DE3306462C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Feuchtemeßgerät für Feststoffe und Schüttgüter, insbesondere für Holz und Ge­ treide, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei derartigen elektrischen Feuchtemeßgeräten wird der elektrische Widerstand des betreffenden zu untersuchenden Materials gemessen, und dieser Wert einem logarithmischen Meßverstärker zuge­ führt, da die Kennlinie der absoluten Feuchte des Materials in Abhängigkeit von dessen Wider­ stand eine logarithmische Funktion ist, so daß am Ausgang des logarithmischen Meßverstärkers mit einer in weiten Bereichen linearen Kennlinie gearbeitet werden kann. Abhängig vom unter­ suchten Material und vom Typ des betreffenden Materials ergeben sich unterschiedliche Kennlinien für die absolute Feuchte in Abhängigkeit vom ge­ messenen Widerstand. Mit anderen Worten, die Kenn­ linien sind bei einzelnen Getreidearten unter­ schiedlich und sie sind auch beim Material Holz für die einzelnen Holzarten, wie Fichte, Buche und dgl. unterschiedlich.

Man hat deshalb, um mit ein und demselben Feuchte­ meßgerät bspw. verschiedene Holzarten messen zu können, einen Korrekturschaltkreis, wie er im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben ist, vorge­ sehen, um damit verschiedene Materialkennlinien zu verwirklichen, um möglichst nahe an die einzelnen Kennlinien der verschiedenen Typen eines bestimmten Materials heranzukommen. Dies wurde dadurch er­ reicht, daß mit Hilfe des nachgeschalteten Potentio­ meters die Anzeige des Meßinstrumentes proportional und damit die Steilheit der Kennlinie verändert wird. Dies ist zwar eine erste Näherung, jedoch in vielen Fällen nicht ausreichend bzw. unbefriedigend, weil verschiedene Sorten eines Materials relativ weit außerhalb des damit möglichen Einstellbereichs liegen und weil auch insbesondere die Kennlinien anderer Materialien, z. B. Getreide im Verhältnis zu Holz, sich in weiter entfernten Bereichen eines mittleren Kennlinienfeldes befinden und z. T. anderes Aussehen haben.

Durch die US-PS 33 31 020 ist es bereits bekannt geworden, bei einem elektrischen Feuchtemeßgerät einen Korrekturschaltkreis vorzusehen, der einen Austausch oder eine Veränderung von Widerständen ermöglicht, um dadurch eine Anpassung an die Messung vorzunehmen. Ansonsten bestehen aber keine Ähnlichkeiten oder Übereinstimmungen mit dem erfindungsgemäßen elektrischen Feuchtemeßgerät.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein elektrisches Feuchtemeßgerät der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem mehr Materialkennlinien als bisher verwirklicht werden können und mit dem die einzelnen Materialkennlinien in genauerer Weise als bisher einstellbar sind.

Diese Aufgabe wird bei einem elektrischen Feuchte­ meßgerät der genannten Art durch die im Kenn­ zeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale ge­ löst.

Auf diese Weise ist es möglich, nicht nur eine Anzeigespannungsänderung zu bewirken und damit die Kennlinie in ihrer Steilheit zu verändern, sondern auch die gesamte Kennlinie um einen be­ stimmten Betrag in die eine oder andere Richtung parallel zu verschieben. Es ist leicht einsehbar, daß dadurch wesentlich mehr Materialkennlinien eingestellt werden können und diese Kennlinien ge­ nauer als bisher erreicht werden können.

Die Richtung und Größe der Parallelverschiebung der betreffenden Materialkennlinie kann durch das Spannungsniveau und die Potentialdifferenz der Hilfsspannungsquelle im Verhältnis zum Spannungs­ niveau des Ausgangs des Meßverstärkers gewählt werden. Es ist so möglich, bspw. von einem Mittel­ wert Null aus gleichmäßig in positiver als auch in negativer Richtung zu verschieben. Es ist aber auch eine Beschaltung denkbar, bei der die Hilfsspannungsquelle so gewählt ist, daß eine Parallelverschiebung nur in die eine oder andere Richtung möglich ist. Dazwischen sind selbstverständlich weitere Möglichkeiten ge­ geben, bei denen der Wert Null in einem Bereich zwischen der Potentiometermittelstellung und einer der beiden Potentiometerendstellungen liegt, so daß in die eine Richtung weiter parallel verschoben werden kann als in die andere.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung ist die Summierschaltung durch einen invertierenden Operationsverstärker gebildet, mit dessen invertierendem Eingang die Abgriffe beider Potentiometer verbunden sind. Dies ist eine besonders einfache und kostenspa­ rende Ausführung des Korrekturschaltkreises, da dadurch nicht nur eine Summenbildung der Span­ nungen der beiden Potentiometerabgriffe, sondern gleichzeitig auch eine Verstärkung der Differenz­ spannung zum Betreiben des Anzeigeinstrumentes erreicht ist.

