DE3743216A1 - Hochfrequenzschwingkreis - Google Patents
HochfrequenzschwingkreisInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Hochfrequenzschwingkreis,
bestehend aus einer Kapazität und aus einer Induktivität,
zum Erfassen der Masse oder Konzentration eines ersten
Stoffes, der zusammen mit einem zweiten Stoff, mit dem er
in Verbindung steht oder als Mischung vorliegt, das Di
elektrikum der Kapazität bildet, insbesondere zum Er
fassen der Feuchte (erster Stoff) in dem zweiten Stoff
oder zum Erfassen des zweiten Stoffes.
Zum Erfassen der Masse oder Konzentration eines ersten
Stoffes, z.B. einer Feuchte wvie Wasser, der sich in
einem zweiten Stoff befindet, oder der von dem ersten
Stoff unbeeinflußten Messe oder Konzentration des zweiten
Stoffes sind Hochfrequenzschwingkreise der geschilderten
Art bekannt. Es ist dabei, z. B. durch die US-PS 39 79 581,
grundsätzlich bekannt, die Masse der Stoffe
unabhängig voneinander zu erfassen, d. h. ohne daß z. B.
schwankende Feuchtewerte die zu erfassenden Trocken
massen oder umgekehrt schwankende Trockenmassen die zu
erfassenden Feuchtewerte beeinflussen.
Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung der Schwing
kreiselemente im Sinne einer Stabilisierung, insbesondere
gegenüber dem Einfluß veränderlicher Temperaturwerte
und/oder Langzeitdriften.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst,
daß die Kapazität durch einen Kondensator gebildet wird,
dessen Elektroden auf einem Träger aus Keramik oder einem
ähnlichen Stoff aufgebracht sind.
Als besonders geeignet hat sich Trägermaterial herausge
stellt, das ganz oder zu einem großen Teil aus Aluminium
oxyd (Al2 O3) besteht.
Unter dem Begriff "ähnliche Stoffe" werden Stoffe ver
standen, die - wie Quarz - bezüglich des Verlustwinkels
(Tangens Delta), der Dielektrizitätskonstante und der
Ausdehnung wenig abhängig sind von Temperaturschwankun
gen.
Obwohl die Form der Elektroden des Kondensators gemäß der
Erfindung an sich beliebig ist, z. B. aus sich gegenüber
stehenden plattenförmigen Elektroden bestehen kann, ist
für den Anwendungszweck der Feuchteerfassung ein Streu
feldkondensator besonders vorteilhaft. Ein derartiger
Streufeldkondensator gemäß der Erfindung weist vorteil
haft eine ebene Fläche auf, in der die Elektroden ange
ordnet sind.
Als besonders vorteilhaft haben sich gemäß einer Weiter
bildung der Erfindung Elektrodenformen erwiesen, deren
Elektroden kammförmig ineinandergreifen. Wenn der Träger
die Form eines Rechtecks aufweist, so kann die eine Elek
trode die Form von Streifen haben, die entlang der Längs
kanten des Trägers verlaufen. Die Teilelektroden er
strecken sich dann nach innen, wobei sie sich zwischen
den Teilelektroden der anderen Elektrode befinden, die
als Streifen im Mittenbereich des Trägers verläuft, so
daß die Teilelektroden sich nach außen erstrecken. Die
Elektroden bestehen gemäß einer vorteilhaften Ausgestal
tung der Erfindung aus einer vorzugsweise dünnen Metall
schicht im Bereich von 1/100 oder 1/10 mm. Sie können in
an sich bekannter Weise mittels der sogenannten Dick
schicht-Aufbringtechnik aufgedruckt werden. Zur Vermei
dung von Abrieb sind Träger und Elektroden mit einer sehr
dünnen Verschleißschicht, z. B. aus einem Spezialglas,
überzogen, dessen Stärke vorteilhaft ebenfalls in der
Größenordnung 1/100 oder 1/10 mm liegt. Mit einer Elek
trodenform wie vorbeschrieben, können die besonderen
Vorteile ausreichender Kapazität und Streufeldhöhe er
reicht werden. Die Temperatureinflüsse und/oder Langzeit
driften sind minimiert.
