DE2624009C3 - Vorrichtung zum Messen des Abstandes der Oberfläche eines elektrisch leitfähigen Mediums von einem oberhalb dieser Oberfläche angeordneten Beobachtungspunkt - Google Patents
Vorrichtung zum Messen des Abstandes der Oberfläche eines elektrisch leitfähigen Mediums von einem oberhalb dieser Oberfläche angeordneten BeobachtungspunktInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zürn Messen
des Abstandes der Oberfläche eines elektrisch leitfähigen Mediums von eine oberhalb dieser Oberfläche
angeordneten Beobachtungspunkt, insbesondere des Wasserspiegels eines Brunnens vom Brunnenrand, mit
is einer Elandtrommel, auf welcher ab- und sufwickelbar
ein Läingenmeßband od. dgL angeordnet ist, einem an der Bandtrommel vorgesehenen Signalgeber und einer
am freien Ende des Längenmeßbandes angeordneten Kontaktsonde, die bei Berühren der Oberfläche über
einen elektronischen Schalter einen Versorgungsstromkreis schließt und den Signalgeber zur Abgabe eines
Signals veranlaßt.
Es ist eine Vorrichtung dieser Bauart unter der Bezeichnung Kabellichtlot bekannt, bei welcher zur
Messung das Längenmeßband bzw. das Kabel, welches mit einer Zentimetereinteilung versehen ist, von der
Trommel abgewickelt wird, was bei größeren Längen (es werden auch Längen bis zu 500 m benötigt) einige
Zeit braucht. Als Signalgeber ist eine Lampe vorgesehen,
welche aufleuchtet, sobald die Kontaktsonde mit ihrer Abtastspitze die Wasseroberfläche berührt und
dadurch den Anzeigestromkreis schließt. Derartige Kabellichtlote werden insbesondere zur indirekten
Grundwasserstandsmessung in Beobachtungsbrunnen benötigt. Beim Aufleuchten der Lampe wird die
Zentimetereinteilung auf dem Kabel bzw. Meßband abgelesen und damit der Abstand des Brunnenrandes
von der Wasseroberfläche gemessen, woraus sich der Wasserstand im Brunnen ermitteln läßt.
Neben dem Wasserstand ist ar"h die Temperatur des
Brunnenwassers von Interesse. Bei der Temperaturmessung werden einerseits sogenannte Schöpfthermometer
verwendet, die jedoch bei großen Tiefen zu ungenau sind, da sich die Temperatur des verwendeten z. B.
Quecksilberthermometers während des Herausziehens aus z.B. 100m Tiefe verändert. Andererseits werden
auch elektrische Thermometer benutzt, diese sind jedoch sehr teuer, so daß sie nicht in größerem Umfang
zum Einsatz kommen. Darüberhinaus sind die aufeinanderfolgenden Messungen des Wasserstandes und der
Wassertemperatur insofern mühsam, als nacheinander zwei Sonden z.B. 100 oder gar 500m hinabgelassen
werden müssen, ganz abgesehen vom Zeitaufwand. Darüberhinaus muß die die Messungen vornehmende
Person zwei Geräte mit sich tragen, was insbesondere bei unwegsamen Gelände (Weidezäune od. dgl.) hinderlich
ist; bekanntlich liegen die Beobachtungsbrunnen häufig in ländlichen Gegenden.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird darin gesehen, eine Vorrichtung der eingangs genannten
Bauart derart weiter auszubilden, daß sie gleichzeitig auch für eine Temperaturmessung herangezogen
werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Köntäktsonde als Meßsonde mit einem Temperaturwiderstand ausgerüstet ist, welcher mit einem Potentiometer Teil einer Brückenschaltung zur Ausmessung des Temperaturwiderstandes ist, daß zwei
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Köntäktsonde als Meßsonde mit einem Temperaturwiderstand ausgerüstet ist, welcher mit einem Potentiometer Teil einer Brückenschaltung zur Ausmessung des Temperaturwiderstandes ist, daß zwei
alternativ ansteuerbare Signalgeber vorgesehen sind und daß die Brückenschaltung derart zu einer Meß- und
Anzeigeelektronik ausgebildet ist, daß bei einem mittels des Potentiometers vorgenommenen Brückenabgleich
ein Wechsel der Signalgabe von einem zum anderen Signalgeber erfolgt
Bei der Vorrichtung nach der Erfindung braucht somit nur noch eine einzige Sonde bis zur Wasseroberfläche
des Tiefbrunnens hinabgelassen zu werden, um anschließend sowohl den Wasserstand als auch die
