feuchtigkeit von Materialien verschiedener Art durch Messung der Leitfähigkeit, dadurch gekennzeichnet , daß an das Meßgut an einer Spannung liegende Elektroden (1, 2) angelegt werden, daß der dabei auftretende Strom an einen Verstärker (12) mit niederohmigem Eingangswiderstand gelegt wird und daß die Feuchtigkeit durch Einstellung einer in Feuchtigkeitswerten geeichten Skala (10) ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßstrom unmittelbar in eine Spannung umgeformt wird, die dem Logarithmus der Stromänderung entspricht·
3· Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung der in Feuchtigkeitswerten geeichte Skala (10) nach einem Nullabgleich erfolgt·
4·. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß Abweichungen von der Abgleichstellung in jeder Richtung mindestens durch ein Anzeigeorgan (7, 8) gemeldet wird.
5- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung der dem Abgleich dienenden Mittel (13) manuell vorgenommen wird.

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- ίο -
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung der dem Abgleich dienenden Mittel (13,14,15JIo) automatisch erfolgt und der dabei ermittelte Feuchtigkeitswert angezeigt wird.
7· Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für verschiedene Arten von Prüfgut individuell geeichte Skalen (10) verwendet werden.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeich net durch Elektroden (1,2), die an eine Spannungsquelle gelegt sind, durch einen Verstärker (12) mit niederohmigem Eingangswiderstand, und durch mindestens eine in Feuchtigkeitswerte geeichte Skala (10).
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch ein mit der Skala (10) in Verbindung stehendes Potentiometer (13) zur Einstellung des Feuchtigkeitswertes, sowie durch mindestens ein Kontrollorgan (7,8) zur Anzeige von Abweichungen der Einstellung der Skala vom richtigen Wert.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Mittel (16,17)» die die Anzeige des Feuchtigkeitswertes von der Temperatur unabhängig machen.
11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 und 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung des Potentiometers (13) auf den Abgleichwert automatisch erfolgt.

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12. Vorrichtung nach den Ansprüchen S und 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung des Potentiometers (13) auf den Abgleichwert maniiell erfolgt.
13· Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 12, gekennzeichnet durch eine mit dem Potentiometer (13)'in lösbarer Verbindung (103) stehende Skalascheibe (1O), welche direkt in Prozenten der Feuchtigkeit geeicht ist.
14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 13» gekennzeichnet durch eine Hilfsskala auf der Skalascheibe zur Einstellung und Überprüfung vorgegebener Bedingungen.
15« Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 13» gekennzeichnet durch auswechselbare, auf unterschiedliches Prüfgut bezogene Skalascheibe (10), die mit dem Potentiometer (13) in eindeutiger gegenseitiger Lage verbindbar sind.
16. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 15» dadurch gekennzeichnet, daß die Skalascheiben (1O) beidasitig mit je einer Meßskala versehen und in beiden Lagen verwendbar sind.

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