Eine gegenüber Temperatureinflüssen und/oder Langzeit
driften ebenfalls sehr stabile Induktivität läßt sich
gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorteilhaft durch
elektrisch leitende Windungen realisieren, die sich auf
einem vorzugsweise zylindrischen Körper aus Keramik oder
einem ähnlichen Stoff (Spulenkörper) befinden. Die Kera
mik ist ebenso wie die Keramik des Streufeldkondensators
gesintert. Dabei können die Windungen aus einer vorzugs
weise dünnen Metallschicht bestehen, aus der zur Trennung
der Leiter voneinander Metall entfernt ist, so daß eine
wendelförmige Leiterbahn entsteht.
Die Elemente des Schwingkreises werden in vorteilhafter
Weise so angeordnet, daß der als Streufeldkondensator
ausgebildete Kondensator, der in Berührung mit den zu
messenden Stoffen kommt, an der Außenseite eines Gehäuses
angeordnet ist, in dem sich der Spulenkörper und die
elektrischen Bauelemente zur Verarbeitung der von dem
Schwingkreis abgegebenen Signale befinden.
Der Schwingkreis gemäß der Erfindung eignet sich beson
ders zum Erfassen der Feuchte (erster Stoff) in einem
organischen Material, z. B. in Tabak, Kaffee, Tee und
dgl.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles
näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Streufeldkondensator
gemäß der Erfindung,
Fig. 2 einen Schnitt nach Linie I-I in Fig. 1 mit
einer Halterung für einen Streufeldkondensator
und einen Spulenkörper,
Fig. 3 eine Seitenansicht des Spulenkörpers mit lei
tenden Windungen in vergrößertem Maßstab.
In Fig. 1 ist ein Streufeldkondensator 1 dargestellt,
dessen sehr dünne metallische Elektroden 2 und 3 auf ei
nem plattenförmigen Träger 4 aus keramischem oder einem
ähnlichen Material (z. B. Quarz) aufgebracht, z. B. in
Dickschicht-Aufbringtechnik aufgedruckt sind. Als kera
misches Trägermaterial eignet sich insbesondere gesinter
tes Aluminiumoxyd (Al2O3), das rein oder mit anderen
Stoffen, z. B. mit Silikaten, gemischt sein kann. Auch
Hartporzellan ist grundsätzlich als Trägermaterial geeig
net. Wesentlich ist, daß das Trägermaterial eine mög
lichst geringe Änderung des Verlustwinkels (Tangens Del
ta), der Dielektrizitätskonstanten oder der Ausdehnung in
Abhängigkeit von Temperaturschwankungen und/oder Lang
zeitschwankungen aufweist. Die Elektrode 2 ist realisiert
durch zwei elektrisch miteinander verbundene Streifen 6
und 7, die entlang der langen Kanten 8 und 9 des recht
eckförmigen Trägers 4 verlaufen. Die Streifen 6 und 7
sind durch Verbindungsstreifen 11 entlang der kurzen
Kanten 12 des Trägers 4 leitend miteinander verbunden.
Von den Streifen 6 und 7 erstrecken sich Einzelelektroden
13 in Richtung des Mittenbereiches 14 der Trägerplatte 4.
In diesem Mittenbereich verläuft die als Streifen 16
ausgebildete Elektrode 3, von der Einzelelektroden 17
sich nach außen in Richtung der Streifen 6 und 7 er
strecken. Die Einzelelektroden 13 und 17 wechseln sich
jeweils ab, so daß die Elektroden 2 und 3 zahnartig in
einandergreifen. Die Elektroden 2 und 3 sind mit einer
hochfrequenten Spannungsquelle verbunden.
In Fig. 2 ist ein Teil eines Gehäuses 21 dargestellt, an
dessen Endflächen 22 der Träger 4 für die Elektroden 2
und 3 des Streufeldkondensators 1 angeklebt ist. Die
Elektroden 2 und 3 sind in Fig. 2 übertrieben stark ge
zeichnet, um sie darzustellen zu können.
Auf einem Absatz 23 des Gehäuses 21 ist eine Platine 24
befestigt, die einen Spulenkörper 26 des Schwingkreises
trägt. Der Spulenkörper nebst Windungen, von dem Fig. 3
Einzelheiten zeigt, soll ähnlich stabil bezüglich Ver
lustwinkel, Dielektrizitätskonstante und Ausdehnung bei
schwankenden Temperaturen und/oder Langzeitschwankungen
sein wie der Streufeldkondensator. Zu diesem Zweck be
steht der Spulenkörper 26 ebenfalls aus gesinterter Kera
mik. Seine Oberfläche ist metallisiert. Die leitenden
Windungen 27 sind aus der metallischen Oberfläche 27 a
durch wendelförmiges Entfernen von leitendem Material
gebildet.