Wassertemperatur ermitteln zu können, was einen erheblichen Vorteil hinsichtlich Verringerung des
Aufwandes und Vergrößerung der Bequemlichkeit mit sich bringt
Zweckmäßig weist der Temperaturwiderstand eine lineare Temperaturabhängigkeit auf. Dies vereinfacht
die Temperaturanzeige wesentlich. Ferner läßt sich der Temperaturwiderstand in einem in der Meßsonde
angeordneten Metallröhrchen od. dgl. einkapseln, um ihn vor Beschädigungen zu schützen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Potentiometer mittels einer von Hand betätigbaren
Skalenscheibe einstellbar, die eine Gradeinteilung aufweist und mit einem stationären Markierungsstrich
zusammenarbeitet Zweckmäßig sind die Skalenscheibe und der Markierungsstrich an einer Stirnseite der
Bandtrommel angeordnet Dreht man an der Skalenscheibe solange, bis ein Wechsel der Signalgabe von
einem zum anderen Signalgeber erfolgt, dann läßt sich auf der Skala unmittelbar die Temperatur in Grad
ablesen, z. B. Grad Celsius. Als Signalgeber haben sich zwei Lampen bewährt
Die Erfindung und ihre vorteilhaften Ausgestaltunger
sind im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert
Es zeigt
F i g. 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Schnitt;
F i g. 2 eine Ansicht in Pfeilrichtung A in F i g. 1 des
oberen Teils der Vorrichtung;
Fig.3 pine Einzelheit der Fig. 2 in vergrößertem Maßstab;
F i g. 4 ein Schaltbild der Elektronik der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
In F i g. 1 ist eine Bandtrommel 1 gezeigt, die auf einer Achse 2 in einem tragbaren Gestell mit einem Handgriff
4 drehba- gelagert ist. Das Gestell 4 kann an seiner Unterseite eine im wesentlichen U-förmige Stütze 5
aufweisen, mittels dessen es sich beispielsweise auf einem Brunnenrand absetzen läßt.
Auf der BandtrommM 1 ist ab- und aufwickelbar ein
Längenmeßband 6 bei 7 befestigt. Das entsprechende Drehen der Bandtrommel 1 erfolgt mittels eines
drehbar angeordneten Kurbelknopfes 8. An der Bandtrommel 1 sind ferner zwei Signalgeber 9 und 15
angeordnet, die mit einer am freien Ende des Längenmeßbandes 6 angeordneten Kontaktsonde 10
über eine weiter unten noch näher zu erläuternde elektronische Schaltung verbunden sind. Die Kontaktsonde
10 schließt bei Berühren der nicht gezeigten Oberfläche, beispielsweise des Wasserspiegels eines
Beöbächtungsbrunnens, Über einen elektronischen
Schalter 11 einen Versorgungsstromkreis, der einen der
Signalgeber 9 oder 15 zur Abgabe eines Signals veranlaßt. Das Schließen des Versorgungsstromkreises
erfolgt, sobald eine Kontaktspitze 10' das Wasser berührt Eine äußere Schutzhülle 10" bildet dabei das
andere Leitungsende, das bereits vorher in das Wasser eingetaucht ist, derart, daß ein Strom zwischen der
Kontaktspitze 10' und der Schutzhülse 10" fließen kann, sobald das Wasser eine Überbrückung beider Leitungsenden
bildet Aus Stromersparnisgründen legt der elektronische Schalter 11 erst in diesem Augenblick die
Versorgungsspannung an. Um den Wasserzutritt zur Kontaktspitze 10' zu erleichtern, weist die Schutzhülse
10" mindestens zwei seitliche Durchbrechungen 25 in Höhe der Kontaktspitze 10' auf. Die Stromversorgung
to wird beispielsweise durch Batterien 12 sichgestellt
Erfindungsgemäß ist die Kontaktsonde 10 als Meßsonde mit einem Temperaturwiderstand 13 ausgerüstet
wobei dieser Temperaturwiderstand 1.1 und ein Potentiometer 14 Teile einer Brückenschaltung zur
Ausmessung des Temperaturwiderstandes 13 sind. Ferner sind die beiden Signalgeber 9 und 15 alternativ
ansteuerbar; darüberhinaus ist die Brückenschaltung derart zu einer Meß- und Anzeigeelektronik 16 (F i g. 4)
ausgebildet daß bei einem mittels des Potentiometers 14 vorgenommenen Brückenabgleich ein Wechsel der
Signalgabe von einem zum anderen Signalgeber 9 bzw 15 erfolgt
Die Meß- und Anzeigeelektronik J6 ist mit dem
elektronischen Schalter 11 in einer elektronischen Baugruppe 17 (F i g. 1) integriert die ebenso wie das zur
Meß- und Anzeigeelektronik 16 gehörende Potentiometer 14 und die Batterien 12 im Inneren der Bandtrommel
1 angeordnet sind.
