DE2832630A1

DE2832630A1 - Amplitudenempfindlicher detektor

Info

Publication number: DE2832630A1
Application number: DE19782832630
Authority: DE
Inventors: David L Hall
Original assignee: Keystone International Holdings Corp
Current assignee: Keystone International Holdings Corp
Priority date: 1977-10-20
Filing date: 1978-07-25
Publication date: 1979-04-26
Also published as: US4169543A; AU3598378A; JPS5462860A; CA1115806A; GB1603376A; AU525104B2

Description

KEYSTONE INETRNATIONAL, Inc. P.O. Box 40010
Houston, Texas 77039

"Amplitudenempfindlicher Detektor"

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen und Verfahren zum Nachweis des Vorhandenseins oder des Fehlens von Material an einer bestimmten Stelle. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Systeme zur Bestimmung der Menge des an einer Stelle angesammelten Materials. Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen und Verfahren können besonders angewendet werden im Falle von Material, das in Behältern wie Kästen oder Silos gespeichert ist, wobei die vorhandene Materialmenge durch Nachweis der Pegelhöhe des Materials bestimmt werden kann. Geeignete Anzeigeoder Warnvorrichtungen können mit Hilfe der vorliegenden Erfindung ausgelöst werden, und Systeme zur weiteren Zugabe oder zur Entnahme von Material können beim Nachweis des Materialpegels mit Hilfe der vorliegenden Erfindung betrieben werden.

Bei verschiedenen bekannten Systemen zur Messung des Materialpegels in Behältern werden mechanische, in die

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Behälter ragende Sonden verwendet. Die Sonde wird in Schwingungen versetzt und die physikalischen Kenngrößen der elastischen Schwingungen, die von der um die Sonde vorhandenen Materialmenge beeinflußt werden, werden in Abhängigkeit von der vorhandenen Materialmenge ausgewertet.

Bei anderen bekannten Vorrichtungen werden die Veränderungen einer oder mehrerer elektrischer Kenngrößen gemessen, die vom Vorhandensein von Material in verschiedenen Pegelhöhen im Behälter beeinflußt werden. Der kapazitive Widerstand einer Sonde oder mehrerer Sonden kann gemessen werden, um die Menge des vorhandenen Materials anzuzeigen. Der Betrieb einer Oszillatorschaltung mit einer .Resonanzsonde kann in einem Steuersystem verwendet werden, das dann auf das Vorhandensein von Material in der Nähe der Resonanzsonde anspricht.

Die US-Patente 3 8O7 231 und 3 935 970 beschreiben ein Meßsystem und ein zugehöriges Steuersystem, wobei die Reaktanz einer Antennensonde als Funktion des Materialpegels in dem neben der Antenne befindlichen Behälter schwankt. Der Scheinwiderstand der Antenne wird zur Steuerung der Frequenz eines Sendersignals benutzt, das dann mit einem Bezugssignal konstanter Frequenz zusammengefaßt wird. Die Frequenz des sich ergebenden Differenzsignals wird zum Betrieb einer den Materialpegel anzeigenden Vorrichtung verwendet und dient außerdem zur Erzeugung von Steuerinformation, mit der automatische Systeme zur Nachstellung des Materialpegels betrieben werden.

Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung enthält eine Antennensonde, die einen Teil einer abgestimmten Antennenfühler-Schaltung bildet. Zusammen mit einem Lastwiderstand bildet die Fühler-Schaltung eine Scheinwiderstandsbrücke, in die ein von einem quarzgesteuerten Oszillator erzeugtes Signal konstanter Frequenz und konstanter. Amplitude eingespeist wird. Die Antennensonde wird an einer Stelle angebracht, an der das Fehlen oder Vorhandensein von Material nachgewiesen werden soll. Die Antennensonde kann in einer bestimmten Höhe z.B. in einem Behälter oder einem anderen Material enthaltenden

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Vorratsgefäß untergebracht sein.

Wenn Material genügend nahe an die Antennensonde herangekommen ist, ändert sich deren Belastungsimpedanz aufgrund der veränderten Permeabilität der Umgebung. Wegen der daraus resultierenden Abnahme der Impedanz der Antennensonde nimmt die Amplitude des Signals in der Scheinwiderstandsbrücke zwischen dem Lastwiderstand und der Antennenfühler-Schaltung ab.

Das an der Impedanzbrücke auftretende Signal, dessen Amplitude damit das Vorhandensein oder Fehlen von Material um die Antennensonde kennzeichnet, wird gleichgerichtet und mit einer Umsetzersiufe zur Erzeugung einer Gleichspannung integriert, deren Amplitude dann ebenfalls vom Vorhandensein oder Fehlen von Material um die Antennensonde abhängt. Die von der Umsetzerstlife abgegebene Spannung wird mit einer vorgegebenen Bezugsspannung an einem Summierpunkt zusammengefaßt. Das vom Summierpunkt stammende Signal in Form einer Gleichspannung wird der Vergleichsstufe einer Umschaltschaltung zugeführt, wo ein Vergleich mit einer Bezugsspannung durchgeführt wird. Das Ausgangssignal der Umschaltschaltung hängt davon ab, ob die Spannung am Summierpunkt kleiner als die Bezugsspannung der Vergleichsstufe ist. Das Vorhandensein oder Fehlen von Material um die Antennensonde herum bestimmt damit den relativen Wert der Spannung am Summierpunkt im Vergleich zur Bezugsspannung der Vergleichsstufe der Umschaltschaltung und legt damit die Ausgangsspannung der Umschalt schaltung fest. Die Amplitude der Ausgangssignale der Umschaltschaltung kann zum Betrieb einer Steuereinheit oder eines anderen Systems verwendet werden, wobei dann Anzeige- oder Warn-Vorrichtungen durch das Fehlen oder Vorhandensein von Material um die Antennensonde herum ausgelöst werden. Außerdem können Systeme zur Zuführung von Material an das Silo oder den Behälter, in dem sich die Antennensonde befindet, mit den Ausgangssignalen der Umschaltschaltung betrieben werden; in ähnlicher Weise

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können Systeme zur Entnahme von Material aus dem Behälter betrieben werden.

Die Vergleichsstufe der Umschaltschaltung hat einen Riickkopplungskreis, der die Bezugsspannung der Vergleichsstufe immer dann verändert, wenn die Ausgangsspannung der Umschalt-Schaltung verändert wird. Die Folge ist, daß nach einer Veränderung der Amplitude der Ausgangsspannung der Umschalt-Schaltung (d.h., wenn die Spannung am Summierpunkt die Bezugsspannung der Vergleichsstufe über- bzw. unterschreitet) die Spannung am Summierpunkt sich um einen vorgegebenen Spannungsbereich verändern muß, damit eine weitere Veränderung der Ausgangsspannung der Umschalt-Schaltung auftreten kann. Die Impedanz der Antennensonde muß sich über einen Impedanzbereich verändern, damit sich die Ausgangsspannung der Umschalt-Schaltung überhaupt verändert. Der Zweck dieser Hysteresis in der Umschalt-Schaltung ist es, unerwünschte Veränderungen in den Ausgangssignalen der Umschalt-Schaltung aufgrund von Rauschen oder aufgrund von sehr kleinen Veränderungen in der Impedanz der Antennensonde zu verhindern, wie sie auftreten können, wenn die Spannung des Summierpunkts nur sehr wenig von der Bezugsspannung der Vergleichsstufe abweicht. Eine von derartigen äußeren Ursachen möglicherweise herrührende falsche Anzeige des Fehlens oder Vorhandenseins von Material um die Antennensonde wird damit vermieden.

