DE723931C - Kapazitaetsmessbruecke mit Nullinstrument, insbesondere zur Inhaltsbestimmung von Brennstofftanks auf Flugzeugen - Google Patents

Kapazitaetsmessbruecke mit Nullinstrument, insbesondere zur Inhaltsbestimmung von Brennstofftanks auf Flugzeugen

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DE723931C
DE723931C DES135106D DES0135106D DE723931C DE 723931 C DE723931 C DE 723931C DE S135106 D DES135106 D DE S135106D DE S0135106 D DES0135106 D DE S0135106D DE 723931 C DE723931 C DE 723931C
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DE
Germany
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instrument
measuring bridge
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zero
measuring
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Expired
Application number
DES135106D
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English (en)
Inventor
Dipl-Ing Erich Freystedt
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Siemens APP und Maschinen GmbH
Original Assignee
Siemens APP und Maschinen GmbH
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Publication date
Application filed by Siemens APP und Maschinen GmbH filed Critical Siemens APP und Maschinen GmbH
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22Indicating 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
    • G01F23/26Indicating 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 variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields
    • G01F23/263Indicating 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 variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields by measuring variations in capacitance of capacitors
    • G01F23/266Indicating 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 variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields by measuring variations in capacitance of capacitors measuring circuits therefor