Der Temperaturwiderstand 13 weist zweckmäßig eine lineare Temperaturabhängigkeit auf und läßt sich darüberhinaus in einem in der Meßsonde bzw. Kontaktsonde 10 angeordneten, die Kontaktspitze 10' bildenden Metallröhrchen 18 od. dgl. einkapseln, um gegen Verunreinigungen und Beschädigungen geschützt zu sein. Der Temperaturwiderstand kann in bekannter Weise von einem Thermistorpaar, das zweckmäßig in der Kontaktspitze 10' angeordnet ist und einem Linearisierungsnetzwerk gebildet sein.
Der Temperaturwiderstand 13 weist zweckmäßig eine lineare Temperaturabhängigkeit auf und läßt sich darüberhinaus in einem in der Meßsonde bzw. Kontaktsonde 10 angeordneten, die Kontaktspitze 10' bildenden Metallröhrchen 18 od. dgl. einkapseln, um gegen Verunreinigungen und Beschädigungen geschützt zu sein. Der Temperaturwiderstand kann in bekannter Weise von einem Thermistorpaar, das zweckmäßig in der Kontaktspitze 10' angeordnet ist und einem Linearisierungsnetzwerk gebildet sein.
Bei dem gezeigten, bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Potentiometer 14 mittels einer von Hand
betätigbaren Skalenscheibe 19 einstellbar, die eine Gradeinteilung 20 (Fig. 3) aufweist und mit einem
stationären Markierungsstrich 21 zusammenarbeitet. Wie man leicht entnimmt, sind die Skalenscheibe 19 und
der Markierungsstrich 21 an der freien Stirnseite 22 der Bandtrommel 1 angeordnet. Da bei der fezeigten
Ausführungsform die Skalenscheibe 19 zum größten Teil von einer Kappe 26 abgedeckt ist, die einen
bogenförmigen Beobachtungcspalt 27 aufweist ist der
so Markierungsstrich 21 auf dieser Abdeckplatte 26 angeordnet. Die Abdeckkappe ist, wie besonders
deutlich aus Fig.? zu entnehmen ist, an ihrer Unterseite
längs einer Sekante 28 abgeschnitten, um den unte'en
Rand der Skalenscheibe 19 freizugeben, derart, daß dicjG von Hand gedreht werden kann.
Vorzugsweise sind die beiden Signalgeber 9, 15 zwei Lampen 23, 24. Es versteht sich, daß die Signalgeber
gegebenenfalls auch akustisch ausgebildet sein können. Die Meß- und Anzeigeelektronik 16, zu der auch die
Brückenschaltune; und damit der Temperaturwiderstand
13 gehören, weist einen Komparator 28 zum Prüfen des Vorzeichens der Spannung der Brüekendiagonale und
zum Ansteuern der entsprechenden Lampe £3 bzw. 24 auf. Ferner ist in der Meß- und Anzeigeelektronik 16 ein
invertierender Verstärker 29 vorgesehen, der dafür sorgt, daß die eine Lampe genau dann aufleuchtet, wenn
die andere Lampe erlischt
Im folgenden wird die Funktion der erfindungsgf.mä-
Ben Vorrichtung näher erläutert.
