DE2855651C2 - Circuit device for the photoelectric scanning of a liquid level - Google Patents
Circuit device for the photoelectric scanning of a liquid levelInfo
- Publication number
- DE2855651C2 DE2855651C2 DE19782855651 DE2855651A DE2855651C2 DE 2855651 C2 DE2855651 C2 DE 2855651C2 DE 19782855651 DE19782855651 DE 19782855651 DE 2855651 A DE2855651 A DE 2855651A DE 2855651 C2 DE2855651 C2 DE 2855651C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- signal
- liquid level
- light barrier
- liquid
- control circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims description 64
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 38
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 7
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 13
- 230000008859 change Effects 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 5
- 238000005429 filling process Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 238000005282 brightening Methods 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 230000004905 short-term response Effects 0.000 description 1
- 239000010913 used oil Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N11/00—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
- G01N11/02—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by measuring flow of the material
- G01N11/04—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by measuring flow of the material through a restricted passage, e.g. tube, aperture
- G01N11/06—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by measuring flow of the material through a restricted passage, e.g. tube, aperture by timing the outflow of a known quantity
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
- G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
- G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
- G01F23/284—Electromagnetic waves
- G01F23/292—Light, e.g. infrared or ultraviolet
Description
5555
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erkennung des Durchgangs des Flüssigkeitsspiegels einer Flüssigkeitssäule an einem vorgegebenen Niveau eines lichtdurchlässigen Steigrohres mit mindestens einer Lichtschranke, die aus einer Lichtquelle und einem *>o gegenüberliegenden Photoempfänger besteht, sowie einer Auswerteschaltung zur Erkennung des Durchganges des Flüssigkeitsspiegels.The invention relates to a device for detecting the passage of the liquid level in a Liquid column at a predetermined level of a translucent riser pipe with at least one Light barrier consisting of a light source and a *> o opposite photoreceiver exists, as well as an evaluation circuit for the detection of the passage the liquid level.
Photoelektrische Abtastvorrichtungen mit nachgeschalteter Schaltelektronik zur Erfassung von Flüssig- *>"> keitsständen in lichtdurchlässigen Kapillarrohren, vor allem zur Automatisierung von Kapillarviskosimetern nach Ubbelohde, Ostwald und Cannon-Fenske sind bekannt. Diese Abtastvorrichtungen arbeiten entweder nach dem Prinzip der Abdunklung und/oder Aufhellung oder sie erfassen den Meniskusdurchgang oder sie verwenden das Reflexions- bzw. Streulichtprinzip.Photoelectric scanning devices with downstream electronic switching system for detecting liquid *>"> keitsständen in translucent capillary tubes, especially for the automation of capillary viscometers Ubbelohde, Ostwald and Cannon-Fenske are known. These scanners use either on the principle of darkening and / or lightening or they detect the meniscus passage or they use the reflection or scattered light principle.
Das Meßprinzip der Abdunklung erfaßt nur lichtundurchlässige bzw. lichtabsorbierende Flüssigkeiten, während daß Meßprinzip der Aufhellung nui für klare Flüssigkeiten anwendbar ist, die in der Kapillare die Wirkung einer Zylinderlinse haben. Nachteilig ist jedoch, daß z. B. in Verbindung mit gegebenen Kapillardimensionen nicht alle Flüssigkeiten einen Abdunklungs- oder Aufhelleffekt zeigen. Das in Chemie-Ingenieur-Technik 42. Jahrgang, Heft 20 (1977), Seiten 1274 bis 1278 beschriebene Gerät arbeitet nach dem Meßprinzip der Abdunklung oder Aufhellung. Von Nachteil ist hier außerdem noch, daß vor der Abtastung feststehen muß, ob die Flüssigkeit abdunkelt oder aufhellt. Außerdem müssen die Arbeitspunkte der Lichtschranken manuell einjustiert werden.The measuring principle of the darkening only detects opaque or light-absorbing liquids, while that measuring principle of the brightening is only applicable for clear liquids that are in the capillary Have the effect of a cylinder lens. The disadvantage, however, is that, for. B. in connection with given Capillary dimensions not all liquids show a darkening or lightening effect. This in Chemie-Ingenieur-Technik 42nd year, issue 20 (1977), pages 1274 to 1278 described device works after the measuring principle of darkening or lightening. Another disadvantage here is that before scanning it has to be determined whether the liquid darkens or brightens. In addition, the working points of the Light barriers can be adjusted manually.
Die häufigste Anwendung findet das Prinzip der Meniskusabiastung (Zeitschrift Chemie-Ingenieur-Technik, 31. Jahrgang 1959, Nr. 8, Seiten 525 bis 526; J. SCI. Instrum. Vol. 42, Seiten 751 bis 752). Durchläuft der Flüssigkeitsmeniskus die photoelektrische Abtastung, so wird das Licht gestreut und man erhält einen Dunkelimpuls. Auch dieses Abtastverfahren hat den Nachteil, daß es nicht universell einsetzbar ist, da nicht alle Flüssigkeiten in Kapillarrohren einen Meniskus ausbilden, der den notwendigen Effekt liefert. Besonders störend kann sich hier u. a. ein statischer Druck oder ein Vakuum auf der Flüssigkeitssäule auswirken.The most common application is the principle of meniscus bulging (magazine Chemie-Ingenieur-Technik, 31st year 1959, No. 8, pages 525 to 526; J. SCI. Instrum. Vol. 42, pages 751 to 752). Runs through the liquid meniscus does the photoelectric scan, the light is scattered and you get one Dark pulse. This scanning method also has the disadvantage that it cannot be used universally because it cannot all liquids in capillary tubes form a meniscus, which provides the necessary effect. Particularly disturbing can be here inter alia. static pressure or vacuum on the liquid column.