Die mit der Ausgangsspannung der Umsetzerstufe summierte Bezugsspannung wird von einer Sollwert-Schaltung erhalten, die die negative Seite des vom quarzgesteuerten Oszillators abgegebenen Signals gleichrichtet, ehe dieses Signal in die Scheinwiderstandsbrücke eingespeist wird. Das Ausgangssignal des Oszillators wird zuerst mit einem Spannungsteiler verringert, der nach Wahl eingestellt werden kann, sodaß die Sollwert-Schaltung ein gleichgerichtetes, integriertes Gleichspannungssignal am Summierpunkt erzeugt. Dieses Signal wird mit der Ausgangsspannung der Umsetzerstufe zusammen-

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gefaßt, sodaß sich eine bestimmte Signalamplitude ergibt, wenn die Umgebung der Antenne von den Scheinwiderstand beeinflussendem Material frei ist. Um die von der Sollwert-Schaltung abgegebene Bezugsspannung einzuregeln, wird bei freier Antennensonde die am Summierpunkt zusammengefaßte Spannung einer Eichschaltung zugeführt, in der die zusammengefaßte Spannung mit einer vorgegebenen Sollwert-Spannung in einer Vergleichsstufe verglichen wird. Die Ausgangssignale der Vergleichsstufe steuern die an eine Anzeige-Vorrichtung, beispielsweise eine Licht emittierende Diode, abgegebene Leistung, sodaß der Spannungsteiler der Sollwert-Schaltung wahlweise in eine Stellung gebracht werden kann, in der die Anzeige-Vorrichtung anzeigt, daß die Spannung am Summierpunkt gleich dem Sollwert in der Eichschaltung ist. Aufgabe der Sollwert-Schaltung und ihrer Ausgangs-Bezugsspannung ist es, aufgrund der Amplitude des Oszillator-Ausgangssignals einen Bezugswert zu schaffen, der nicht von dem die Antenne umgebenden Material beeinflußt wird; mit diesem Bezugswert kann die von der Umsetzerstufe gelieferte Gleichspannung verglichen werden, die sich mit der Amplitude des Oszillatorsignals bei Veränderungen des Scheinwiderstands der Antennensonde aufgrund von sie umgebendem Material verändert. Das am Summierpunkt auftretende Differenzsignal wird dann zum Betrieb der Umschalt-Schaltung verwendet.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Antennensonde an der Stelle eingesetzt, an der das Vorhandensein oder Fehlen von Material nachzuweisen ist. Die Antennensonde bildet einen Teil einer Scheinwiderstandsbrücke, in die ein Oszillatorsignal mit konstanter Frequenz und konstanter Amplitude eingespeist wird. Die Amplitude des Signals verändert sich dann entsprechend den Veränderungen des Scheinwiderstands der Antennensonde, die sich aus dem Vorhandensein oder Fehlen von Material um die Antennensonde herum ergeben. Das sich verändernde Schwingungssignal wird gleichgerichtet und integriert, um eine Gleichspannung zu

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liefern, die die Veränderungen des Scheinwiderstands der Antennensonde angibt. Diese Spannung wird einer Bezugsspannung hinzuaddiert, die vom Oszillatorsignal erhalten wird, wenn keine den Scheinwiderstand beeinflussenden Materialien die Antennensonde umgeben. Die Bezugsspannung ist eine negative Gleichspannung, die der die Impedanzänderung der Antennensonde kennzeichnenden Spannung hinzuaddiert wird. Das sich ergebende Differenzsignal wird mit der Bezugsspannung einer Vergleichsstufe verglichen, und, je nach dem Ergebnis dieses Vergleichs, nimmt die Ausgangsspannung bestimmte Werte an. Es wird damit ein Ausgangssignal erzeugt, dessen Wert davon abhängt, ob sich um die Antennensonde herum ein ihren Scheinwiderstand beeinflussendes Material befindet.

Erfindungsgemäß kann das beim Fehlen oder Vorhandensein von Material um die Antennensonde auftretende Ausgangssignal zur Steuerung verschiedener nachgeschalteter Hilfsvorrichtungen verwendet werden. So können z.B. Anzeige-Vorrichtungen dazu verwendet werden, das Vorhandensein oder Fehlen von Material auf der Höhe der Antennensonde anzuzeigen. Warn-Vorrichtungen können durch das Ausgangssignal ausgelöst werden. Systeme für die Zugabe von Material an den die Antennensonde enthaltenden Behälter können angeschaltet oder abgeschaltet werden, je nach dem Wert, den das Ausgangssignal vom erfindungsgemäßen Detektor annimmt. In ähnlicher Weise können Systeme zur Entfernung von Material aus dem Behälter mit den vom Detektor abgegebenen Ausgangssignalen gesteuert werden.

Die in der vorliegenden Erfindung verwendete Antennensonde kann in an sich bekannter Weise aufgebaut sein und muß ausreichend fest sein, um das Auftreffen von schweren und/oder abschürfenden Materialien auszuhalten, deren Fehlen oder Vorhandensein nachzuweisen ist. Der ganze Detektor kann verhältnismäßig kompakt ausgeführt werden.

Der erfindungsgemäße Detektor ergibt ein verhältnismäßig

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stabiles, zuverlässiges Oszillatorsignal zur Einspeisung in die Antennensonde. Die Hysteresis der Umschalt-Schaltung gewährleistet Stabilität des vom Detektor abgegebenen Ausgangssignals, um dessen Zuverlässigkeit in Bezug auf die Anzeige von fehlendem oder vorhandenem Material an der Stelle der Sonde zu erhöhen. Die Sollwert-Schaltung ergibt einen Bezugswert, der nach dem Einsetzen der Antenne in den mit ihr zu überwachenden Behälter bestimmt werden kann; das von der Impedanz der Antennensonde abhängige Gleichspannungssignal kann mit diesem Bezugswert zusammengefaßt werden.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen und Verfahren können in verschiedenen Anwendungsfällen zum Nachweis des Vorhandenseins oder Fehlens verschiedener Materialien eingesetzt werden. Mehr als ein erfindungsgemäßer Detektor kann in einem bestimmten Anwendungsfall verwendet werden, wie im folgenden noch beschrieben.

Figur 1 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines Behälters für Material, in dem der erfindungsgemäße Detektor verwendet wird, der seinerseits an einen Mechanismus zur Zuführung von Material angeschlossen ist.

Figur 2 ist eine Figur 1 ähnelnde Ansicht und zeigt den Detektor in verschiedenen Stellungen.

Figur 3 ist ein Blockschaltbild von Einzelheiten der vorliegenden Erfindung.

Figur k: ist schließlich das Schaltbild der in einer vorzugsweisen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendeten Schaltungen.

In Figur 1 ist der erfindungsgemäße Detektor 10 an der Oberseite eines Behälters 12, der eine Menge von Material M enthält, angebracht dargestellt. Der Detektor 10 umfaßt eine Einheit lk mit elektrischen Schaltungen, eine im Behälter nach unten verlaufende Antennensonde l6 und eine Anschlußverbindung l8, mit der der Detektor 10 auf dem Behälter befestigt ist und der die Antennensonde gegen die Behälter-

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wände isoliert. Der Aufbau des Behälters 12 ist bekannt. Der Behälter hat eine Abgabeöffnung 20 an seinem unteren Ende, das von einem mit Scharnieren gelagerten Verschluß 22 verschlossen werden kann. Wenn der Verschluß 22 in die gestrichelt dargestellte Stellung überführt wird, fließt das im Behälter 12 enthaltene Material unter dem Einfluß der Schwerkraft aus der Öffnung 20 aus.