Sind die außerhalb des Meßgerätes befindlichen Verstellknöpfe oder dgl. der Potentiometerab­ griffe mit Ziffern versehen, so ist es möglich, über bspw. eine zweiziffrige Zahlenangabe be­ stimmte zugeordnete Materialkennlinien vorzu­ wählen. Dies kann in der Weise erfolgen, daß die beiden Abgriffe unabhängig voneinander ver­ stellbar sind. Es ist aber auch möglich, die beiden Abgriffe in bestimmter Weise verknüpft miteinander verriegelbar auszuführen, so daß nur eine gemeinsame Verstellung in Frage kommt.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel vor­ liegender Erfindung ist der Korrekturschaltkreis durch eine Temperaturkompensation erweitert, so daß die einzelnen Materialien auch unabhängig von ihrer momentanen Temperatur meßbar sind, was bspw. bei der Holztrocknung von Vorteil ist.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert ist. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines elek­ trischen Feuchtemeßgerätes gemäß einem bevorzugten Ausführungsbei­ spiel vorliegender Erfindung,

Fig. 2 die Darstellung einer Kennlinien­ verschiebung in einem rechtwinkligen Koordinatensystem, und

Fig. 3 eine Schaltungsvariante zu einem Teil der Schaltungsanordnung der Fig. 1.

Das in der Zeichnung gemäß einem bevorzugten Aus­ führungsbeispiel in Form einer Schaltung 11 dar­ gestellte erfindungsgemäße elektrische Feuchtemeß­ gerät dient der Messung der Feuchtigkeit von Fest­ stoffen aller Art,wie gängige Baumaterialien in abgebundener Form, Dämmstoffe und insbesondere von Holz, und von Schüttgütern aller Art, wie bspw. Getreide und dgl. Erfindungsgemäß ist das elek­ trische Feuchtemeßgerät mit einem Korrekturschalt­ kreis 20 versehen, der von außerhalb des Gerätes beeinflußbar bzw. einstellbar ist und mit dessen Hilfe die gemessenen Anzeigekennlinien an die ver­ schiedenen Materialkennlinien in optimaler Weise angepaßt werden können. Mit anderen Worten, mit Hilfe des Korrekturschaltkreises 20 kann sowohl durch eine Steilheitverschiebung als auch durch eine Parallelverschiebung der Anzeigekennlinie eine möglichst genaue An­ näherung an diejenige Kennlinie erreicht werden, die dem betreffenden zu messenden Material zu­ geordnet ist.

Gemäß dem in Fig. 1 gezeigten Blockschaltbild besitzt das erfindungsgemäße elektrische Feuchte­ meßgerät einen logarithmischen Meßverstärker 13, dessen Eingang mit einer Meßspannungsquelle 12 und mit durch in Fig. 1 mittels Leitungen 14, 15 dargestellte Meßsonden verbunden ist. Diese Meßsonden werden mit dem zu messenden Material verbunden, das in Fig. 1 als mit den Leitungen 14, 15 verbundener Widerstand 16 (R_x) darge­ stellt ist. Bei Holz als zu messendem Material sind die Meßsonden 14, 15 bspw. als in das Holz eintreibbare metallische Stifte ausgebildet. Bei der Messung von Getreide oder anderen Körnern kann bspw. ein Meßbehälter zur Aufnahme des Kornes vorgesehen sein, der die beiden Meßsonden enthält.

Der Ausgang des logarithmischen Meßverstärkers 13 ist mit einem ersten Potentiometer 18 ver­ bunden, dessen anderes Ende an einem festen Potential, bspw. Masse liegt. Durch dieses erste Potentiometer 18 fließt ein vom Ausgang des loga­ rithmischen Meßverstärkers 13 kommender einge­ prägter Strom, der am Potentiometer 18 einen bestimmten Spannungsabfall erzeugt. Der Abgriff 19 des ersten Potentiometers 18, der von außer­ halb des Meßgerätes bspw. als Drehknopf zugängig ist, ist über einen Widerstand 21 mit dem inver­ tierten Eingang 22 eines invertierenden Opera­ tionsverstärkers 23 verbunden. Der nichtinver­ tierende Eingang 24 des Operationsverstärkers ist mit einem festen Potential, bspw. Masse verbunden.

Der invertierende Eingang 22 ist außerdem über einen Widerstand 26 mit dem Abgriff 27 eines zweiten Potentiometers 28 verbunden. Auch bei diesem Potentiometer 28 ist der Abgriff 27 nach außerhalb des Meßgerätes herausgeführt und mittels bspw. eines Drehknopfes verstellbar. Das zweite Potentiometer 28 ist mit den beiden Polen einer Hilfsgleichsspannungsquelle 29 verbunden. Das Spannungsniveau und die Potentialdifferenz dieser Hilfsspannungsquelle 29 im Verhältnis zum Spannungsniveau des Ausganges des logarith­ mischen Meßverstärkers 13 wird im folgenden noch erläutert.