Das Reflexions- bzw. Streulichtprinzip zur photoelektrischen Abtastung von Flüssigkeitsständen in Kapillarrohren spielt eine untergeordnete Rolle, da es von der Ausführung der photoelektrischen Abtastung her gesehen kritisch und aufwendiger ist (Ein- und Ausstrahlung unter einem bestimmten Winkel) und außerdem eine Abhängigkeit von der Art der Flüssigkeit und der Form der Flüssigkeitsoberfläche besteht. Eine gewisse Verbesserung läßt sich erreichen, wenn die Lichtschranke aus mehreren untereinander angeordneten Photoempfängern besteht, die auf einem Schlitten in Richtung der Flüssigkeitssäule verschiebbar sind (DE-AS 10 64 728). Damit kann eine verbesserte Genauigkeit bei der Standanzeige nach dem Reflexionsbzw. Streulichtprinzip erreicht werden. The reflection or scattered light principle for photoelectric scanning of liquid levels in capillary tubes plays a subordinate role, since it depends on the execution of the photoelectric scanning seen is critical and more complex (irradiation and emission at a certain angle) and also a dependence on the type of liquid and the shape of the liquid surface consists. A certain improvement can be achieved if the light barrier consists of several of them arranged photoreceivers, which are slidable on a slide in the direction of the liquid column are (DE-AS 10 64 728). This can improve the accuracy of the display after the reflection or. Scattered light principle can be achieved.
Ferner ist versucht worden, durch rein optische Maßnahmen die Erkennung des Durchgangs einer Flüssigkeitssäule durch eine Lichtschranke zu verbessern. So wird z. B. in der DE-AS 12 02 514 vorgeschlagen, den Zylinderlinseneffekt der im Steigrohr befindlichen Flüssigkeit auszunutzen. Das durch die Zylinderlinse fokussierte Licht wird dabei durch eine Blende von der Photozelle ferngehalten. Sobald der Meniskus der Flüssigkeit im Steigrohr abfällt, verändert sich jedoch die Brennweite und das Licht kann jetzt auf die Photozelle auftreffen. Diese Lichtschrankenoptik soll vor allem bei gefärbten oder stark lichtundurchlässigen Flüssigkeiten angewandt werden.Attempts have also been made to detect the passage of a To improve the liquid column by a light barrier. So z. B. proposed in DE-AS 12 02 514, to use the cylinder lens effect of the liquid in the riser pipe. That through the cylinder lens focused light is kept away from the photocell by a screen. As soon as the meniscus of the Liquid falls in the riser pipe, but the focal length changes and the light can now hit the Photocell strike. These light barrier optics are intended primarily for colored or highly opaque Liquids are applied.
Es sind elektronische Schaltungseinrichtungen bekannt, die das bei der Abtastung anfallende statische photoelektrische Signal zur Weiterverarbeitung direkt verwerten oder elektronisch differenzieren. Von Vorteil ist bei letztgenannter Ausführung das weitgehende Ausschalten von langsamen Drifterscheinungen (Lampenalterungen, Verschmutzungen usw.) und die einfache Signalauswertung in elektronischen Zähleinrichtungen. Nachteilig isL jedoch der notwendige KompromißThere are electronic circuit devices are known, which occurs during the scanning static Directly utilize photoelectric signals for further processing or differentiate electronically. Advantageous in the latter version is the extensive elimination of slow drift phenomena (lamp aging, Contamination etc.) and the simple signal evaluation in electronic counting devices. However, the necessary compromise is a disadvantage
zwischen der Systemzeitkonstanten — d. h. Festlegung der Abtastschwelle für das differenzierte Signal — und der zeitlichen Standhöhenänderung der Flüssigkeit beim Passieren der photoelektrischen Abtastung. Außerdem können kurzzeitige optische Fehlersignale, bedingt durch Luftblasen, Schlieren oder Schmutzteilchen nicht von Meßsignalen unterschieden werden. Es ist außerdem Stand der Technik, durch entsprechende Schaltungen den Arbeitspunkt der photoelektrischen Abtastung automatisch auf einen Sollwert abzugleichen und damit obengenannte langsame Drifterscheinungen auszukompe.-^ieren.between the system time constant - d. H. Definition the sampling threshold for the differentiated signal - and the change in level of the liquid over time while passing the photoelectric scan. In addition, short-term optical error signals, cannot be distinguished from measurement signals due to air bubbles, streaks or dirt particles. It is also state of the art, through appropriate circuits, the operating point of the photoelectric To automatically adjust the sampling to a setpoint value and thus the slow drift phenomena mentioned above to compensate.