Ein an der Oberseite des Behälters 12 angebrachtes Zuführungssystem 24 dient zur Eingabe von Material in den Behälter durch die Öffnung 26. Das schematisch dargestellte Zuführungssystem 24 umfaßt das vom Motor 30 angetriebene Förderband 28; Motor 3O ist über eine geeignete Anschlußverbindung 32 mit einer Steuereinheit 34 verbunden, die ihrerseits über Anschlüsse 36 mit den Schaltungen im Detektor 10 verbunden ist. Wie im folgenden noch im einzelnen erläutert, kann der Detektor 10 die Steuereinheit 34 entsprechend dem Nachweis von Material auf einer bestimmten Höhe im Behälter betreiben; die Steuereinheit kann ihrerseits dann z.B. das Zuführungssystem 24 bei der Zugabe von Material an den Behälter abschalten.

Der in Figur 2 dargestellte Behälter 12' enthält einen an einer Seite des Behälters angebrachten Detektor 10'. Das Zuführungssystem 2k wird wieder über die Steuereinheit 34 betrieben, die an Detektor 10' über geeignete Anschlüsse 38 angeschlossen ist. Ein zweiter Detektor 10" ist weiter unten als Detektor 10' an der Seite des Behälters 12' montiert und über eine geeignete Anschlußverbindung k0 mit Steuereinheit Jk verbunden. In diesem Anwendungsfall kann der untere Detektor 10" über die Steuereinheit 3k für die Auslösung der Materialzugabe an Behälter 12' verwendet werden; dagegen kann der obere Pegeldetektor 10' die Zugabe von Material abbrechen.

Die dem erfxndungsgemaßen Pegeldetektor zugeordneten Schaltungen sind schematisch in Figur 3 dargestellt. Ein quarzgesteuerter Oszillator 42 liefert ein Signal konstanter Frequenz und konstanter Amplitude. Das Signal des Oszillators

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42 wird dem Antennenfühler 44 zugeführt, der die in Figur 1 dargestellte Antennensonde 16 enthält. Die Impedanz der Fühlerschaltung 44 hängt davon ab, ob die Antennensonde in das in Figuren 1 und 2 dargestellte Material M eintaucht. Wenn sich Material um die Antennensonde l6 herum anhäuft, nimmt die Impedanz des Antennenfühlers 44 ab und die Amplitude des Signals nimmt am Punkt A ab. Das am Punkt A auftretende Signal wird von einer Umwandlerstufe 46 in ein Gleichspannungssignal umgewandelt, dessen Größe von der Amplitude des Signals am Punkt A abhängt. Eine Sollwert-Schaltung 48 liefert ein Bezugssignal, das am Punkt B zur Ausgangsspannung der Umwandlerstufe 46 addiert wird. Die Höhe der Bezugsspannung wird von der Sollwert-Schaltung 48 und mit einer Eichschaltung 50 bestimmt unter Bedingungen, bei denen die Antenne l6 von sie umgebendem Material frei ist. Das am Punkt B auftretende Signal führt zur Umschaltung der Umschalt-Schaltung zwischen zwei Zuständen. Der Zustand der Umschalt-Schaltung 52 bestimmt die der Steuereinheit 34 zugeführten Ausgangssignale. In Figuren 1 und 2 ist die Steuereinheit 34 außerhalb der Einheit i4 mit den Detektoren 10, 10' und 10" dargestellt, doch kann die Steuereinheit in Einheit l4 als Teil der Detektorschaltungen enthalten sein.

Die in Figur 3 dargestellten Bestandteile 42 - 52 sind als gestrichelte, die Bauteile enthaltende Kästchen in Figur 4 eingetragen. Im quarzgesteuerten Oszillator 42 liefert ein Differentialverstärker 54 ein Ausgangssignal an Ausgangsanschluß 56; das Ausgangssignal wird dann an einen Quarz 58 angelegt. Das vom Quarz 58 abgegebene Signal wird über einen Kondensator 60 an den positiven, nicht umkehrenden Eingang des Verstärkers 54 angelegt. Die zum Erdanschluß führenden Widerstände 64 und 66 ergeben im Zusammenwirken mit Kondensator 60 eine Glättung der Eingangsspannung an der Eingangsklemme 62 des Verstärkers. Der negative, umkehrende Eingang 68 des Verstärkers 54 ist über einen Widerstand 70 geerdet. Der Verstärker 54 ist ferner über Steueranschluß 72 geerdet.

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An die Stromversorgungsanschlüsse 74 und 76 werden Spannungen +V bzw. -V angelegt. Eine geeignete, an sich bekannte Stromversorgung kann diese Spannungen +V liefern und auch die anderen Bauteile der Detektorschaltungen mit Strom versorgen. Derartige Stromversorgungen sind bekannt und werden im folgenden nicht im einzelnen beschrieben.

Ein Schwingung mit konstanter Frequenz und konstanter Amplitude tritt am Ausgang 78 des Verstärkers auf und wird über einen Ankopplungskondensator 8O weitergeleitet. Die aus Kondensator 80 kommende Welle kann jede beliebige Form haben, doch wird im folgenden als Beispiel eine viereckige Wellenform betrachtet. Die viereckige Welle wird durch einen Widerstand 82 am Punkt A geleitet. Zusammen mit dem Antennenfühler 44 bildet der Widerstand 82 eine Scheinwiderstandsbrücke. Wegen der verhältnismäßig hohen Frequenz der Welle (typischerweise wird ein 1 MHz-Quarz 58 verwendet) ist die Scheinwiderstandsbrücke im wesentlichen kapazitiv. Wegen des Widerstands 82 und der Belastung durch den Antennenfühler 44 ist die viereckige Welle am Punkt A zu einer sägezahnförmigen Welle geworden. Form und Amplitude der am Punkt A auftretenden sägezahnförmigen Welle hängen dann von der Impedanzbelastung der Antennensonde l6 in der Fühlerschaltung 44 ab.

Ein abgestimmter LC-Kreis ist zwischen Antennensonde l6 und Erde in der Fühlerschaltung 44 eingesetzt. Eine Spule 84 ist parallel zu einem der beiden Kondensatoren 86 und 88 entsprechend der Stellung eines Schalters 90 geschaltet. Die Wahl des Kondensators 86 bzw. 88 hängt von der Antennensonde 16 ab, die verschiedene Längen haben kann. Der richtige Kondensator 86 oder 88 ist gewählt, wenn die gesamte Antennenfühlerschaltung 44 mit einer von den Scheinwiderstand beeinflussendem Umgebungsmaterial freien Antenne l6 eine Resonanzfrequenz hat, die gleich oder fast gleich der Frequenz der Ausgangssignale des quarzgesteuerten Oszillators 42 ist.

Das am Punkt A auftretende Sägezahnsignal wird von der Umwandlerstufe 46 durch einen Kopplungswiderstand 92 empfangen.

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Eine Halbleiterdiode 94 richtet das Signal gleich und läßt nur seine positiven Anteile an eine Filter-Integrator-Schaltung durch, die den Kondensator 96 und den dazu parallelgeschalteten Widerstand 98 umfaßt. Die Filter-Integrator-Schaltung ergibt eine positive Gleichspannung, deren Wert proportional der Amplitude des Sägezahnsignals am Punkt A ist. Die Ausgangssignale der Filter-Integrator-Schaltung der Umwandlerstufe 46 werden durch einen Kopplungswiderstand 100 an Punkt B weitergeleitet. Wenn die Impedanz der Antennenfühlers ehalt ung 44 infolge der Ansammlung von Material um die Antennensonde l6 abnimmt, nimmt auch die Amplitude des sägezahnförmigen Signals am Punkt A ab und die dem Kopplungswiderstand 100 zugeführte Spannung sinkt ab.