Der Ausgang 31 des invertierenden Operations- Verstärkers 23 ist über einen Widerstand 32 zum invertierenden Eingang 22 zurückgekoppelt. Außerdem ist der Ausgang 31 des Operationsver­ stärkers 23 mit einem Anzeigeinstrument 33 ver­ bunden, dessen anderes Ende an Masse liegt.

In Fig. 1 ist die Speisespannung für die Ver­ stärker nicht dargestellt, jedoch in üblicher Weise vorhanden.

Mit der erfindungsgemäßen Meßgeräteschaltung 11 ist nun bei der Feuchtemessung von Feststoffen, wie bspw. Holz, Getreide und dgl. folgendes möglich, wobei auf Fig. 2 hingewiesen wird. Es sei angenommen, daß die Feuchte eines Gegen­ standes gemessen wird, der aus einer bestimmten Holzart besteht und bei einer Messung ohne die beschriebenen Korrekturen eine in Fig. 2 darge­ stellte bekannte Materialkennlinie B besitzt.

Hinzugefügt sei, daß das Koordinatensystem in Fig. 2 die angezeigte Feuchte U (Anzeige) in Prozent in Abhängigkeit von der tatsächlichen Feuchte U (tatsächlich) wiedergibt. Mit Hilfe des Abgriffs 19 des ersten Potentiometers 18 wird aufgrund der proportionalen Spannungs­ änderung die Anzeige des Meßinstruments 33 und damit die Steilheit der Kennlinie B verändert. Dies bedeutet, daß dadurch die Kennlinie B zur Kennlinie C hin verändert werden kann. Mit Hilfe des Abgriffs 27 des zweiten Potentiometers 28 wird diejenige Spannung verändert, die dem in­ vertierenden Eingang 22 des Operationsverstärkers 23 zugeführt und die zu der am ersten Potentio­ meter 18 abgegriffenen und von der Meßspannung abgeleiteten Spannung hinzu addiert wird. Mit anderen Worten, durch Verändern dieser am zweiten Potentiometer 28 abgegriffenen und von der Hilfs­ spannung abgeleiteten Spannung ändert sich die Summe aus den beiden dem invertierten Eingang 22 des Operationsverstärkers 23 zugeführten Span­ nungen um einen bestimmten Betrag, was eine Parallelverschiebung der am Ausgang des Operations­ verstärkers 23 auftretenden Kennlinie bedeutet. Beim in Fig. 2 dargestellten Beispiel erfolgt eine Parallelverschiebung der Kennlinie C in negativer Richtung hin zur Kennlinie A, was mit dem Verschieben der von der Hilfsspannung abgegriffenen Spannung ins Positive verbunden ist. Umgekehrt ergibt eine Addition einer nega­ tiven Spannung eine Parallelverschiebung ins Positive. Dies bedeutet, daß es möglich ist, das Meßgerät bzw. die Meßgeräteschaltung 11 in der Weise zu eichen, daß die Anzeigekenn­ linie A zur Kennlinie B eines bestimmten zu messenden Materials hin zumindest angenähert oder zur Deckung gebracht werden kann.

Auf diese Weise können mit dem erfindungsgemäßen Meßgerät Materialkennlinien der unterschied­ lichsten zu messenden Materialien dadurch zu­ mindest angenähert erreicht werden, daß sowohl eine Verstellung der Steilheit der Kennlinie als auch eine Parallelverschiebung der Kennlinie, wie sie bei bestimmten Geräte-Parametern ge­ messen wird, möglich ist. Sind die beiden Abgriffe 19 und 27, die beide aus dem Meßgerät heraus­ geführt und von außerhalb zugängig und verstell­ bar sind, unabhängig voneinander verstellbar und in ihren Stellungen durch Ziffern gekennzeichnet, so ist es möglich, die Materialkennlinien der unterschiedlichsten bspw. Holzarten und Ge­ treidearten durch eine mindestens zweistellige Zahl zu kennzeichnen, von denen die eine Ziffer die Stellung des Abgriffs 19 des ersten Potentio­ meters 18 zur Verstellung der Steilheit und die zweite Ziffer die Stellung des Abgriffs 27 des zweiten Potentiometers 28 zur Parallelverschie­ bung aufzeigt. Dadurch ist je nach Feinheits­ unterteilung und Größe des Verstellbereichs eine Vielzahl von Materialkennlinien zumindest annähernd zu verwirklichen.

Die Potentialdifferenz und das Spannungsniveau der Hilfsspannungsquelle 29 kann in Abhängigkeit vom Spannungsniveau des Ausganges des Meßver­ stärkers 13 und der möglichen Ausgangsspannung am Abgriff 19 des ersten Potentiometers 18 ge­ wählt werden. Mit anderen Worten, es ist möglich, die Hilfsspannungsquelle 29 derart zu wählen, daß ausgehend von einer Null-Mittelstellung am zweiten Potentiometer 28 eine Spannungsänderung sowohl ins Positive als auch ins Negative möglich ist, so daß die Kennlinie sowohl ins Negative als auch ins Positive verschoben werden kann. Es ist aber auch möglich, das Spannungsniveau so zu wählen, daß eine der Potentiometerendstellungen dem Wert Null entspricht, so daß nur eine Ver­ schiebung in einer Richtung, also ins Positive oder Negative möglich ist. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Nullstellung irgendwo zwischen einer der Endstellungen des Abgriffs 27 am zweiten Potentiometer 28 und der mittleren Stellung vorzusehen.

Es ist auch möglich, die beiden nach außen ge­ führten verstellbaren Abgriffe 19 und 27 in bestimmter Weise miteinander zu koppeln, so daß das Verdrehen eines Abgriffs eine bestimmte vor­ gegebene Drehung des anderen Abgriffs bewirkt.

Fig. 3 zeigt eine Variante der Meßschaltung 11 der Fig. 1 insoweit, als hier zusätzlich eine Temperaturkompensierung möglich ist, d. h., ein Gegenstand, wie bspw. sich in einem Trockenofen befindliches Holz kann unabhängig von der herrschenden Temperatur gemessen werden. Dazu ist zwischen dem Abgriff 19 des ersten Potentio­ meters 18 und dem Widerstand 21 ein zusätzliches drittes Potentiometer 36 angeordnet, dessen eines Ende mit dem Abgriff 19 und dessen anderes Ende mit Masse verbunden ist und dessen Abgriff 37 zum Widerstand 21 geführt ist, der mit dem invertierenden Eingang 22 des Operationsverstärkers 23 verbunden ist. Ansonsten ist diese Schaltung dieselbe wie die der Fig. 1, es sind also insbesondere auch die Elemente 27-29 der Korrektur­ schaltung 20 zur Parallelverschiebung vor­ handen.

Claims (7)

1. Elektrisches Feuchtemeßgerät für Feststoffe und Schüttgüter, insbesondere für Holz und Getreide, mit einer die elektrische Leit­ fähigkeit erfassenden Meßschaltung, bei der eine Meßsondenanordnung über einen vorzugs­ weise logarithmischen Meßverstärker und einem Korrekturschaltkreis zur Berücksichtigung der Materialart mit einem Anzeigeinstrument verbunden ist, wobei der Korrekturschaltkreis mit einem dem Ausgang des Meßverstärkers nach­ geschalteten Potentiometer versehen ist, dessen Abgriff vorzugsweise über einen Verstärker mit dem Anzeigeinstrument verbunden und von außerhalb des Meßgerätes verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrekturschaltkreis (20) ferner ein an einer Hilfsspannungsquelle (29) liegendes zweites Potentiometer (28), dessen Abgriff (27) von außerhalb des Meßgerätes verstellbar ist, und eine Summierschaltung (23) aufweist, die mit den Abgriffen (19, 27) der beiden Potentiometer (18, 28) verbunden ist.

2. Feuchtemeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Parallelverschiebung der Anzeigekennlinie ins Positive, ins Negative oder wahlweise nach beiden Richtungen hin das Spannungsniveau der Hilfsspannungsquelle (29) entsprechend der Größe und Richtung der Parallelverschiebung im Verhältnis zum Spannungsniveau am Ausgang des Meßverstärkers (13) festlegbar ist.

3. Feuchtemeßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Summierschaltung durch einen invertierenden Operationsverstärker (23) gebildet ist, mit dessen invertierendem Eingang (22) die Abgriffe (19, 27) beider Potentiometer (18, 28) verbunden sind.

4. Feuchtemeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgriffe (19, 27) der beiden Potentiometer (18, 28) unabhängig voneinander von außerhalb des Gerätes verstellbar sind.

5. Feuchtemeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgriffe (19, 27) der beiden Potentiometer (18, 28) miteinander verriegelbar und gemein­ sam von außerhalb des Gerätes verstellbar sind.

6. Feuchtemeßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schaltkreis zur Temperaturkompensation vorge­ sehen ist.

7. Feuchtemeßgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkreis zur Temperaturkompensation ein drittes Potentio­ meter (36) aufweist, dessen eines Ende mit dem Abgriff (19) des ersten Potentiometers (18) und dessen Abgriff (37) mit dem invertierenden Eingang (22) des Operationsverstärkers (23) verbunden ist.