Schließlich gehört es zum allgemeinen Stand der physikalischen Meßtechnik, Differenzverfahren anzuwenden, wenn es darauf ankommt, Änderungen einer bestimmten Meßgröße zu erfassen. So wird z. B. in dem Buch von Dr. H. F. Grave, Elektrische Messung nichtelektrischer Größen, Akadem. Verlagsgesellschaft Geest und Portig KG, Leipzig (1962), auf Seite 253 die Messung der Schichtdickenänderung auf einem Substrat mittels Beta-Strahlenabsorption beschrieben. Zu diesem Zweck sind längs des Substrates Differenzmeßsteilen angeordnet. In dem gleichen Buch wird auch die Standhöhenmessung mittels Beta-Strahlung behandelt (Seite 266 und 267). In diesem Zusammenhang wird der Einfluß der Wandstärke des Behälters, in dem die Standhöhenmessung erfolgen soll, eingehend diskutiert. Es finden sich jedoch keinerlei Hinweise zur Verbesserung der optoelektronischen Erkennung des Durchgangs eines Flüssigkeitsspiegels an einer vorgegebenen Stelle eines Steigrohres.Finally, it is part of the general state of physical measurement technology to use differential methods, when it comes to recording changes in a certain measured variable. So z. B. in that Book by Dr. H. F. Grave, Electrical Measurement of Non-Electrical Quantities, Academ. Publishing company Geest and Portig KG, Leipzig (1962), on page 253, the measurement of the change in layer thickness on a substrate described by means of beta radiation absorption. For this purpose there are differential measuring parts along the substrate arranged. The same book also deals with standing height measurement using beta radiation (Pages 266 and 267). In this context, the influence of the wall thickness of the container in which the Stand height measurement should be carried out, discussed in detail. However, there are no indications for improvement the optoelectronic detection of the passage of a liquid level at a given level Place of a riser pipe.
Unabhängig vom verwendeten Meßprinzip hab-^n alle bekannten photoelektrischen Abtastvorrichtungen mit nachgeschalteter Schaltelektronik zur Messung von Flüssigkeitsständen in lichtdurchlässigen Kapillarrohren dann Nachteile oder versagen, wenn Flüssigkeitsstände hochviskoser dunkler Flüssigkeiten erfaßt werden sollen, die beim Ablauf einen bleibenden Film auf der Kapillarwand hinterlassen, der den Meßeffekt stark herabsetzt. Dieser Effekt tritt z. B. bei der Viskositätsmessung von dunklen hochviskosen Ölen in Kapillarviskosimetern auf.Regardless of the measuring principle used, have ^ n all known photoelectric scanning devices with downstream switching electronics for measuring Liquid levels in translucent capillary tubes then have disadvantages or fail when liquid levels Highly viscous dark liquids are to be detected that have a permanent film on the drainage Leave a capillary wall, which greatly reduces the measuring effect. This effect occurs z. B. in viscosity measurement of dark, highly viscous oils in capillary viscometers.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die elektronische Signalauswertung bei der eingangs beschriebenen Lichtschrankenanordnung so zu verbessern, daß der Durchgang der Flüssigkeitssäule durch die Lichtschranke unabhängig von den optischen Eigenschaften der Flüssigkeiten (durchsichtig, undurchsichtig) und der Viskosität der Flüssigkeiten (niedrigviskos, hochviskos) zuverlässig und reproduzierbar erkannt wird.The invention is based on the object of the electronic signal evaluation at the beginning To improve the light barrier arrangement described so that the passage of the liquid column through the Light barrier independent of the optical properties of the liquids (transparent, opaque) and the viscosity of the liquids (low viscosity, high viscosity) reliably and reproducibly recognized will.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß die Schaltung zur Signalerkennung folgende Merkmale aufweist:This object is achieved according to the invention in that the circuit for signal detection is as follows Features:
a) der Photoempfänger der Lichtschranke steht mit einem elektronischen Speicher in Verbindung, in dem jeweils das vor dem Durchgang des Flüssigkeitsspiegels durch die Lichtschranke anstehende Signal als Referenzsignal U„ abgespeichert wird;a) the photoreceiver of the light barrier is connected to an electronic memory in which the signal present before the liquid level passes through the light barrier is stored as a reference signal U ";
b) die beim Durchgang des Flüssigkeitsspiegels durch die Lichtschranke auftretende Signalspannung ίΛ wird in einem Spannungskomparator mit der abgespeicherten Signalspannung U„ verglichen;b) the signal voltage ίΛ occurring when the liquid level passes through the light barrier is compared in a voltage comparator with the stored signal voltage U;
c) der Spannungskomparator gibt ein digitales Signal (0 oder 1) ab, wenn die Differenz der beiden Signalspannungen Un und ίΛ einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.c) the voltage comparator outputs a digital signal (0 or 1) when the difference between the two signal voltages U n and ίΛ exceeds a predetermined threshold value.