Punkt B ist der Punkt, an dem die von Umwandlerstufe gelieferte Gleichspannung und die von Sollwert-Schaltung erzeugte Gleichspannung summiert werden. Die von Kopplungskondensator 80 abgegebene Viereckwelle wird an einen Spannungsteiler in der Sollwert-Schaltung 48 angelegt, der aus Widerständen 102 und 104 besteht. Widerstand Io4 ist ein veränderlicher Widerstand, der geerdet ist. Das Signal, dessen Amplitude teilweise von den Werten der Widerstände 102 und 104 abhängt, wird durch einen Kopplungswiderstand 106 an eine Halbleiterdiode IO8 angelegt, die das Signal gleichrichtet und nur dessen negative Anteile durchläßt. Das gleichgerichtete, negative Signal wird an eine Filter-Integrator-Schaltung angelegt, in der ein Kondensator 110 parallel zu einem Widerstand 112 geschaltet ist. Die Filter-Integrator-Schaltung liefert eine negative Gleichspannung, deren Wert die Amplitude der ursprünglich dem Lastwiderstand 82 zugeführten Viereckwelle und die Einstellung des veränderlichen Widerstands 104 kennzeichnet. Die negative Gleichspannung kommt von der Sollwert-Schaltung 48 über einen Kopplungswiderstand Il4 an Summierpunkt B.

Die Eichschaltung 50 wird zur Einstellung des veränderlichen Widerstands 104 benutzt, um damit die Größe der

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Ausgangsspannung der Sollwert-Schaltung 48 festzulegen. Nachdem die Antennensonde l6 ihre Stellung erreicht hat und frei von Umgebungsmaterial ist, wird der Widerstand eingestellt, bis der Wert der Ausgangsgleichspannung der Sollwert-Schaltung 48 um einige Millivolt kleiner als der Wert der Ausgangsgleichspannung der Umwandlerstufe 46 ist. Zum Beispiel kann die Differenz auf l8 Millivolt eingestellt werden. Die gesamte am Punkt B auftretende Gleichspannung beträgt dann l8 Millivolt.

Der Wert der-Spannung am Punkt B bei unbelasteter Antennensonde l6 läßt sich mit Hilfe der Eichschaltung 50 finden, wie oben erwähnt. Die Spannung am Punkt B wird dem negativen oder umkehrenden Eingang Il6 eines als Vergleichsstufe wirkenden Funktionsverstärkers Il8 zugeführt. Der positive oder umkehrende Eingang 120 erhält Eingangssignale von der Anzapfung eines aus Widerständen 122 und 124 bestehenden Spannungsteilers. Die Widerstände 122 und 124 sind zwischen Erde und dem Anschluß +V geschaltet. Der Spannungsteiler liefert eine Sollwert-Spannung am Eingang 120, die gleich der gewünschten summierten Spannung am Punkt B ist. Im vorliegenden Beispiel ist die Sollwert-Spannung am Eingang 120 auf l8 Millivolt eingestellt. Die Vergleichsstufe 118 wird über die Versorgungsanschlüsse 126 und 128 mit Speisespannungen +V bzw. -V versorgt. Die Spannung am Ausgangsanschluß 13O der Vergleichsstufe II8 beträgt normalerweise -V, es sei denn, die Spannung am Eingang II6 ist kleiner als die am Eingang 120, d.h. kleiner als l8 Millivolt. In letzterem Fall beträgt die Ausgangsspannung an Anschluß I30 +V. Ein +V-Ausgangssignal der Vergleichsstufe II8 wird durch eine Halbleiterdiode 132 und einen Eopplungswiderstand 134 an den Basisanschluß eines npn-Transistors 136 durchgelassen. Ein -V-Ausgangssignal am Anschluß 130 wird von Diode 132 gesperrt. Der Emitteranschluß des Transistors 136 ist geerdet, während der Kollektoranschluß über einen Widerstand 138 mit einer Licht emittierenden Diode (LED) l40 verbunden ist. Dem anderen

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Anschluß der Licht emittierenden Diode 1ΛΟ wird die Spannung +V zugeführt.

Bis die Spannung am Eingang Ho unter den Wert am Eingang 120 abfällt, hat das Ausgangssignal der Vergleichsstufe II8 den Wert -V und kein Strom kann durch Transistor I36 an die Licht emittierende Diode l40 fließen. Sobald die Spannung am Eingang II6 unter den Spannungswert am Eingang 120, im vorliegenden Fall l8 Millivolt, abfällt, wird der Ausgang der Vergleichsstufe II8 auf +V umgeschaltet, und dieser Wert wird von Diode 132 durchgelassen, um eine positive Spannung am Basisanschluß des Transistors 136 zu ergeben. Durch den Stromfluß durch Transistor 136 und Widerstand 138 wird die Licht emittierende Diode l40 gezündet. Durch Einstellung des veränderlichen Widerstands 10^ bis zum Aufleuchten der Diode l40 kann die am Punkt B auftretende summierte Spannung auf den gewünschten Wert, im vorliegenden Fall l8 Millivolt, festgelegt werden.

Nach der oben beschriebenen Einregelung der am Punkt B auftretenden summierten Spannung kann der Detektor dazu verwendet werden, geeignete Ausgangssignale über die Umschalt-Schaltung 52 zu liefern. Die am Punkt B auftretende Spannung wird dem negativen oder umkehrenden Eingang 1Λ2 eines anderen, als Vergleichsstufe verwendeten FunktionsVerstärkers lkk zugeführt. Die Versorgungsspannung +V bzw. -V wird an den Klemmen IA6 bzw. l48 angelegt. Die von Vergleichsstufe lkk an der Ausgangsklemme 152 erzeugte Spannung ist auf dem Wert -V, solange die am Eingang 1Λ2 auftretende Spannung nicht unter die am positiven, nicht umkehrenden Eingang 15O abfällt. Falls die am Eingang 1^2 auftretende Spannung unter die am Eingang I50 abfällt, nimmt die am Anschluß 152 auftretende Ausgangsspannung den Wert +V an.

Um Hysteresis-Wirkung zu erreichen, hat Vergleichsstufe lkk einen Rückkopplungskreis, der von der Ausgangsklemme 152 an den Bezugseingang I50 geht« Die Widerstände 15^ und 156 stellen einen Spannungsteiler zwischen Ausgangsklemme 152 und

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Erde dar. Die Bezugsspannung für den Eingang 15O wird von der Anzapfung dieses Spannungsteilers erhalten, sodaß sich am Eingang I50 eine Bezugsspannung von einigen Millivolt ergibt. Zum Beispiel kann diese Bezugsspannung auf 3 Millivolt eingestellt werden. Wenn dann der Wert der Ausgangsspannung an Klemme 152 zwischen +V und -V variiert, verändert sich die Bezugsspannung am Eingang 15O zwischen _+_3 Millivolt. Die am Punkt B auftretende Spannung, die dem Eingang 1Λ2 der Vergleichsstufe lkk zugeführt wird, muß dann um mindestens 6 Millivolt variieren, damit sich der Ausgang der Vergleichsstufe l*tA verändert, nachdem eine Veränderung der am Punkt B auftretenden Spannung zunächst zu einer Veränderung der Ausgangssignale der Vergleichsstufe ikk geführt hat. Unerwünschte Fluktuationen in den AusgangsSignalen der Vergleichsstufe lkk können sich deshalb nicht aus sehr geringen Veränderungen der am Punkt B auftretenden Spannung ergeben, die möglicherweise durch Rauschen oder andere auf die Antennensonde l6 wirkende Störeinflüsse entstehen können.

Von Ausgangsanschluß 152 wird das Signal durch einen Widerstand 158 an den Basisanschluß eines zweiten Transistors 160 geführt. Bei Transistor 160 handelt es sich um einen pnp-Transistor, dessen Emitteranschluß mit der Stromversorgung +V verbunden ist. Der Kollektoranschluß des Transistors 16O ist über einen Widerstand 162 an den Stromversorgungsanschluß -V angelegt. Die Ausgangssignale der Umschalt-Schaltung 52 werden ebenfalls vom Kollektoranschluß des Transistors I60 abgenommen.