Zunächst wird die Kontakt- bzw. Meßsonde 10 an dem Längenmeßband von der Bandtrommel 1 abgespult
und damit in die Tiefe gelassen, bis eine der beiden
Lampen 23 bzw. 24 aufleuchtet. Dies bedeutet, daß die Kontaktspitze 10' beispielsweise die Wasseroberfläche
eines Brunnens berührt hat. Der Abstand bis zur Oberfläche des Wassers bzw. Wasserspiegel kann nun
auf dem Längenmeßband abgelesen werden, das im übrigen die erforderlichen Leitungen zwischen Meßsonde
10 und Meß- und Anzeigeelektronik 16 trägt.
Sobald die Kontaktspitze 10' die Wasseroberfläche berührt, fließt von ihr über eine Leitung a ein Strom
über den endlichen Widerstand 30 (F i g. 4) des Wassers zur bereits vorher eingetauchten Schutzhülse 10" aus
leitfähigem Material. Die Schutzhülse 10" ist über eine Leitung /mit dem einen Pol der Batterie 12 verbunden.
Durch diesen Strom wird der elektronische Schalter Il in der Weise geschlossen, daß die Versorgungsspannung
über zwei weitere Leitungen b und c niederohmig an die Meß- und Anzeigeelektronik 16 gelegt wird. Das
Aufleuchten der Lampe 23 oder der Lampe 24 zeigt an, daß dies erfolgt ist. Wird die Meßsonde 10 wieder aus
dem Wasser herausgezogen, schaltet der elektronische Schalter 11 die erfindungsgemäße Vorrichtung selbsttätig
ab, so daß auch aus Unachtsamkeit kein unnötiger Stromverbrauch eintreten kann, so daß die eingesetzten
Batterien bzw. die Stromversorgung 12 die Vorrichtung besonders lange funktionsfähig halten.
Um nun zusätzlich die Temperatur zu messen, wird der Widerstand des Potentiometers 14 durch ein
Drehen an der Skalenscheibe 19 solange verändert, bis ein Brückenabgleich hergestellt ist. Der eingetretene
Brückenabgleich wird durch einen Wechsel im Aufleuchten der Lampen 23 und 24 angezeigt, d. h., die
Lampe 24 erlischt und die Lampe 23 leuchtet auf, bzw. umgekehrt.
Der Wechsel im Aufleuchten der Lampen wird dadurch erreicht, daß der Komparator 28 die Spannungder
Brückendiagonale auf ihr Vorzeichen prüft und die Lampe entsprechend ansteuert Da auch noch der
invertierende Verstärker 29 vorgesehen ist, kann der Abgleich der Brücke sehr empfindlich eingestellt
werden, nachdem die eine Lampe genau dann aufleuchtet, wenn die andere Lampe dunkel wird.
1st der Abgleich eingestellt, dann kann auf der Skalenscheibe 19 am Markierungsstrich 21 anhand der
Einteilung 20 die Temperatur sehr genau abgelesen werden. Bei der gezeigten Ausführungsform entspricht
ein Teilungsintervall jeweils 0,10C.
Es versteht sich, daß es nicht erforderlich ist, die Temperatur lediglich an der Wasseroberfläche zu
messen, da es vielmehr möglich ist, die Sonde beliebig weit, gegebenenfalls bis zum Grunde des Brunnens
abzulassen und dort die Temperatur zu messen. Es lassen sich somit verschiedene Meßpunkte in unterschiedlichen
Wassertiefen ansteuern.
Zum Ausmessen des Temperaturwiderstandes 13 wird vorzugsweise eine 3-LeiterschaItung Verwendet,
damit insbesondere bei großen Kabel- bzw. Bandlängen die mit der Temperatur veränderlichen Widerstände der
am Längenmeßband angeordneten Zuleitungen sich in der Brückenschaltung kompensieren. Für kleinere
Zuleitungslängen ist aber durchaus eine Messung des Temperaturwiderstandes 13 in 2-Leiterschaltung möglich,
die beiden Leitungen e und /(F i g. 4) würden dann zusammengefaßt werden. Das Längenmeßband hätte
damit drei Leiter. Würde man in diesem Fall das Längenmeßband selber, das zweckmäßig aus Stahl
besteht, um besonders elastisch und dehnungsfrei zu sein, als Leiter a verwenden, so ließe sich die Erfindung
auch dann verwirklichen, wenn außer dem Stahlband am Längenmeßband zwei weitere elektrische Leiter isoliert
angeordnet sind.
Das Längenmeßband ist zweckmäßig derart ausgebildet, daß zwischen der Meßsonde 10 und der Meß- und
Anzeigeelektronik 16 bzw. dem elektronischen Schalter 11 auf der Rückseite des Längenmeßbandes 6 in
Längsrichtung isoliert befestigte, einzelne Leiterstränge 31 vorgesehen sind. Dabei hat sich das Einbringen von
lackisolierten Kupferdrähten in einen auf ein Stahlband aufgebrachten Überzug bewährt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (11)
1. Vorrichtung zum Messen des Abstandes der Oberfläche eines elektrisch leitfähigen Mediums von
einer oberhalb dieser Oberfläche angeordneten Beobachtungspunkt, insbesondere des Wasserspiegels
eines Brunnens vom Brunnenrand, mit einer Bandtrommel, auf welche ab- und aufwickelbar ein
Längenmeßband od. dgl. angeordnet ist, einem an
der Bandtrommel vorgesehenen Signalgeber und einer am freien Ende des Längenmeßbandes
angeordneten Kontaktsonde, die bei Berühren der Oberfläche über einen elektronischen Schalter einen
Versorgungsstromkreis schließt und den Signalgeber zur Abgabe eines Signals veranlaßt, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kontaktsonde (10) als Meßsonde mit einem Temperaturwiderstand (13)
ausgerüstet ist, welcher mit einem Potentiometer (14) Teil einer Brückenschaltung zur Ausmessung
des Temperaturwiderstandes ist, daß zwei alternativ ansteueri>.ire Signalgeber (9, 15) vorgesehen sind
und daß ώε Brückenschakung derart zu einer Meß-
und Anzeigeelektronik (16) ausgebildet ist, daß bei einem mittels des Potentiometers vorgenommenen
Brückenabgleich ein Wechsel der Signalgabe von einem zum anderen Signalgeber (9 bzw. 15) erfolgt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturwiderstand (13) eine
lineare Temperaturabhängigkeit aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturwiderstand (13)
in einem in der Meßsonde (10) angeordneten Metallröhrchen (18) od. dgl. eingekapselt ist.
4. Vorrichtung nach Anspinch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Potentiometer (14) mittels einer von Hand betätigbaren Skali-.ischeibe (19) einstellbar
ist, die eine Gradeinteilung (20) aufweist und mit einem stationären Markierungsstrich (21) zusammenarbeitet.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Skalenscheibe (19) und der
Markierungsstrich (21) an einer Stirnseite (22) der Bandtrommel (1) angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Signalgeber (9, 15) zwei Lampen (23,24) sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß- und Anzeigeelektronik
(16) einen Komparator (28) zum Prüfen des Vorzeichens der Spannung der Brückendiagonale
und zum Ansteuern der entsprechenden Lampe (23, 24) aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Meß- und Anzeigeelektronik
(16) ein invertierender Verstärker (29) vorgesehen ist, der dafür sorgt, daß die eine Lampe
genau dann aufleuchtet, wenn die andere Lampe verlischt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zum Ausmessen des Temperaturwiderstands (13) aus Kompensationsgründen eine 3-Leiterschaltung (d, e, f) verwendet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Meß- und Anzeigeelektronik (16) einschließlich Signalgeber (9, 15) und
Stromversorgung (12) in der Bandtrommel (1) angeordnet sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die elektrische Verbindung zwischen der Meßsonde (10) und der Meß- und
Anzeigeelektronik (16) aus auf der Rückseite des Länigenmeßbandes (6) in Längsrichtung isoliert
befestigten einzelnen Leitersträngen (31) besteht.
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1977
- 1977-05-23 CH CH628977A patent/CH614526A5/xx not_active IP Right Cessation
- 1977-05-26 GB GB2235777A patent/GB1524805A/en not_active Expired
- 1977-05-31 FR FR7717175A patent/FR2353048A1/fr active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| FR2353048A1 (fr) | 1977-12-23 |
| GB1524805A (en) | 1978-09-13 |
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