ι οι ο
Die Schaltung zur Signalerkennung erfaßt also nur die Änderung des Photoempfängersignals gegenüber dem jeweils vor dem Durchgang der Flüssigkeitssäule durch die Lichtschranke abgespeicherten Photoempfängersignal. Aufgrund dieser Differenzmessung ist die Erkennung unabhängig davon, ob die Signaländerung negativ oder positiv von einer Abdunklung oder Aufhellung, von einem Dunkelimpuls nach dem Meniskuseffekt oder einem Hellirnpuls nach dem Reflexions- oder Streulichtprinzip herrührt Die elektronische Signalerkennung an der Lichtschranke beruht hier auf einem Vergleich der Photoempfängersignale vor und nach dem Durchgang der Flüssigkeitssäule durch die Lichtschranke; d. h. das vor dem Durchgang der Flüssigkeitssäule anstehende Signal U0 wird als Referenzsignal benutztThe circuit for signal detection thus only detects the change in the photoreceiver signal compared to the photoreceiver signal stored in each case before the liquid column passes through the light barrier. Due to this difference measurement, the detection is independent of whether the signal change is negative or positive from a darkening or brightening, from a dark pulse according to the meniscus effect or a light pulse according to the reflection or scattered light principle.The electronic signal detection at the light barrier is based on a comparison of the photoreceiver signals before and after the passage of the liquid column through the light barrier; ie the signal U 0 present before the liquid column passes is used as a reference signal
Vorteilhaft wird als Speicher ein Analogspeicher eingesetzt, der durch externe Steuersignale von der Steuerschaltung gesetzt bzw. gelöscht werden kann.An analog memory is advantageously used as the memory, which is controlled by external control signals from the Control circuit can be set or deleted.
Um kurzzeitige optische Fehlsignale, bedingt durch Luftblasen, Schlieren oder Schmutzteilchen von einem echten Meßsignal logisch zu unterscheiden, ist die Steuerschaltung so ausgebildet, daß sie den Komparator kurz nacheinander mehrere Male abfragt und erst dann ein Steuersignal erzeugt, wenn bei jeder Abfrage der gleiche Status (0 oder 1) am Logikstatusaufgang 23 der Steuerschaltung erhalten wird.Short-term false optical signals caused by air bubbles, streaks or dirt particles from one To logically differentiate real measurement signal, the control circuit is designed so that it uses the comparator queries several times in quick succession and only generates a control signal when the the same status (0 or 1) is obtained at the logic status rise 23 of the control circuit.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung werden die Nachteile der bekannten Vorrichtungen bezüglich der Abtastung von Flüssigkeitsständen hochviskoser dunkler Flüssigkeiten, die beim Auslauf einen Film auf der Kapillarwand nachziehen, dadurch vermieden, daß die Steuerschaltung die Intensität der Lichtquelle in Abhängigkeit des Absolutwertes des Referenzsignales nachregelt.In a preferred embodiment of the invention, the disadvantages of the known devices with regard to the scanning of liquid levels of highly viscous dark liquids that occur at the outlet draw a film on the capillary wall, avoided that the control circuit the intensity of the Light source readjusts depending on the absolute value of the reference signal.
Im Hinblick auf die Eindeutigkeit der Messung ist es zweckmäßig, daß das Referenzsignal erst unmittelbar vor dem Durchgang des Flüssigkeitsspiegels durch die Lichtschranke abgespeichert wird.With regard to the uniqueness of the measurement, it is expedient that the reference signal should only be provided immediately is saved before the liquid level passes through the light barrier.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Signalverarbeitung bestehen darin, daß der Durchgang einer Flüssigkeitssäule durch die an einem lichtdurchlässigen Kapillarrohr angebrachte Lichtschranke unabhängig von den optischen Eigenschaften und der Viskosität der Flüssigkeit zuverlässig und fehlerfrei erkannt wird. Die Abtastung ist also unabhängig davon, ob es sich um eine durchsichtige, undurchsichtige, trübe oder eingefärbte Flüssigkeit handelt Insbesondere wird auch die bisher problematische Abtastung einer hochviskosen dunklen Flüssigkeit z. B. Altöl, die einen dunklen Film auf der Kapillarrohrinnenwand hinterläßt, einwandfrei beherrscht. Außerdem wird die Sicherheit der Abtastung durch Alterungserscheinungen der Lichtquelle, sowie durch permanente Verschmutzungen in den Kapillarrohren praktisch nicht beeinflußt. Diese Sicherheit konnte bisher nicht erreicht werden. Während die Lichtschranken einschließlich der dazugehörigen Elektronik nach dem Stand der Technik in der Regel nur auf ganz bestimmte Anwendungen zugeschnitten sind (entweder helle oder dunkle Flüssigkeiten), zeichnet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung durch universelle Einsatzmöglichkeiten aus. Sie hat sich vor allem bei automatisierten Kapillarviskosimetern für den Routinebetrieb bewährt. Da solche Viskosimeter auf der Messung der Auslaufzeit für ein bestimmtes Flüssigkeitsvolumen beruhen, ist die Signalerkennung an der Lichtschranke beim Durchgang der Flüssigkeit von entscheidender Bedeutung für eine zuverlässige undThe advantages of the signal processing according to the invention are that the passage of a Liquid column independent through the light barrier attached to a translucent capillary tube is recognized reliably and without errors by the optical properties and viscosity of the liquid. the Scanning is therefore independent of whether it is transparent, opaque, cloudy or colored Liquid acts In particular, the previously problematic scanning of a highly viscous dark one is also becoming Liquid z. B. used oil, which leaves a dark film on the inner wall of the capillary tube, perfectly controlled. In addition, the security of the scan is caused by the aging of the light source, as well practically unaffected by permanent contamination in the capillary tubes. This security could not be reached so far. While the light barriers including the associated electronics According to the state of the art, they are usually only tailored to very specific applications (either light or dark liquids), the device according to the invention is universal Possible uses. It has proven itself especially in automated capillary viscometers for routine operation proven. Because such a viscometer is based on the measurement of the flow time for a given volume of liquid are based, the signal is detected at the light barrier when the liquid passes through vital to reliable and
genaue Messung.accurate measurement.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Es zeigtIn the following, an embodiment of the invention is described in more detail with reference to a drawing. It shows
F i g. 1 das Herzstück eines Kapillarviskosimeters mit Lichtschranken am oberen und unteren Ende des MeßvolumensundF i g. 1 the heart of a capillary viscometer with Light barriers at the upper and lower end of the measuring volume and
F i g. 2 die elektronische Schaltung zur Auswertung der Lichtschrankensignale.F i g. 2 the electronic circuit for evaluating the light barrier signals.
Die Meßzelle eines Kapillarviskosimeters besteht gemäß Fig. 1 aus einer Glaskapillaren 1 mit einem Meßvolumen 2. Die Glaskapillaren haben normalerweise einen Innendurchmesser von 2 bis 5 mm. Das Meßvolumen 2 ist durch die beiden Lichtschrankenelemente 3 und 4 definiert. Sie bestehen jeweils aus einer Lichtquelle 5 und 6 und Photoempfängein 7 und S. Das Kapillarrohr 1 geht nach unten in die Meßkapillare 9 des Kapillarviskosimeters über. Das Volumen 2 des Kapillarviskosimeters wird von unten her durch die Meßkapillare 9 und das anschließende Kapillarrohr 1 mit Flüssigkeit 10 gefüllt. Dabei durchläuft der Flüssigkeitsspiegel 10a die untere Lichtschranke 3 und bewirkt eine Lichtintensitätsänderung am Photoempfänger 8. Beim weiteren Füllen des Volumens 2 passiert im Kapillarrohr 1 der Flüssigkeitsspiegel 10a die obere Lichtschranke 4 und bewirkt eine Lichtintensitätsänderung am Photoempfänger 7. Entsprechende Lichtintensitätsänderungen erhält man auch beim Ausfließen der Flüssigkeit 10 aus dem Volumen 2.The measuring cell of a capillary viscometer consists according to FIG. 1 of a glass capillary 1 with a Measurement volume 2. The glass capillaries normally have an inside diameter of 2 to 5 mm. That Measurement volume 2 is defined by the two light barrier elements 3 and 4. They each consist of one Light source 5 and 6 and photoreceivers in 7 and S. Das Capillary tube 1 goes down into the measuring capillary 9 of the capillary viscometer. The volume 2 of the The capillary viscometer is inserted from below through the measuring capillary 9 and the subsequent capillary tube 1 filled with liquid 10. The liquid level 10a thereby passes through the lower light barrier 3 and causes a change in the light intensity on the photoreceiver 8. When the volume 2 is further filled, this happens in the capillary tube 1, the liquid level 10a, the upper light barrier 4 and causes a change in light intensity on the photoreceiver 7. Corresponding changes in light intensity are also obtained when the Liquid 10 from volume 2.
F i g. 2 zeigt das Schaltungsprinzip zur Erfassung und Auswertung der von den Photoempfängern 7 bzw. 8 erzeugten elektrischen Signale. In den Verstärkern II, 12 werden die Lichtsignale in zur Beleuchtungsstärke porportionaie analoge Signale 13, 14 umgesetzt. Über einen steuerbaren Eingangswahlschalter 15 wird das jeweils zu erfassende Analogsignal 13, 14 einer Auswerteschaltung zugeführt. Die Auswerteschaltung besteht aus einem Analogspeicher 16 und einem Spannungskomparator 17. Mit dem Steuersignal 18 kann der Analogspeicher 16 gelöscht oder gesetzt werden. Wird der Analogspeicher 16 durch die Steuerschaltung 24 gelöscht, so ist das analoge Speicher-Eingangssignal 19 gleich dem Speicher-Ausgangssignal 20. Wird der Analogspeicher 16 gesetzt, so entspricht das Speicher-Ausgangssignal 20 dem zum Zeitpunkt des Setzens anstehenden Speicher-Eingangssignal 19 und nachfolgende Speicher-Eingangssignale 19 haben keinen Einfluß mehr auf das Speicher-Ausgangssignal 20. Der Spannungskomparator 17 hat die Signaleingänge 21 und 22 und den Logikstatusausgang 23. Sind die Pegel an den Signaleingängen 21 und 22 gleich, so nimmt der Logikstaiusausgang 23 den Zusianu »0« an. Sind die Pegel an den Signaleingängen 21 und 22 unterschiedlich, so nimmt der Logikstatusausgang 23 den Zustand »1« an. Der Spannungskomparator 17 ist so aufgebaut, daß erst eine vorgegebene Minimalpegeldifferenz, z. B. Uv — Un ä 0.5 V, an den Signaleingängen 21 und 22 einen Logikzustandswechsel von »0« nach «1« am Logikstatusausgang 23 bewirkt. Der Logikstatusausgang 23 wird von der Steuerschaltung 24 abgefragt und zur Steuerung des automatisierten Kapiliarviskosimeters genutzt. Hierbei werden der Eingangswahlschalter 15. der Analogspeicher 16 und der Spannungskomparator 17 über Steuersignaileitungen 25 mit der Steuerschaltung 24 gekoppelt.F i g. 2 shows the circuit principle for recording and evaluating the electrical signals generated by the photoreceivers 7 and 8, respectively. In the amplifiers II, 12, the light signals are converted into analog signals 13, 14 proportional to the illuminance. The analog signal 13, 14 to be detected is fed to an evaluation circuit via a controllable input selector switch 15. The evaluation circuit consists of an analog memory 16 and a voltage comparator 17. With the control signal 18, the analog memory 16 can be cleared or set. If the analog memory 16 is cleared by the control circuit 24, the analog memory input signal 19 is equal to the memory output signal 20. If the analog memory 16 is set, the memory output signal 20 corresponds to the memory input signal 19 and subsequent ones at the time of setting Memory input signals 19 no longer have any influence on the memory output signal 20. The voltage comparator 17 has the signal inputs 21 and 22 and the logic status output 23. If the levels at the signal inputs 21 and 22 are the same, the logic status output 23 takes the additional "0" at. If the levels at the signal inputs 21 and 22 are different, the logic status output 23 assumes the state "1". The voltage comparator 17 is constructed so that only a predetermined minimum level difference, z. B. Uv - U n 0.5 V, causes a logic state change from "0" to "1" at the logic status output 23 at the signal inputs 21 and 22. The logic status output 23 is queried by the control circuit 24 and used to control the automated capillary viscometer. The input selector switch 15, the analog memory 16 and the voltage comparator 17 are coupled to the control circuit 24 via control signal lines 25.