Wenn der Ausgang der Vergleichsstufe lkk auf der Spannung -V Volt ist, fließt Strom von der Stromquelle +V durch den Emitter an die Basis des Transistors. Wenn bei dieser Anordnung ein negatives Signal an der Basis des Transistors 16O auftritt, fließt Strom durch Widerstand 162 und das Ausgangssignal an Klemme l64 kommt auf den Wert +V. Wenn der Ausgang der Vergleichsstufe lkk den Wert +V Volt erreicht, blockiert das an der Basis des Transistors 160 auftretende positive Signal den

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Stromfluß durch den Emitter, und damit fließt kein Strom durch Widerstand l62. Das an Klemme l6k der Umschalt-Schaltung 52 dann auftretende Signal nimmt den Wert -V an.

Das von Klemme l64l· erhaltene Ausgangssignal kann als Eingangssignal für die Steuereinheit "}k der Figuren 1-3 dienen. Dieses Eingangssignal kann dann ein oder mehrere Relais betreiben, die beispielsweise den Betrieb des Materialzuführungssystems 2^lt der Figuren 1 und 2 steuern und/oder eine oder mehrere Warn- oder Anzeige-Vorrichtungen betreiben, mit denen Information über die Höhe des Materialpegels in Behältern 12 oder 12' weitergegeben wird. Derartige Steuer- und Anzeige-Vorrichtungen, die sich entsprechend dem Anwendungsfall des erfindungsgemäßen Detektors wählen lassen, sind an sich bekannt und werden im folgenden nicht im einzelnen beschrieben.

Der erfindungsgemäße Detektor kann an jeder Stelle angebracht werden, an der ein den Scheinwiderstand der Antennensonde 16 beeinflussendes Material vorhanden sein oder fehlen kann. Veränderungen des Scheinwiderstands ergeben sich aus dem Vorhandensein oder Fehlen von Material, das die Permeabilität des Raumgebiets beeinflußt, in das die von der Antennensonde induzierten elektromagnetischen Felder abgestrahlt werden. Wenn der Detektor an seiner Stelle ist und wenn kein derartiges Material die Antennensonde l6 umgibt, wird die am Punkt B auftretende summierte Spannung in der oben beschriebenen Weise festgelegt. Der veränderliche Widerstand lO^t wird also eingeregelt, bis die Licht emittierende Diode l4O gerade angeschaltet wird. An diesem Punkt ist die Spannung am Eingang HO der Vergleichsstufe II8 gerade gleich dem Wert der Sollwert-Spannung am Eingang 120. Mit dieser Einregelung des Widerstands 104 ist der Detektor betriebsbereit.

Die in Figuren 1 und 2 dargestellten Stellungen für die Anbringung des Detektors sind nur Beispiele. Der erfindungsgemäße Detektor kann in praktisch jeder Lage und mit allen Arten von Systemen zur Ansammlung von Material verwendet werden.

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Als Beispiel, jedoch nicht zur Angabe der Begrenzung, wird die in Figur 1 dargestellte Anordnung betrachtet, tfenn kein Material in Behälter 12 ist oder wenn der Materialpegel unterhalb dem unteren Ende der Antennensonde l6 ist, wird das am Punkt A auftretende Signal nicht von einer äußeren Belastung des Antennenfühlers kk beeinflußt. Die am Punkt B auftretende Spannung ist damit gleich dem vorher bestimmten Wert der Sollwert-Spannung. Die Ausgangsspannung der Vergleichsstufe lkk beträgt -V Volt, und die am Ausgang l6^zJt auftretende Spannung beträgt +V Volt. Beim zunehmenden Auffüllen des Behälters 12 wird die Antennensonde l6 mindestens teilweise vom Material umgeben. Wenn sich die Scheinwiderstandsbelastung der Antenne l6 und damit des Antennenfühlers kk aufgrund des die Antennensonde umgebenden Materials verringert, nimmt auch die Amplitude des Signals am Punkt A entsprechend ab. Die Folge ist, daß die Ausgangsspannung der Umwandlerstufe k6 abnimmt und daß die Spannung am Punkt B absinkt, sodaß die am Eingang lA2 auftretende Spannung kleiner als die am Eingang 150 ist. Die an Klemme 152 auftretende Aus* gangsspannung der Vergleichsstufe lkk wird +V Volt, und die an der Basis des Transistors l60 auftretende positive Spannung führt dazu, daß die am Ausgang l6't auftretende Spannung auch den Wert -V Volt annimmt. Die Rückkopplung an die Bezugseingangsklemme 150 der Vergleichsstufe lkk hebt die Bezujsspannung von beispielsweise -3 Millivolt auf +3 Millivolt an. Mit der Veränderung der Spannung an der Ausgangsklemme l64 verändert sich das Eingangssignal der Steuereinheit, wodurch in dem in Figur 1 dargestellten Fall das Förderband 28 angehalten wird.

Bei der Entfernung des Materials aus Behälter 12 ist die Antennensonde l6 nicht mehr von Material umgeben, und die Impedanz des Antennenfühlers kk nimmt wieder den ursprünglichen Wert an, der bedeutet, daß die Antennensonde l6 frei von sie umgebendem, ihre Impedanz beeinflussendem Material ist.

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Wenn dies eintritt, nimmt die Amplitude des Signals am Punkt A zu, wodurch die Ausgangsspannung der Umwandlerstufe k6 angehoben wird. Bei der Zunahme der Spannung am Punkt B nehmen die Eingangs signale an die Vergleichsstufe ikk an Klemme l4t2 zu. Wenn das an Klemme lA2 auftretende Eingangssignal 3 Millivolt überschreitet, kehrt an Klemme 152 das Ausgangssignal zu -V Volt zurück, wodurch eine negative Spannung an die Basis des Transistors l60 angelegt wird und die Spannung an der Ausgangsklemme 164: auf +V verändert wird. Die Rückkopplung an den Bezugseingang 150 hat zur Folge, daß die Spannung an diesem Eingang von 3 Millivolt auf -3 Millivolt zurückgeht. Um eine Veränderung an Ausgangsklemme l64 herbeizuführen, muß die am Punkt B auftretende Spannung negativer als -3 Millivolt werden.

Zweck der Rückkopplung an den Bezugseingang 150 der Vergleichsstufe 144 ist es, stabilen Betrieb des Pegeldetektors selbst beim Vorhandensein von Rauschen oder anderen externen Störeffekten zu gewährleisten, die geringe Fluktuationen in der Impedanz der Antennensonde l6 hervorrufen können. Derartige Veränderungen der impedanz der Antennensonde l6 können auch auftreten, wenn Material in Behälter 12 neben der Antennensonde l6 eingeschüttet wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Signal konstanter Frequenz und konstanter Amplitude vom quarzgesteuerten Oszillator k2 erzeugt und durch einen Lastwiderstand 82 an eine Antennenfühlerschaltung kk geleitet. Antennenfühler kk ist abgestimmt, sodaß seine Resonanzfrequenz fast gleich der vom quarzgesteuerten Oszillator k2 erzeugten Frequenz ist. Eine Scheinwiderstandsbrücke wird durch die Anordnung des Widerstands 82 und des Antennenfühlers kk geschaffen. Die Impedanz des Antennenfühlers kh verändert sich je nach der Umgebung der Antennensonde l6. Die Impedanz der Antennensonde l6, sowie die Impedanz des Antennenfühlers kk, nehmen verschiedene Werte an, je nach dem Material, das um die Antennensonde die Permeabilität bei seinem Vorhandensein beeinflußt. Die

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Amplitude des Signals am Punkt A, der "Mittelanzapfung" der Scheinwiderstandsbrücke, verändert sich entsprechend den Impedanzänderungen der Antennensonde l6.

Das am Punkt A auftretende Signal wird von Umwandlerstufe 46 in eine positive Gleichspannung umgesetzt. Der Viert dieser Gleichspannung verändert sich mit Veränderungen der Amplitude des Signals am Punkt A, wobei letztere Veränderungen von der Impedanz der Antennensonde l6 abhängen.

Eine zweite Bezugsgleichspannung wird von der Sollwert-Schaltung 48 erzeugt.

Die Sollwert-Schaltung 48 nimmt das vom quarzgesteuerten Oszillator 42 erzeugte Signal auf. In der Sollwert-Schaltung 48 ist ein Spannungsteiler angebracht, mit dem die Amplitude des von Oszillator 42 abgegebenen Signals wahlweise verkleinert werden kann. Dieses Signal wird dann in eine negative Gleichspannung umgewandelt, die von der Sollwert-Schaltung 48 an den Summierpunkt B abgegeben wird, dem auch die Ausgangsgleichspannung der Umwandlerstufe 46 zugeführt wird.

Die positive, von Umwandlerstufe 46 abgegebene Gleichspannung, deren Wert für die Umgebung der Antennensonde l6 kennzeichnend ist, wird am Summierpunkt B der negativen Bezugsspannung der Sollwert-Schaltung 48 hinzuaddiert. Die Differenz der Absolutwerte dieser zusammengefaßten Signale wird dann der Vergleichsstufe l44 der Umschalt-Schaltung 52 zugeführt. In ihr wird das von Punkt B erhaltene Signal mit einer Bezugsspannung verglichen. Die Ausgangssignale der Umschalt-Schaltung 52 hängen davon ab, ob das von Punkt B erhaltene Signal kleiner als letztere Bezugsspannung ist. Da die Amplitude des am Mittelpunkt A der Scheinwiderstandsbrücke auftretenden Signals sich entsprechend der Umgebung der Antennensonde l6 verändert, und da die sich am Summierpunkt B ergebende Spannung diese Amplitudenveränderung kennzeichnet, nimmt der Ausgang der Umschalt-Schaltung 52 einen ersten oder einen zweiten Wert an, je nach der Umgebung der Antennensonde.

Die Größe der Bezugsspannung der Sollwert-Schaltung 48

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läßt sich mit Hilfe der Eichschaltung 50 und mit einer Antennensonde l6 bestimmen, deren Umgebung frei von die Antennenimpedanz beeinflussenden Materialien ist. Die am Summierpunkt B auftretende Spannung wird dann einer Vergleichsstufe Il8 in der Eichschaltung zugeführt und dort mit einer vorgegebenen Sollwert-Spannung verglichen. Der Spannungsteiler der Sollwert-Schaltung 48 wird dann eingeregelt, bis die am Summierpunkt B auftretende Spannung gerade so groß wie die vorgegebene Sollwert-Spannung der Eichschaltung 50 ist.

Die vom Ausgang der Vergleichsstufe l44 an deren Bezugseingang führende Rückkopplungsleitung ergibt einen Hysteresis-Effekt, sodaß die am Summierpunkt B auftretende Spannung sich über einen Spannungsbereich verändern muß, ehe das Ausgangssignal der Umschalt-Schaltung seinen früheren Wert annimmt. Schwankungen in der Impedanz der Antennensonde l6, die nicht von nachzuweisenden Veränderungen herrühren, beeinflussen damit das Ausgangssignal der Umschaltschaltung 52 nicht.

Das Ausgangssignal der Umschalt-Schaltung 52 kann an eine Steuereinheit von der Art der oben beschriebenen Steuereinheit 3^ geführt werden, um dann eine oder mehrere Vorrichtungen entsprechend den Umgebungsverhältnissen der Antennensonde l6 zu steuern. Vorrichtungen zur Veränderung der Umgebung, beispielsweise Systeme zur Entnahme von Material aus der Umgebung der Antennensonde l6 und/oder zur Zugabe von Material können über eine derartige Steuereinheit 34 betrieben werden. In der in Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsform können die Ausgangssignale der Umschalt-Schaltung 52 die Zugabe von Material an den die Antennensonde l6 enthaltenden Behälter veranlassen und/oder die Entnahme von Material aus diesem Behälter steuern.

Im Falle der in Figur 2 dargestellten Anordnung können die Ausgangssignale des Anschlusses 164 der Umschalt-Schaltung 52 des unteren Detektors 10" dazu verwendet werden,

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über die Steuereinheit 3k die Zugabe von Material an den Behälter 12' mit Hilfe des Zuführungssystems 2k durchzuführen. Wenn der Pegel des Materials im Behälter 12' unter den Pegel des Detektors 10" abfällt, können die Zunahme der Spannung am Punkt B und die sie begleitende Erhöhung der Spannung an der Ausgangsklemme l64 zum Betrieb eines Relais in Steuereinheit 3^ verwendet werden, mit dem dann das Zuführungssystem 2k angeschaltet wird. Beim Ansteigen des Materials im Behälter über den Pegel des Detektors 10" kann die Veränderung des an Klemme 16Ί auftretenden Ausgangssignals des unteren Pegeldetektors 10" einfach ignoriert und nicht dazu verwendet werden, den Betrieb des Zuführungssystems zu unterbrechen. Das Zuführungssystem 2k kann beispielsweise dadurch abgeschaltet werden, daß das Material im Behälter 12' den Pegel des Detektors 10' erreicht, wodurch dann die Spannung am Punkt B abfällt und sich damit auch ein Absinken der Spannung an der Klemme l6^ der Umschalt-Schaltung 52 des Pegeldetektors 10' ergibt. In diesem Fall kann Steuereinheit 3k dann dazu verwendet werden, den weiteren Betrieb des Zuführungssystems 2k zu unterbrechen. Wenn in ähnlicher Weise der Pegel des Materials im Behälter 12' unter die Höhe des oberen Detektors 10' abfällt, kann die Veränderung des Ausgangssignals dieses Detektors einfach nicht dazu verwendet werden, das Zuführungssystem 2k in Betrieb zu nehmen. Die Zugabe von Material zum Behälter 12' läßt sich durch das Absinken des Materialpegels unter die Höhe des unteren Detektors 10" auslösen.

Die spezielle Anwendung des erfindungsgemäßen Pegeldetektors und die jeweils gewünschte Betriebsweise bestimmen, wie die Ausgangssignale der Umschalt-Schaltung 52 verwendet werden, und legen damit auch die Art der Steuereinheit 3k oder verwendbare Steuereinheiten fest. In der Umschalt-Schaltung 52 kann die Rückkopplung durch eine Gegenkopplung an Eingang lk2 ersetzt werden, wodurch ein Analog-Ausgangssignal an Klemme 152 für den Betrieb nachgeschalteter Vorrich-

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tungen abgegeben wird.

Die Antennensonde l6 kann in verschiedener Weise aufgebaut sein. Eine Metallstange oder ein entsprechend langes Metallkabel können als Antennensonde verwendet werden. Die eine oder andere Antennenform ist je nach dem speziellen Anwendungsfall vorzuziehen.

Der erfindungsgemäße Pegeldetektor kann zum Nachweis des Vorhandenseins oder Fehlens verschiedener Materialien verwendet werden, da praktisch alle Materialien die Impedanz des Antennenfühlers kk beeinflussen. Der Hauptunterschied bei der Verwendung des Detektors mit verschiedenen Materialien ergibt sich daraus, daß die Impedanz des Fühlers Ί4 weniger beeinflussende Materialien die Antennensonde l6 in größeren Mengen umgeben müssen, um eine Veränderung des Ausgangssignals der Vergleichsstufe 1Λ4 bei einem gegebenen Pegeldetektor zu ergeben; Materialien, die die Antennenimpedanz stärker beeinflussen, müssen dagegen nur in geringeren Mengen vorhanden sein. Daraus ergibt sich auch der Vorteil der Anbringung des erfindungsgemäßen Detektors in der in Figur 2 dargestellten Lage, in der praktisch jeder Abschnitt der Antennensonde l6 vom vorhandenen Material beeinflußt wird.

Die obige Beschreibung und Darstellung der vorliegenden Erfindung dienten nur zu ihrer Erläuterung, und verschiedene Abänderungen im Verfahren und in der dargestellten Vorrichtung sind im Rahmen der durch die Patentansprüche definierten Erfindung möglich.

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Claims

Patentanwälte 2 Q 3 I 6 3 U Licht ■ Dr. Schmidt Hansmann · Herrmann Postfach 7012 O5 München 70 2 5. Juli !978 KEYSTONE INTERNATIONAL, Inc. P.O. Box 40010 Houston, Texas U. S. A. Patentansprüche

1.) Vorrichtung zum Nachweis des Vorhandenseins oder Fehlens von Material an einer Stelle, gekennzeichnet durch a) Einrichtungen zur Signalerzeugung, die ein Oszillatorsignal liefern; b) Fühlereinrichtungen mit einer an der Stelle angebrachten Antennensonde (l6), in die das Oszillatorsignal eingespeist wird; c) Umwandlereinrichtungen zur Erzeugung einer Spannung, deren Wert von der Amplitude des in die Fühlereinrichtungen eingespeisten Oszillatorsignals abhängt; und d) Umschalteinrxchtungen, die von besagter Spannung betrieben werden und ein Ausgangssignal erzeugen, das vom Vorhandensein oder Fehlen von Material an der Stelle abhängt *

2« Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch eine die Fühlereinrichtungen enthaltende Scheinwiderstandsbrücke, die Eingangssignal« an die Umwandlereinrichtungen liefert, wobei die Amplitude der Eingangssignale vom Scheinwiderstand der Antennensonde (l6) abhängt.

3· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsehalteinrichtungen eine Vergleichsstufe (43) enthalten, deren Ausgangssignale besagte Ausgangssignale in

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Abhängigkeit vom Wert der mit der Bezugsspannung verglichenen Spannung steuern.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Signalerzeugung das Oszillatorsignal als Signal konstanter Frequenz und konstanter Amplitude liefern.

5· Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalerzeugungseinrichtungen einen quarzgesteuerten Oszillator (42) enthalten.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlereinrichtungen ferner eine abgestimmte Schaltung enthalten.

7· Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sollwert-Schaltung (48) vorgesehen ist, die eine Bezugsspannung erzeugt, zu der die von der Umwandlerstufe (46) erzeugte Spannung hinzuaddiert wird, worauf die summierte Spannung dann mit der Bezugsspannung in der Vergleichsstufe der Umschalteinrichtungen verglichen wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtungen ferner eine Rückkopplung enthalten, wobei die Bezugsspannung einen von zwei Werten je nach dem Wert der Ausgangssignale der Vergleichsstufe annimmt, um einen Spannungsbereich zu definieren, über den sich die summierte Spannung verändern muß, um eine Veränderung der Ausgangssignale der Umschalteinrichtungen zu ergeben.

9· Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Eicheinrichtungen, mit denen die summierte Spannung mit einer Sollwert-Spannung verglichen wird, wobei die von der Sollwert-Schaltung erzeugte Bezugsspannung wahlweise eingeregelt werden kann.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (3^)» die die von den Umschalteinrichtungen erzeugten Ausgangssignale aufnimmt und nachgeschaltete

Vorrichtungen entsprechend den Ausgangssignalen der Umschalteinrichtungen steuert.

11. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Eicheinrichtungen, mit denen die summierte Spannung mit einer Sollwert-Spannung verglichen wird, wodurch die von der Sollwert-Schaltung erzeugte Bezugsspannung wahlweise eingeregelt werden kann.

12. Vorrichtung nach Anspruch ^, gekennzeichnet durch eine Sollwert-Schaltung zur Erzeugung einer Bezugsspannung, zu der die von der Umwandlerstufe erzeugte Spannung addiert wird, wobei die summierte Spannung dann mit der Bezugsspannung in der Vergleichsstufe der Umschalteinrichtungen verglichen wird.

13« Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Sollwert-Schaltung zur Erzeugung einer Bezugsspannung, zu der die von der Umwandlerstufe erzeugte Spannung addiert wird, wobei die summierte Spannung dann mit der Bezugsspannung in der Vergleichsstufe der Umschalteinrichtungen verglichen wird.

1*1. Vorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch Eicheinrichtungen, mit denen die summierte Spannung mit einer Sollwert-Spannung verglichen wird, wodurch die von der Sollwert-Schaltung erzeugte Bezugsspannung wahlweise eingeregelt werden kann.

15» Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtungen ferner eine Kückkopplung enthalten, wobei die Bezugsspannung einen von zwei Werten je nach dem Wert der Ausgangssignale der Vergleichsstufe annimmt, um einen Spannungsbereich zu definieren, über den sich die summierte Spannung verändern muß, um eine Veränderung der Ausgangssignale der Umschalteinrichtungen zu ergeben.

l6. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit, die die von den Umschalteinrichtungen

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erzeugten Ausgangssignale aufnimmt und nachgeschaltete Vorrichtungen entsprechend den Ausgangssignalen der Umsehalteinrichtungen steuert.

17· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Signalerzeugung das Oszillatorsignal als Signal konstanter Frequenz und konstanter Amplitude liefern.

lö. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalerzeugungseinrichtungen einen quarzgesteuerten Oszillator enthalten.

19« Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlereinrichtungen ferner eine abgestimmte Schaltung enthalten.

20. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sollwert-Schaltung (kB) vorgesehen ist, die eine Bezugsspannung erzeugt, zu der die von der Umwandlerstufe (46) erzeugte Spannung hinzuaddiert wird, worauf die summierte Spannung dann mit der Bezugsspannung in der Vergleichsstufe der Umschalteinrichtungen verglichen wird.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtungen ferner eine Rückkopplung aufweisen, wobei die Bezugsspannung einen von zwei Werten je nach dem Wert der Ausgangssignale der Vergleichsstufe annimmt, um damit einen Spannungsbereich zu definieren, über den sich die summierte Spannung verändern muß, um eine Veränderung der Ausgangssignale der Umschalteinrichtungen zu ergeben.

22. Vorrichtung nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch Eicheinrichtungen, mit denen die summierte Spannung mit einer Sollwert-Spannung verglichen wird, wobei die von der Sollwert-Schaltung erzeugte Bezugsspannung wahlweise eingeregelt werden kann.

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23· Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit, die die von den Umschalteinrichtungen erzeugten Ausgangssignale empfängt und nachgeschaltete Vorrichtungen entsprechend den Ausgangssignalen der Unischalteinrichtungen steuert.

2k. System zum Nachweis des Pegels von Material in einem Behälter, gekennzeichnet durch a) eine Fühlerschaltung mit einer im Behälter angebrachten Antennensonde, b) Einrichtungen zur Signalerzeugung, die ein Oszillatorsignal konstanter Amplitude erzeugen, das der Fühlerschaltung eingespeist wird, c) eine Sollwert-Schaltung, die eine wahlweise einstellbare Bezugsspannung liefert, d) eine das der Fühlerschaltung eingespeiste Oszillatorsignal empfangende Umwandlerstufe, die eine von der Amplitude des Oszillatorsignals abhängige Spannung erzeugt, e) eine Umsehalt-Schaltung, die die Summe aus Bezugsspannung und der von der Umwandlerstufe erzeugten Spannung empfängt und ein von dieser Spannungssumme abhängiges Ausgangssignal liefert, und f) Eicheinrichtungen, die die summierte Spannung mit einem vorgegebenen Sollwert vergleichen, wenn der Pegel des Materials im Behälter unterhalb der Antennensonde ist, um damit den Bezugsspannungswert einzustellen.

25· System nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschalteinrichtungen Vergleichseinrichtungen zum Vergleich der summierten Spannung mit einer Vergleichsstufen-Bezugs spannung umfassen, daß die Vergleichseinrichtungen eine Rückkopplung aufweisen, wodurch die Bezugsspannung der Vergleichsstufe einen von zwei Werten annimmt, je nach dem Wert des Ausgangssignals der Vergleichsstufe, um dadurch einen Spannungsbereich zu definieren, über den sich die summierte Spannung verändern muß, um eine Veränderung der Ausgangsspannung der Vergleichsstufe zu erzielen, und wodurch der Ausgangswert der Vergleichsstufe den Wert des Ausgangssignals der Umschalteinrichtungen festlegt.

26. System nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß

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die Einrichtungen zur Signalerzeugung einen quarzgesteuerten Oszillator (42) umfassen.

27· System nach Anspruch 26, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (34), die das Ausgangssignal der Umschalteinrichtungen empfängt und nachgeschaltete Vorrichtungen mit Hilfe dieser Ausgangssignale steuert.

28. System nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgeschalteten Vorrichtungen Einrichtungen zur Zugabe von Material an den Behälter umfassen.

29· System nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgeschalteten Vorrichtungen Einrichtungen zur Entnahme von Material aus dem Behälter umfassen.

30. System nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgeschalteten Vorrichtungen Einrichtungen umfassen, die das Vorhandensein oder Fehlen von Material an der Antennensonde anzeigen.

31. System nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Signalerzeugung einen quarzgesteuerten Oszillator aufweisen.

32. System nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit, die das Ausgangssignal der Umschalteinrichtungen empfängt und nachgeschaltete Vorrichtungen mit Hilfe dieser Ausgangssignale steuert.

33· System nach Anspruch 24, ferner gekennzeichnet durch mindestens eine zusätzliche Kombination aus einer Fühlerschaltung, Einrichtungen zur Signalerzeugung, einer Sollwert-Schaltung, Umwandlereinrichtungen, und Umschalteinrichtungen gemäß Anspruch 24, wobei die zusätzlichen Antenneneinrichtungen in einer anderen Höhe als die ersten Antenneneinrichtungen gemäß Anspruch 24 angebracht sind.

34. System nach Anspruch 33, ferner gekennzeichnet durch Steuereinrichtungen, die die Ausgangssignale der Umschalt-

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einrichtungen empfangen und nachgeschaltete Vorrichtungen damit steuern.

35. System nach Anspruch 3^» dadurch gekennzeichnet, daß die nachgeschalteten Vorrichtungen Einrichtungen zur Zugabe von Material an den Behälter aufweisen.

36. System nach Anspruch 3^» dadurch gekennzeichnet, daß die nachgeschalteten Vorrichtungen Einrichtungen zur Entnahme von Material aus dem Behälter umfassen.

37· System nach Anspruch 24, ferner gekennzeichnet durch mit der Fühlerschaltung in Reihe geschaltete Widerstände, wodurch eine Scheinwiderstandsbrücke gebildet wird, der das Oszillatorsignal zugeführt wird und in der das Oszillatorsignal an die Umwandlereinrichtungen angelegt wird.

38. Verfahren zur Überwachung des Vorhandenseins oder Fehlens von Material an einer Stelle, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: a) Einsatz einer Antennenfühler schaltung in der Form einer abgestimmten Schaltung mit einer an der Stelle angebrachten Antennensonde, wobei der Antennenfühler einen Teil einer Scheinwiderstandsbrücke bildet, b) Einspeisung eines Oszillatorsignals in die Scheinwiderstandsbrücke, c) wahlweise Bereitstellung einer Bezugsspannung, die ohne Material an der Stelle erhalten wird,

d) Zuführung des Oszillatorsignals vom Mittelpunkt der Scheinwiderstandsbrücke an Umwandlereinrichtungen, wodurch eine von der Amplitude des Oszillatorsignals abhängige Spannung erhalten wird und die Amplitude des Oszillatorsignals von der Impedanz der Antennenfühlerschaltung beeinflußt wird, und

e) Zusammenfassung der Spannung mit der Bezugsspannung und Vergleich der zusammengefaßten Spannungen mit einer weiteren Bezugsspannung, um den Wert eines Ausgangssignals in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs zu steuern.

39· Verfahren nach Anspruch 381 ferner gekennzeichnet durch den Einsatz einer Rückkopplung, wodurch das Bezugssignal

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vom Vergleich abhängig wird, um einen Spannungsbereich zu definieren, über den sich die zusammengefaßte Spannung verändern muß, um eine Veränderung des Ausgangssignals zu ergeben.

40. Verfahren nach Anspruch 39, ferner gekennzeichnet durch die Bereitstellung des Oszillatorsignals über einen quarzgesteuerten Oszillator.

41. Verfahren nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsspannung wahlweise unter Verwendung einer Eichschaltung eingestellt wird, wobei die zusammengefaßte Spannung mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen wird.

42. Verfahren nach Anspruch 4l, ferner gekennzeichnet durch die zusätzlichen Verfahrensschritte daß a) Steuereinrichtungen zur Aufnahme des Ausgangssignals eingesetzt werden und b) mit den Steuereinrichtungen über das Ausgangssignal nachgeschaltete Vorrichtungen gesteuert werden.

43· Verfahren nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgeschalteten Vorrichtungen zur Zugabe von Material an besagter Stelle verwendet werden.

44. Verfahren nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgeschalteten Vorrichtungen zur Entnahme von Material von besagter Stelle verwendet werden.

45· Verfahren nach Anspruch 38, ferner gekennzeichnet durch die zusätzlichen Verfahrensschritte daß a) Steuereinrichtungen zur Aufnahme des Ausgangssignals eingesetzt werden, und b) mit den Steuereinrichtungen über das Ausgangssignal nachgeschaltete Vorrichtungen gesteuert werden.

46. Verfahren nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgeschalteten Vorrichtungen zur Zugabe von Material an besagter Stelle verwendet werden.

47. Verfahren nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgeschalteten Vorrichtungen zur Entnahme von Material von besagter Stelle verwendet werden.

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48. Verfahren nach Anspruch 3&, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Verfahrensschritte des Anspruchs 3& für mindestens eine zusätzliche Antennensonde an einer anderen Stelle ausgeführt werden, um mindestens ein zusätzliches Ausgangssignal zu erzeugen»

49· Verfahren mich Anspruch 48, ferner gekennzeichnet durch die zusätzlichen Verfahrensschritte daß a) Steuereinrichtungen zur Aufnahme der Ausgangssignale eingesetzt werden, und b) mit den Steuereinrichtungen über die Ausgangssignale nachgeschaltete Vorrichtungen gesteuert werden.

50. Verfahren nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgeschalteten Vorrichtungen zur Zugabe von Material an besagter Stelle verwendet werden.

51. Verfahren nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgeschalteten Vorrichtungen zur Entnahme von Material von besagter Stelle verwendet werden.

52. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal ein digitales Signal ist.

53« Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal ein Analogsignal ist.

54. System nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal ein digitales Signal ist.

55· System nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal ein Analogsignal ist.

56· Verfahren nach Anspruch 3Q₁ dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal ein digitales Signal ist.

57· Verfahren nach Anspruch 381 dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal ein Analogsignal ist.

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