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Description

  • Kapazitätsmeßbrücke mit Nullinstrument, insbesondere zur Inhaltsbestimmung von Brennstofftanks auf Flugzeugen Die Erfindung bezieht sich auf eine Kapazitätsmeßbrücke mit Nullinstrument, insbesondere zur Inhaltsbestimmung von Brennstofftanks auf Flugzeugen. Hierbei wird in einer Differentialschaltung eine in Abhängigkeit von der Flüssigkeitsmenge sich ändernde Meßkapazität mit einer einstellbaren elektrischen Vergleichsgröße an einem Nullinstrument verglichen.
  • Als besonders geeignete Meßschaltung hierfür ist eine kapazitive Differentialmeßbrücke in Verbindung mit einer kapazitiven Gleichrichterbrücke bekannt, deren prinzipieller Aufbau in Fig. I dargestellt ist. Beide Brücken werden über den übertrager U1 von einer Wechselstromquelle gespeist. In dem einen Zweig der Meßbrücke liegt die Meßkapazität Cx, die ein im Flüssigkeitsbehälter in Form einer Sonde angeordneter Kondensator sein kann, dessen Dielektrikum von der Flüssigkeit selbst gebildet wird. Die in dem anderen Brückenzweig liegende Vergleichsgröße ist ein normaler Drehkondensator C.
  • Die Gleichrichterbrücke enthält das Nullinstrument J. Die Differentialmeßbrücke befindet sich im Gleichgewicht, wenn die Sonden kapazität Cx gleich der Vergleichskapazfrät C, ist, was durch Verändern der letzteren erreichbar und am Nullinstrument J erkennbar ist. Die Stellung des Drehkondensators gibt dann unmittelbar ein Maß für den Inhalt des Behälters.
  • Das Null instrument J und der Abgleichkondensator C, werden des Ablesens wegen getrennt von der übrigen Meßanordnung, beispielsweise im Instrumentenbrett eines Luftfahrzeuges, angeordnet und zweckmäßig zu einem Gerät zusammengefaßt, wobei jedem Anzeigeorgan eine besondere Skala zugeordnet ist. Diese Anordnung hat nun den Nachteil, daß die Einstellung bzw. Ablesung durch die Notwendigkeit der gleichzeitigen Beobachtung beider Skalen erschwert ist.
  • Die Erfindung bezweckt, diesen Nachteil dadurch auszuschalten, daß für beide Anzeigeorgane nur eine gemeinsame Skala vorhanden ist. Dies wird erfindungsgemäß durch die Vereinigung des die Brücke abgleichenden Schaltelementes mit dem Nullinstrument in der Weise erreicht, daß gemeinsam mit dem Schaltelement das normalerweise feststehende System des Nullinstrumentes verdrehbar ist und die beiden Anzeigeorgane über derselben Skala spielen, derart, daß sie bei Abgleich der Brücke zur Deckung gebracht, die zu messende Kapazität an der gemeinsamen Skala anzeigen.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen die Fig. 2 und 3, wobei Fig. 2 einen Längsschnitt und Fig. 3 eine Vorderansicht des Gerätes darstellt.
  • In einem Gehäuse I wird ein Drehkondensator 2 mit Hilfe eines Bolzens 3 und einer Mutter 4 zwischen zwei Platten 5 und 6 gehalten, die ihrerseits durch einen Bolzen 7 und eine Mutter 8 sowie die bereits erwähnten Bolzen 3 und Mutter 4 an dem Gehäuse I befestigt sind. Uber Leitungen g und. Io und einen Steckanschluß 1 1 ist der Kondensator mit der Meßbrücke verbunden. Der verstellbare Teil des Kondensators 2 ist mit seiner Drehachse 12 in den Platten 5 und 6 gelagert.
  • Durch eine Zwischenwand 13 getrennt ist weiter in dem Gehäuse I ein Nullinstrument Iß vorhanden. Es ist über ein Winkelstück I5 an einer Platte I6 befestigt, die mit ihrem Umfang drehbar am Gehäuse 1 geführt ist.
  • Äußerdem ist sie mit ihrer Drehachse 17 in der Zwischenwand 13 gelagert. Als Nullinstrument wird zweckmäßig ein Drehspulinstrument, wie auch in Fig. 2 dargestellt, benutzt. Zwischen den Polen des permanenten Magneten ist ein eine Wicklung tragendes Rähmchen drehbar um seine Achse 18 gelagert. Die mittelpunktsangezapfte Wicklung des Rähmchens ist an die Gleichrichterbrücke der WIeßschaltung angeschlossen. Die Stromzuführung geschieht über einen am Gehäuse I sitzenden Steckanschluß I9, von dem ein Kabel 20 mit drei Leitungen zu den außenliegenden und am Gehäuse befestigten Enden dreier Spiralfedern 2I, 22 und 23 führt. Die inneren Enden der Spiralfedern sind fest mit der Drehachse 17 verbunden und über Leitungen an die außenliegenden Enden weiterer Spiralfedern 24, 25 und 26 angeschlossen.
  • Diese Spiralfedern sind mit ihren äußeren Enden an einem von der Platte I6 getragenen Arm 27 und mit ihren inneren Enden an der Drehachse I8 befestigt. Von hier führen dann die Anschlüsse zu der Wicklung des Rähmchens.
  • Der Antrieb des Drehkondensators 2 erfolgt durch einen an der Vorderwand des Ge häuses sitzenden Drehknopf 28. Dieser ist mit seiner Drehachse 29 im Gehäuse gelagert und treibt über ein Ritzel 30 ein Zahnrad 31 an, das zusammen mit einem Zahnrad 37 fest auf einer drehbar in der Zwischervand I3 gelagerten Welle 33 angeordnet ist. Das Zahn rad 32 kämmt mit einem lose auf der Welle I7 sitzenden Zahnrad34, welches über einen Mitnehmerstift 35 mit einem an der Drehadlse 12 des Kondensators 2 befestigten Teil 36 zusammenarbeitet. Das Zahnrad 3I treibt ein fest mit der Welle I7 verbundenes Zahnrad 37 an, wodurch die Platte I6 und damit das Nullinstrument 14 verdreht werden. Diese Verdrehung wird durch einen an dem normalerweise feststehenden System (permanenter Magnet) des Null instrumentes oder, wie in dem dargestellten Fall, an einem zur Abschirmung vorgesehenen, das Null instrument umschließenden Mantel 38 befestigten Zeiger 39 angezeigt. Gemeinsam mit einem im wesentlichen konzentrisch zu ihm angeordneten und von dem drehbaren System (Rähmchen) des Nullinstrumentes gesteuerten Zeiger 40 spielt der Zeiger 39 über einer Skalenscheibe 4X.
  • Durch eine Schauscheibe42 kann ihre Stellung an der Skala abgelesen werden.
  • Die Bedienung des erfindungsgemäßen Gerätes geschieht auf folgende Weise: Es sei hierzu angenommen, daß die Meßbrücke nicht abgeglichen ist, was die in Fig. 3 dargestellten Zeigerstellungen hervorgerufen hat. Es wird dann mit Hilfe des Knopfes 28 und dem von ihm betätigten Getriebe 29 bis 37 sowohl der Kondensator 2 als auch die Platte I6 mit dem darauf befestigten Nullinstrument 14 z-erstellt, und zwar so, daß der Zeiger 39 nach rechts auszuwandern beginnt. Gleichzeitig wird durch die Verstellung des Kondensators dessen Kapazität dem gerade vorhandenen Wert der Meßkapazität immer mehr angeglichen, so daß der in der Rähmchenwicklung des Nullinstrutnentes fließende Strom kleiner wird und der Zeiger 40 dem Zeiger 39 entgegenwandert. Sind beide Zeiger in Deckung, ist die Brücke abgeglichen, und ihre übereinstimmende Stellung ist ein Maß für den Inhalt des Flüssigkeitsbehälters und kann an der geeichten Skala 41 sofort abgelesen werden.
  • Diese erfindungsgemäße Anordnung bietet somit eine klare, übersichtliche und leichte Ablesung. Ein weiterer Vorteil ist mit der Verwendung des durch den Drehknopf 28 betätigten Getriebes verbunden. Es ist nämlich möglich, die Einstellung des Drehknopfes mit verschiedener Übersetzung auf den Kondensator und das Nullinstrument zu geben, so daß der maximale Verstellbereich des Drehkondensators, der bekanntlich I800 beträgt, bei dem Nullinstrument beispielsweise auf 2700 ausgedehnt werden kann. Die hiermit gewonnene Vergrößerung der Ableseskala trägt wesentlich zur Erhöhung der Meß- bzw.
  • Ablesegenauigkeit bei.
  • Auch ist es nicht immer erforderlich, zur Ablesung des Flüssigkeitsinhaltes die beiden Zeiger in Deckung zu bringen. Bei einer Zeigerstellung, wie sie z. B. Fig. 3 zeigt, kann einfach durch Mittelung die vorhandene Flüssigkeitsmenge bestimmt werden, ein Wert, der in den meisten Fällen hinreichend genau sein dürfte. Da aber bekanntlich die meisten Meßinstrumente, so auch das verwendete Drehspulinstrument, nur einen Ausschlagbereich von go0 besitzen, sind an dem Zeiger 39 Begrenzungsmarken 43 und 44 vorgesehen. Sobald der Zeiger 40 an einer dieser Marken steht, ist dies dann ein Zeichen, daß diese Stellung kein Maß für den in Wirklichkeit durch das Meßinstrument fließenden Meßstrom zu sein braucht und demzufolge ein Abgleich der Meßbrücke mit Hilfe des Knopfes 28 jetzt unbedingt erfolgen muß.
  • Das nicht immer notwendige Indeckungbringen der beiden Zeiger hat noch den Vorteil, daß aus der Differenz der ,Zeigerstellungen sich unmittelbar der Flüssigkeitsverbrauch für eine bestimmte Zeit ablesen läßt.
  • Damit ist eine ständige Überwachung des normalerweise zu erwartenden Flüssigkeitsverbauches gegeben und ein zu großer Verbrauch sofort feststellbar.
  • Zur Erhöhung der Ablesegenauigkeit ist es zweckmäßig, nur die Enden der beiden Zeiger sichtbar über der Skalenscheibe spielen zu lassen. Die übrigen Teile werden beispielsweise durch eine Maske 45 abgedeckt, die auf der Schauscheibe 42 aufgemalt sein kann.
  • Selbstverständlich kann sie aber auch aus einem besonderen Körper bestehen. Schließlich ist es noch möglich, die in dem Ausführungsbeispiel zur Stromübertragung von einem festen zu einem beweglichen Teil verwendeten Spiralfedern 21 bis 26 durch Schleifringe o. dgl. zu ersetzen.
  • Die erfindungsgemäße Anordnung kann mit dem gleichen Vorteil verwendet werden, wenn an Stelle des als Sonde ausgebildeten Meßkondensators ein auf das Gewicht der Flüssigkeitsmenge ansprechender druckabhängiger Widerstand, z. B. ein Druckkondensator, tritt.
  • Ebenso ist die Erfindung auch anwendbar, wenn die Vergleichsgröße durch einen festen Kondensator gebildet wird und der Brückenabgleich mittels eines in demselben Brückenzweig liegenden, stetigveränderbaren und mit dem Übertrager U, gekuppelten Spannungsteilers erfolgt. Hierbei hat man noch den besonderen Vorteil, daß der Spannungsteiler unmittelbar mit dem Nullinstrument gekuppelt werden kann, da er ohne weiteres mit einem Einstellbereich über 2700 ausbildbar ist. Die Zwischenschaltung eines Getriebes ist hierbei somit überflüssig.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Kapazitätsmeßbrücke mit Nullinstrument, insbesondere zur Inhaltsbestimmung von Brennstofftanks auf Flugzeugen, ge kennzeichnet durch die Vereinigung des die Brücke abgleichenden Schaltelements mit dem Nullinstrument in der Weise, daß gemeinsam mit dem Schaltelement das normalerweise feststehende System des Nullinstrumentes verdrehbar ist und die beiden Anzeigeorgane über derselben Skala spielen, derart, daß sie bei Abgleich der Brücke zur Deckung gebracht, die zu messende Kapazität an der Skala anzeigen.
  2. 2. Meßbrücke nach Anspruch I mit einem Drehkondensator als abgleichendes Schaltelement, dadurch gekennzeichnet, daß die vorzugsweise durch ein Handbedienungsorgan erfolgende Einstellung des Drehkondensators durch Zwischenschaltung eines Getriebes vergrößert auf das Null instrument gegeben wird.
  3. 3. Meßbrücke nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem normalerweise feststehenden System des Null instrumentes fest verbundene Anzeigeorgan (39) konzentrisch zu dem vom drehbaren System betätigten Anzeigeorgan angeordnet ist.
  4. 4. Meßbrücke nach Anspruch I und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigeorgan (39) des normalerweise feststehenden Systems mit den Ausschlagbereich des Anzeigeorgans (40) des drehbaren Systems anzeigenden Begrenzungsmarken (43, 44) versehen ist.
  5. 5. Meßbrücke nach Anspruch I und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß im Ablesefeld eine nur die Enden der Anzeigeorgane (39 und 40) freilassende Abdeckmaske (45) angeordnet ist.
DES135106D 1938-12-22 1938-12-22 Kapazitaetsmessbruecke mit Nullinstrument, insbesondere zur Inhaltsbestimmung von Brennstofftanks auf Flugzeugen Expired DE723931C (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3030576A (en) * 1958-04-24 1962-04-17 Tno Circuit for measuring self-inductances and capacitances and changes thereof
US3218548A (en) * 1965-11-16 Null-balance bridge circuit with diode gating means

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US3218548A (en) * 1965-11-16 Null-balance bridge circuit with diode gating means
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