Der Abtastvorgang beim Durchgang der Flüssigkeitssäule läuft in folgender Weise ab:The scanning process when the liquid column passes through takes place in the following way:
Zu Beginn des Abtastvorganges sei das Kapillarrohr 1At the beginning of the scanning process, let the capillary tube 1
leer. Über den Eingangswahlschalter 15 ist der Verstärker 12 der unteren Lichtschranke 3 mit der Auswerteschaltung verbunden. Der Analogspeicher 16 wird mit dem Steuersignal 18 gelöscht. Damit sind die Signalpegel 21 und 22 gleich und der Logikstatusausgang 23 zeigt »0« an. 1st eine Signaländerung von der Lichtschranke 3 zu erwarten — bedingt durch den von der Steuerschaltung 24 eingeleiteten Füllvorgang des Kapillarviskosimeters — so wird mit dem Steuersignal 18 der Analogspeicher 16 gesetzt. Damit wird das zum Zeitpunkt des Setzens der Beleuchtungsstärke des Photoempfängers 8 entsprechende Analogsignal ίΛ. (14) im Analogspeicher 16 gespeichert und steht fest am Signaleingang 22 des Spannungskomparators 17 an. Steigt jetzt der Flüssigkeitsspiegel 10a im Kapillarrohr 1 in die Lichtschranke 3, so ändert sich das Analogsigna! 14 positiv oder negativ und es tritt eine Pegeländerung Uv— Un am Signaleingang 21 des Spannungskomparators 17 ein. Bei Überschreiten der vorgegebenen Minimalpegeldifferenz am Spannungskomparator 17 wechselt der Logikstatusausgang 23 von »0« auf »1«. Dieses Logiksignal an 23 bedeutet für die folgende Steuerschaltung 24 das Ansprechen der Lichtschranke 3. Es steht zeitlich so lange an, wie die Minimalpegeldifferenz Uv-U, an den Signaleingängen 21, 22 des Spannungskomparators 17 gegeben ist. Für Flüssigkeiten, die nur den Meniskuseffekt zeigen, steht das Logiksignal »1« an 23 nur für die Zeit des Meniskusdurchganges durch die Lichtschranke 3 an. Bei Flüssigkeiten mit Aufhellungs- oder Abdunklungseffekt steht an 23 das Logiksignal »1« so lange an, wie das Kapillarrohr 1 im Lichtschrankenbereich mit der Flüssigkeit IO gefüllt ist. Durch wiederholtes Abfragen des Logikstatusausganges 23 auf den Signalzustand lassen sich kurzzeitige Ansprechsignale der Lichtschranke 3, bedingt durch Luftblasen, Schlieren oder Schmutzteilchen durch logischen Vergleich mit dein zeitlichen Verhalten eines normalen Lichtschranken-Ansprechsignales als Störungen erkennen und entsprechend ausschalten. Die wiederholte Abfrage des Spannungskomparators 17 durch die Steuerschaltung 24 erfolgt z. B. dreimal hintereinander mit einem Abstand von einer zehntel Sekunde. Die Steuerlogik erzeugt erst dann ein Steuersignal, wenn bei allen 3 Abfragen der Status »1« erhalten wird. Ist das Ansprechsignal am Logikstatusausgang 23 von der Steuerschaltung 24 als Durchgang des Flüssigkeitsspiegels 10a im Lichtschrankenbereich erkannt, so wird der Analogspeicher 16 wieder gelöscht. Danach wird von der Steuerschaltung 24 über den Eingangswahlschalter 15 die obere Lichtschranke 4 mit dem Analogsignal 13 angewählt und wie für die unicre Lichtschranke 3 beschrieben, beim Füllvorgang abgefragt.empty. The amplifier 12 of the lower light barrier 3 is connected to the evaluation circuit via the input selector switch 15. The analog memory 16 is deleted with the control signal 18. This means that the signal levels 21 and 22 are the same and the logic status output 23 shows "0". If a signal change from the light barrier 3 is to be expected - caused by the filling process of the capillary viscometer initiated by the control circuit 24 - the analog memory 16 is set with the control signal 18. The analog signal ίΛ corresponding to the time at which the illuminance of the photoreceiver 8 is set is thus. (14) is stored in the analog memory 16 and is permanently available at the signal input 22 of the voltage comparator 17. If the liquid level 10a in the capillary tube 1 now rises into the light barrier 3, the analog signal changes! 14 positive or negative and a level change Uv-U n occurs at the signal input 21 of the voltage comparator 17. If the specified minimum level difference at the voltage comparator 17 is exceeded, the logic status output 23 changes from “0” to “1”. For the following control circuit 24, this logic signal at 23 means that the light barrier 3 responds . For liquids that only show the meniscus effect, the logic signal “1” at 23 is only available for the time the meniscus passes through the light barrier 3. In the case of liquids with a lightening or darkening effect, the logic signal »1« is present at 23 as long as the capillary tube 1 in the light barrier area is filled with the liquid IO. By repeatedly querying the logic status output 23 for