Die zur Verarbeitung in an sich bekannter Weise verwende
ten charakteristischen Größen des Schwingkreises, der von
einer Hochfrequenzquelle beaufschlagt wird, gelangen zu
einer elektrischen Auswertanordnung 28, in der der Meß
wert für die Feuchte (erster Stoff) oder die Trockenmasse
(zweiter Stoff) des zu erfassenden Materials nach bekann
ten Verfahren (z. B. gemäß US-PS 39 79 581) gebildet
wird. Das Ausgangssignal wird dann an Ausgang 29 der Aus
wertanordnung 28 abgegeben.
Claims (11)
1. Hochfrequenzschwingkreis, bestehend aus einer Kapazi
tät und einer Induktivität, zum Erfassen der Masse oder
Konzentration eines ersten Stoffes, der zusammen mit
einem zweiten Stoff, mit dem er in Verbindung steht oder
als Mischung vorliegt, das Dielektrikum der Kapazität
bildet, insbesondere zum Erfassen der Feuchte (erster
Stoff) in dem zweiten Stoff oder zum Erfassen des zweiten
Stoffes, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapaziät durch
einen Kondensator (1) gebildet wird, dessen Elektroden
(2, 3) auf einem Träger (4) aus Keramik oder einem ähnli
chen Stoff aufgebracht sind.
2. Schwingkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß als Kondensator ein Streufeldkondensator mit vorzugs
weise ebener Fläche vorgesehen ist.
3. Schwingkreis nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Elektroden (13, 17) des Kondensa
tors (1) kammförmig ineinandergreifen.
4. Schwingkreis nach einem oder mehreren der vorherge
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger
(4) die Form eines Rechtecks aufweist, daß eine Elektrode
(2) die Form von Streifen (6, 7), von denen sich Teil
elektroden (13) nach innen erstrecken, im Bereich der
langen Kanten (8) hat, und daß die andere Elektrode (3)
die Form eines Streifens (16), von dem sich Teilelektro
den (17) nach außen erstrecken, im Mittenbereich (14) des
Trägers hat.
5. Schwingkreis nach einem oder mehreren der vorherge
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elek
troden (2, 3) aus vorzugsweise dünnen Metallschichten,
die auf dem Träger aufgebracht sind, bestehen.
6. Schwingkreis nach einem oder mehreren der vorherge
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elek
troden und der Träger mit einer dünnen Verschleißschicht,
insbesondere einer Glasur, überzogen sind.
7. Schwingkreis nach einem oder mehreren der vorherge
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Induk
tivität von elektrisch leitenden Windungen (27) gebildet
wird, die sich auf einem vorzugsweise zylindrischen Kör
per (26) aus Keramik oder einem ähnlichen Stoff (Spulen
körper) befinden.
8. Schwingkreis nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Windungen (27) aus einer vorzugsweisen dünnen
Metallschicht bestehen, aus der zur Trennung der Leiter
voneinander Metall entfernt ist.
9. Schwingkreis nach einem oder mehreren der vorherge
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der als
Streufeldkondensator (1) ausgebildete Kondensator, der in
Berührung mit den zu messenden Stoffen kommt, an der Au
ßenseite eines Gehäuses (21) angeordnet ist, in dem sich
der Spulenkörper (26) und die elektrischen Bauelemente (28)
zur Verarbeitung der von dem Schwingkreis abgegebenen Si
gnale befinden.
10. Schwingkreis nach einem oder mehreren der vorherge
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der
Schwingkreis zum Erfassen der Feuchte (erster Stoff) in
einem organischen Material vorgesehen ist.
11. Schwingkreis nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich
net, daß das organische Material aus einem Stoff der Nah
rungs- oder Genußmittelindustrie (z. B. Tabak, Kaffee,
Tee) besteht.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: HAUNI MASCHINENBAU AG, 21033 HAMBURG, DE |
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D2 | Grant after examination | ||
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |