DE938623C - Registriergeraet fuer elektrische Kapazitaeten - Google Patents

Description

• Registriergerät für elektrische Kapazitäten Eine Reihe physikalischer und chemischer Vorgänge lassen sich durch Änderung von Kapazitäten messend verfolgen. Als physikalische Beispiele seien die Zustandsgrößen Druck und Temperatur genannt, der Flüssigkeitspegel in einem Behälter oder mechanische Verschiebungen bzw. Drehungen.
• In chemischer Hinsicht äußern sich Änderungen in der Zusammensetzung eines Flüssigkeitgemisches durch Variation seiner D ielektrizitätskonstanten und können kapazitiv erfaßt werden. Ferner lassen sich gewisse Reaktionen, insbesondere in der organischen Chemie an Hand der Dielektrizitätskonstanten überwachen. Da sowohl rasch verlaufende, als auch langwierige Vorgänge zu messen sind, besteht an direkt anzeigenden, nach Möglichkeit schreibenden Kapazitätsmeßgeräten groß es technisches Interesse.
• Zur Aufzeichnung von Kapazitätsänderungen sind Brückenschaltungen bekannt, bei denen das Meßobjekt mit einem veränderbaren Kondensator verglichen wird. In zahlreichen Fällen kann man sich auf die Bestimmung der Kapazität beschränken und den Verlustfaktor außer acht lassen. Hier empfehlen sich wegen ihrer Einfachheit und ihrer leichten Handhabung Schaltungen mit Differentialtransformatoren.
• Es ist grundsätzlich möglich, die benutzten Brücken- oder Differenzschaltungen durch Servo-Mechanismen zu ergänzen, die den Abgleich selbsttätig vornehmen und gleichzeitig für die Aufzeichnung der Meßwerte sorgen. Diesem Bedürfnis kommt das Registriergerät für elektrische Kapazitäten, bei dem das Meßobjekt in einer Brückenschaltung oder mit Hilfe eines Differentialtrans- formators mit einem veränderbaren Kondensator verglichen wird, entgegen. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Verstellweg des Vergleichskondensators mit der periodischen Bewegung eines Schreibstiftes gekoppelt ist, weicher jedesmal bei Abgleich der Brücke mit Hilfe einer Verstärlerschaltung und eines Differentiationsgliedes unter der Einwirkung eines elektrischen Impulses steht der auf dem Registrierpapier eine der Kapazität entsprechende Markierung gibt. Der mit dervorliegenden Erfindung beschrittene Weg zur Registrierung weicht also insofern von den angeführten Beispielen ab, als der Abgleich der Meßschaltung nicht von Hand herbeigeführt wird oder Beharrungszustand eines Regelvorganges ist, sondern ein rasch durchlaufenes Stadium einer periodischen Bewegung darstellt. Das neue Registriergerät arbeitet nach folgendem Prinzip: Das Meßobjekt M wird mit Hilfe eines D ifferentialtransformtators D (vgl.
• Abb. I) oder in einer Brückenschaltung (vgl.Abb. ) mit einem veränderbaren Kondensator K verglichen, dessen Kapazität sich mit seinem Verstellweg stetig und reproduzierbar ändert. Die Schaltung ist mit einer - möglichst hochfrequenten - Wechselspannung gespeist. Im allgemeinen tritt zunächst eine Diagonaispannung Ud auf, die einen abgestimmten Verstärker V zugeführt und an dessen Ausgang phasenabhängig gleichgerichtet wird.
• Durch die letzte Verstärkerstufe wird eine Amplitudenbegrenzung vorgenommen. Laßt man die Vergleichskapazität, die ein Dreh- oder Plattenkondensator sein kann, von einem niedrigen Wert aus anwachsen, so tritt zunächst eine negative Gleichspannung auf, die wegen der Begrenzung der Amplitude einige Zeit konstant bleibt und in steilem Anstieg einen positiven, ebenfalls konstanten Wert erreicht, wenn die Kapazität des Vergleichskondensators diejenige des Objektes überholt. In dem Augenblick des. Abgleichs geht die Ausgangsspannung durch Null. Die Abb. 3 veranschaulicht den dementsprechenden Spannungsverlauf. Mit Hilfe eines Differenziergliedes, bestehend aus einem Kondensator C und einem Widerstand R läßt sich aus der dargestellten Funktion ein Spannungsstoß ableiten, welcher in einer nachgeschalteten Stufe mit einer gittergesteuerten Gasentladungsröhre Th einen Kippvorgang einleitet. So entsteht im Ausgang ein kräftiger elektrischer Impuls, der in an sich bekannter Weise dazu verwendet wird, mit Hilfe eines bewegbaren Schreibstiftes St durch Funkenbildung eine Markierung auf dem Registrierpapier P zu erzeugen. Damit die Lage dieses Punktes und die Meßgröße einander zugeordnet sind, wird der veränderbare Kondensator mit dem Schreibstift gekoppelt. Dies kann z. B. dadurch geschehen, daß man mit dem periodisch hin- und herlaufenden Stift die eine Elektrode eines Plattenkondensators mechanisch verbindet, die in gleichbleibendem Abstand an einer Gegenelektrode zunehmender Breite entlang läuft. An der Stelle, wo die registrierende Kapazität gleich der Meßkapazität ist, entsteht ein Punkt auf dem Diagrammpapier. Durch Wahl des Brückenverhältnisses läßt sich die Meßanordnung an verschiedene Zwecke anpassen. Da man die Form der festen Elektrode des Vergleichskondensators willkürlich gestalten - kann, lassen sich außer lineare auch logarithmische, hyperbolische oder andersartige Maßstäbe verwirklichen. Ähnlich wie bei anderen Punktschreibern können auch beim vorliegenden System mehrere Vorgänge gleichzeitig aufgenommen werden.
• Da sich die aufgezeichneten Kurven hinsichtlich Farbe und Punktabstand nicht unterscheiden, wird zur Kennzeichnung folgendes Verfahren angew endet: Ein mehrstelliger Umschalter sorgt dafür, daß in gewissen Zeitabständen statt einer bestimmten Meßstelle zimmer eine feste Kapazität willkürlicher Größe eingeschaltet wird. Diese Kapazität hat für jede Meßstelle einen bestimmten Wert. In diesem Augenblick wird also nicht der Meßwert aufgezeichnet, welcher dem Kurvenverlauf entspricht, sondem der Wert des Ersatzkondensators, dessen Diagrammpunkt auf ein bestimmtes Feld des Diagrammpapiers fällt. Somit hat die aufgenommene Kurve in gewissen Zeitabständen eine Lücke. Man sucht die fehlenden Punkte auf und findet sie in einer bestimmten Entfernung vom Nullpunkt wieder, die für die betreffende Meßstelle charakteristisch ist (z. B. 3 cm für Meßstelle 3, 7 cm für Meßstelle 7 usf.). Da man die Ordinaten der jeweils herausfallenden Punkte gleichmäßig auf die Papierbreite verteilen kann, sind Verwechslungen praktisch ausgeschlossen. pATEN-TANSPRoCHE: 1. Registriergerät für elektrische Kapgzitä,ten, bei dem das Meßobjekt in einer Brückenschaltung oder mit Hilfe eines Differentialtransformotors mit einem veränderbaren Kondensator verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellweg des Vergleichskondens ators mit der periodischen Bewegung eines Schreibstiftes gekoppelt ist, welcher jedesmal bei Abgleich der Brücke mit Hilfe einer Verstärkerschaltung und eines D ifferentiationsgliedes unter der Einwirkung eines elektrischen Impulses steht, der auf dem Registrierpapier eine der Kapazität entsprechende Markierung gibt.
• 2. Kapazitäts - Registriergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete Verstärkeranordnung aus einem abgestimmten Hochfrequenzverstärker mit nachfolgender phasenabhängiger Gleichrichtung sowie einem aus einer Kondensatorwiderstandskombination gebildeten Differenzierglied und einer Stufe mit einer gittergesteuerten Gasentladungsröhre besteht.
• 3. Kapazitäts - Registriergerät nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichskondens ator aus einem Drehko,ndensator oder Plattenkondensator besteht, dessen Kennlinie eine Ordinatenteilung nach einer gewünschten Funktion erlaubt.

Claims (1)

1. 4. Kapazitäts-Registriergerät nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach jeder Periode auf eine andere Meßstelle umschaltbar ist, und auf diese Weise gleichzeitig mehrere Diagramme aufnehmbar sind.

   5. Kapazitäts-Registriergerät nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von Zeit zu Zeit statt einer bestimmten Meßstelle eine Festkapazität einschaltbar ist, wodurch in der registrierenden Kurve eine Lücke entsteht, deren Punkte sich in einem bestimmten Feld des Diagramms finden lassen und so die Identifizierung der Kurve ermöglichen.

   Angezogene Druckschriften: ATM V 353I-2; O. Zinke, »Hochfrequenzmeßtechnik«, 2. Auflage, I947, 5. Hirtel-Verlag, Spt., S. I3I u. 133.