the signal status, short-term response signals from the light barrier 3, caused by air bubbles, streaks or dirt particles, can be recognized as disturbances by a logical comparison with the time behavior of a normal light barrier response signal and switched off accordingly. The repeated query of the voltage comparator 17 by the control circuit 24 takes place, for. B. three times in a row with an interval of a tenth of a second. The control logic only generates a control signal if the status »1« is received for all 3 queries. If the response signal at the logic status output 23 is recognized by the control circuit 24 as passage of the liquid level 10a in the light barrier area, the analog memory 16 is deleted again. Thereafter, the upper light barrier 4 is selected by the control circuit 24 via the input selector switch 15 with the analog signal 13 and, as described for the unicre light barrier 3, is queried during the filling process.
Die beschriebene Flüssigkeitsabtastung gilt für die Füllung des Kapillarviskosimeters von unten durch die Meßkapillare 9, das Kapillarrohr 1 und das Volumen 2. Beim Ausfließen der Flüssigkeit 10 aus dem Kapillarviskosimeter läuft der Lichtschranken-Abtastvorgang in gleicher Weise ab, jedoch wird der Analogspeicher 16 bei gefülltem Kapillarrohr 1 gesetzt. Dieser gespeicherte Analogwert kann abhängig von den optischen Eigenschaften der Flüssigkeit 10 höher oder niedriger als bei der leeren Abtastkapillare 1 sein.The liquid scanning described applies to the filling of the capillary viscometer from below through the Measuring capillary 9, the capillary tube 1 and the volume 2. When the liquid 10 flows out of the capillary viscometer the light barrier scanning process runs in the same way, but the analog memory 16 set when capillary tube 1 is full. This stored analog value can depend on the optical Properties of the liquid 10 may be higher or lower than those of the empty scanning capillary 1.
Nach dem Füllvorgang, d. h. beim gefüllten Kapillarrohr 1 wird das Analogsignal 14 über den Eingangswahischslter !5 an der. Signaieirsgang 21 des Spannüngskornparators 17 geschaltet, dort mit einem fest vorgegebenen Minimal-Referenzpegel verglichen und als SignalAfter the filling process, i. H. When the capillary tube 1 is full, the analog signal 14 is transmitted via the input selector ! 5 at the. Signaieirsgang 21 of the voltage comparator 17 switched, compared there with a fixed predetermined minimum reference level and used as a signal
am Logikslatusausgang 23 ausgegeben. Wird der Minimal-Referenzpegel unterschritten — dies ist z. B. bei abdunkelnden Flüssigkeiten der Fall — so wird über die Steuerschaltung 24 die Intensität der Lichtquellen 5 und 6 durch Erhöhung der Lampenspannung gesteigert. Es ist denkbar, den in Fig. 2 dargestellten Analogspeicher 16 und den Spannungskomparator 17 durch entsprechende digitale Schaltungen zu ersetzen.output at logic status output 23. If the minimum reference level is not reached - this is e.g. B. This is the case with darkening liquids - so the intensity of the light sources 5 is determined via the control circuit 24 and 6 increased by increasing the lamp voltage. It is conceivable that the analog memory shown in FIG 16 and the voltage comparator 17 to be replaced by corresponding digital circuits.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19782855651 DE2855651C2 (en) | 1978-12-22 | 1978-12-22 | Circuit device for the photoelectric scanning of a liquid level |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19782855651 DE2855651C2 (en) | 1978-12-22 | 1978-12-22 | Circuit device for the photoelectric scanning of a liquid level |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2855651A1 DE2855651A1 (en) | 1980-06-26 |
| DE2855651C2 true DE2855651C2 (en) | 1983-10-06 |
Family
ID=6058107
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19782855651 Expired DE2855651C2 (en) | 1978-12-22 | 1978-12-22 | Circuit device for the photoelectric scanning of a liquid level |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE2855651C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5463228A (en) * | 1992-12-19 | 1995-10-31 | Boehringer Mannheim Gmbh | Apparatus for the detection of a fluid phase boundary in a transparent measuring tube and for the automatic exact metering of an amount of liquid |
| DE10221823B4 (en) * | 2002-05-10 | 2006-01-19 | Optotransmitter-Umweltschutz-Technologie E.V. | Device for measuring the level of liquid level and impurity level of water and other transparent liquids |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0185285A3 (en) * | 1984-12-18 | 1987-05-06 | Abbott Laboratories | Liquid level measurement apparatus |
| US4933147A (en) * | 1985-07-15 | 1990-06-12 | Abbott Laboratories | Unitized reagent containment system for clinical analyzer |
| US4665391A (en) * | 1986-02-27 | 1987-05-12 | Warner-Lambert Company | Empty container detector |
| US4703314A (en) * | 1986-02-27 | 1987-10-27 | Fisher Scientific Group, Inc. | Empty container detector with drop sensor |
| DE102015116392A1 (en) * | 2015-09-28 | 2017-03-30 | Endress+Hauser Conducta Gmbh+Co. Kg | Device for dosing a liquid |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1064728B (en) * | 1954-09-13 | 1959-09-03 | Licentia Gmbh | Arrangement for the finely graduated level display |
| DE1052700B (en) * | 1955-12-14 | 1959-03-12 | Arnold Forster Dipl Ing | Photoelectric measuring and control device for liquid level indicators |
| DE1202514B (en) * | 1958-06-26 | 1965-10-07 | Baird & Tatlock Ltd | Photoelectric display or warning device |
| DE1253472B (en) * | 1964-02-08 | 1967-11-02 | Kueckens Alexander | Process for the photoelectric measurement of transparent and non-transparent media |
-
1978
- 1978-12-22 DE DE19782855651 patent/DE2855651C2/en not_active Expired
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5463228A (en) * | 1992-12-19 | 1995-10-31 | Boehringer Mannheim Gmbh | Apparatus for the detection of a fluid phase boundary in a transparent measuring tube and for the automatic exact metering of an amount of liquid |
| DE10221823B4 (en) * | 2002-05-10 | 2006-01-19 | Optotransmitter-Umweltschutz-Technologie E.V. | Device for measuring the level of liquid level and impurity level of water and other transparent liquids |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2855651A1 (en) | 1980-06-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0619476B1 (en) | Device for detection of a fluidic interface in a transparent measuring tube | |
| DE2717089C3 (en) | Display device for detecting the level of liquids in liquid containers | |
| EP0616717A1 (en) | Light sensor for use in displays. | |
| DE2855651C2 (en) | Circuit device for the photoelectric scanning of a liquid level | |
| DE1943465B2 (en) | Device for wheel alignment on motor vehicles | |
| DD149572A5 (en) | STROEMUNGSMENGENMESSVORRICHTUNG | |
| DE2459358A1 (en) | DEVICE FOR DETECTING A REFLECTIVE SUBSTANCE ON A SUPPORT BODY | |
| DE3403887C2 (en) | sensor | |
| WO1988001738A1 (en) | Opto-electronic detector | |
| DE2940799A1 (en) | PHOTOELECTRIC LEVEL SWITCHING DEVICE | |
| DE2657851A1 (en) | Measuring pollution by oil of aq. fluids - by photodetectors installed on floats monitoring surface and depths | |
| DE2910201A1 (en) | Automatic measurement of surface tension and wetting angle - using optical measurement of drop or bubble illuminated by parallel light | |
| DE1522325A1 (en) | Film cassette and camera with exposure meter or control device | |
| DE3302948A1 (en) | Contactless optical distance measurement | |
| DE2538275B2 (en) | Photoelectric barrier | |
| EP0199312B1 (en) | Method and apparatus for determining skin fricton or viscosity of a liquid on a model or other object in contact with the flowing liquid | |
| DE2333663A1 (en) | Substance physical properties measuring device - uses refractometric method based on total reflection of light from prism face | |
| DE3146110A1 (en) | "OPTICAL SMOKE DETECTOR" | |
| DE2153910A1 (en) | ARRANGEMENT FOR EVALUATING THE OUTPUT SIGNAL OF A MEASURING DEVICE | |
| DE3618230A1 (en) | Optical measurement value pick up | |
| DE2948521A1 (en) | Optical sensing measurement system - responds to rapid intensity changes and suppresses low change rates using filtering comparator | |
| DE2138519A1 (en) | DEVICE FOR CONTINUOUS, PHOTOMETRIC MEASUREMENT | |
| DE2211235B2 (en) | Measuring microscope with evaluation logic and a display device for photoelectric measurement of linear quantities | |
| DE2917971A1 (en) | METHOD FOR THE AUTOMATIC EVALUATION OF IMPRESSIONS IN THE HARDNESS TESTING OF MATERIALS AND DEVICE FOR IMPLEMENTING THE METHOD | |
| DE2231873A1 (en) | DEVICE FOR MEASURING AND COUNTING PARTICLES IN A FLOWING LIGHT TRANSLUCENT MEDIUM USED BY LIGHT |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OAP | Request for examination filed | ||
| OD | Request for examination | ||
| 8125 | Change of the main classification |
Ipc: G01F 23/26 |
|
| 8181 | Inventor (new situation) |
Free format text: METZ, GUENTER LESSNIG, WERNER, 5000 KOELN, DE SPIEGEL, WILLI, 5090 LEVERKUSEN, DE |
|
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |