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Einrichtung zum Auswerten einer Zustands änderung, insbesondere zum
Anzeigen des Füllungsgrades von Vorratsbehältern aller Art
Die Erfindung betrifft
eine Einrichtung zum Auswerten einer Zustandsänderung, insbesondere zum Anzeigen
des Füllungsgrades von Vorratsbehältern aller Art, vorzugsweise Bunkern, Silos,
die ein Elektronenschaltrohr enthält, das mit einem Fühlorgan in Verbindung steht
und bei der durch das Fühlorgan festgestellten Zustandsänderung eine Anzeigevorrichtung
oder eine Steuerung betätigt wird.
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Derartige Einrichtungen sind grundsätzlich bekannt. Hiervon unterscheidet
sich die Erfindung vor allen Dingen dadurch, daß eine mit der Stromquelle verbundene
Spule bzw. ein Relais mit zwei im Gegentakt zueinander geschalteten Wicklungen vorgesehen
ist, die über zwei durch einen Trimmer miteinander verbundene Schwingungskreise
I und II, von denen der eine das Fühlorgan enthält, mit dem Elektronenschaltrohr
verbunden sind. Dabei wird vorteilhaft als Elektronenschaltrohr eine - Hochfrequenzröhre
mit langer Lebensdauer verwendet, die als selbsterregendeOszillatorröhre geschaltet
ist.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung ist der Schwingungskreis I über
einen Trimmer veränderlich an den Anodenkreis angeschlossen, der so eingestellt
wird, daß im Resonanzfall der Schwingungskreis II gerade noch vom Schwingungskreis
I
erregt wird und das Elektronenschaltrohr zum Schwingen kommt.
Ein Teil der Schwingungsenergie des Schwingungskreises II wird über einen Kopplungskondensator
dem Steuergitter der Röhre zugeführt. Hierdurch bleibt der Schwingungszustand erhalten.
Gleichzeitig erzeugt diese rückgekoppelte Energie infolge. der Gleichrichterwirkung
des Steuergitters eine negative Gittervorspannung, die einen starken Rückgang des
Anodenstromes bedingt. Wird der elektrische Zustand des Schwingungskreises II in
irgendeiner Weise geändert, z. B. durch Verändern der Kapazität des Fühtorgans,
der Induktivität, durch Anlegen eines Widerstandes oder durch eine Vereinigung dieser
Möglichkeiten, dann wird dieser Schwingungskreis verstimmt, gedämpft, oder aber
es erfolgt beides gleichzeitig, und die Schwingungen des Elektronenschaitrohres
reißen ab. In einem solchen Falle reicht die rückgekoppelte Energie nicht mehr aus,
die Schwingungen des Elektrcnenschaltrohres aufrechtzuerhalten. Somit geht auch
die Gittervorspannung gegen Null zurück, und der Anodenstrom steigt auf seinen maximalen
Wert an. Diese Anodenstromänderungen werden dem vorstehend genannten Relais zugeführt
und können über das Relais zum Auslösen von Schaltvorgängen beliebiger Art dienen.
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Wenn der Trimmer fest angezogen wird, dann ist eine größere Änderung
des Schwingungskreises II notwendig, um den Schwingungsvorgang zu unterbrechen.
Die Schwingungsamplitude ändert sich jedoch sohon bei der geringsten Veränderung
des Schwingungskreises II, was auch ein Schwanken des Anodenstromes zur Folge hat.
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Die vorstehend erwähnte Änderung des elektrischen Zustandes des Schwingungskreises
II und die dadurch bewirkte Beeinflussung des Schwingungskreises I, durch den der
Schaltvorgang bewirkt wird, kann grundsätzlich auf folgende Arten vor sich gehen:
I. Durch Veränderung des Ohmschen Widerstandes des Fühlorgans, 2. durch Veränderung
des induktiven Widerstandes des Fühlorgans und 3. durch Veränderung des kapazitiven
Widerstandes des Fühlorgans.
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Die unter I. erwähnte Änderung erfolgt nur dann, wenn eine direkte
Berührung des Füllgutes mit dem Fühler eintritt. Das Füllgut muß also in diesem
Falle mindestens eine beschränkte elektrische Leitfähigkeit ausweisen.
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Nun gibt es aber Güter, die eine so geringe elektrische Leitfähigkeit
haben, daß eine Stromleitung über das Fühlorgan nicht stattfindet. Auch dann arbeitet
die Einrichtung nach der Erfindung einwandfrei, was durch die Veränderung des induktiven
Widerstandes des Fühlorgans bedingt ist.
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In einem solchen Falle können ähnlich wie bei einem Kondensator, zwei
im Abstand sich gegenüberstehende Platten als Fühlorgan vorgesehen werden, von denen
die eine geerdet und die andere mit dem Schwingungskreis II verbunden ist. Zwischen
diese beiden Platten wird dann das zu untersuchende Material geschüttet, welches
nicht leitend ist und damit den Hochfrequenzstrom zwischen den Platten unterbricht,
wodurch sein Gleichgewicht gestört wird. Diese Einrichtung kann auch z. B. zum Bestimmen
des Feuchtigkeitsgehaltes, des Korndurchmessers usw. verwendet werden. Bei Feuchtigkeitsänderung
ändert sich die Kapazität des Schwingungskreises II und damit der Ausschlag eines
Meßinstrumentes, welches in Feuchtigkeitsgraden geeicht ist und mit der Einrichtung
in Verbindung steht.
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Die weiter vorstehend unter 3 genannte Änderung des kapazitiven Widerstandes
des Fühlorgans wird durch Beeinflussung der aufgeladenen Strommenge durch Nähern
des Gutes bewirkt.
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Die Einrichtung nach der Erfindung eignet sich insbesondere als Bunkerstandsanzeiger.
In einem solchen Falle wird vorteilhaft ein Fühler kapazitätsarm in den Bunker eingebracht.
Im Bunker wird eine Elektrode (Kugel) an diesem Fühler befestigt.
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Je nach der Art des Füllgutes und der Art der Anzeige wird die Frequenz
eingestellt. Bunkermessungen mit Voll- und Leeranzeige erfolgen mit Hilfe des Relais,
während Messungen als kontinuierlich anzeigender Bunkerstandsanzeiger mit einem
Milliamperemeter vorgenommen werden.
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Die Einrichtung nach der Erfindung läßt sich auch zur Steuerung beliebiger
Schaltvorgänge, beispielsweise bei Verpackungsmaschinen, verwenden, wenn an Stelle
des Fühlorgans eine Photozelle benutzt wird. Photozellen haben einen vom auffallenden
Licht abhängigen Innenwiderstand. Die Anpassung erfolgt über eine Kapazität, da
die Photozelle eine Anodenspannung benötigt. Der Widerstand im Anodenkreis bleibt
durch den Abgleich ohne Einfluß auf die Resonanz der beiden Schwingungskreise I
und II. Trifft ein Lichtstrahl auf die Zelle, so wird diese leitend. Damit wird
ein Kondensator zum Schwingungskreis II parallel geschaltet, und das .Relais spricht
an. Die Anordnung hat den Vorteil sehr hoher Lichtempfindlichkeit.
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Bei Temperaturmessungen kann an Stelle einer Photozelle auch ein
stark von der Temperatur abhängiger Widerstand verwendet werden, der in eine Brückenschaltung
eingebaut ist. Auch hier wird bei Brückenverstimmung durch Temperaturschwankungen
wieder der Schwingungskreis II durch den vorgeschalteten Kondensator beeinflußt
und das Relais wirksam.
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In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform eines Schaltschemas
- der Einrichtung nach der Erfindung schematisch dargestellt.
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Bei dieser Einrichtung kommt eine. Hochfrequenzröhre 13 mit langer
Lebensdauer zur Anwendung.
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Der Netztransformator I liefert die für die Anodenspannung erforderliche
Wechselspannung von I IO V und die dem Anodenstrom angepaßte Heizspannung von 6,25
V. Hinter dem Gleichrichter 2 ist an dem Kondensator 3 eine Spannung von I50 V vorhanden.
Der Widerstand 4 dient zum Sieben der Gleichspannung und zum Anpassen des Anodenstromes.
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Hinter diesem Widerstand 4 befindet sich ein weiterer Kondensator
5. Hierauf folgt ein Relais 6,
das zwei Wicklungen besitzt, die
im Gegentakt geschaltet sind. Die eine Wicklung wird dabei vom Anoden- und die andere
vom Schirmgitterstrom durchflossen. Im Ruhezustand ist der Anodenstrom wesentlich
größer als der Schirmgitterstrom. Im Schwingungszustand sind jedoch beide Ströme
nahezu gleich, so daß das vorher geschlossene Relais mit Sicherheit abfällt. Die
hinter dem Relais sitzenden Widerstände 7, 8 sind Anpassungswiderstände. Die darauffolgenden
Kondensatoren 9, 10 haben die Aufgabe, den Strom nochmals zu glätten und die Hochfrequenz
.kurzzuschließen. Die dann folgende Hochfrequenzdrossel II und der daran sich anschließende
Widerstand 12 bilden den Hochfrequenzaußenwiderstand des Elektronenschaltrohres
13. Ein Teil der Hochfrequenzspannung wird über den Kondensator 14 auf den Schwingungskreis
I zurückgeführt, der aus einem Trimmehr 15 mit parallel geschalteter Spule i 6 besteht.
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Im Resonanzfall gibt dieser Schwingungskreis I über einen Trimmer
I7 Hochfrequenzspannung an einen zweiten Schwingungskreis II ab, der dann ebenfalls
schwingt. Dieser zweite Schwingungskreis II wird aus einem Trimmer I8, einer parallel
dazu geschalteten Spule 19 und dem Fühlorgan 20 gebildet und ist über einen Kondensator
21 und einen Widerstand 22 mit dem Steuergitter des Elektronenschaltrohres I3 verbunden.
Verändern sich die elektrischen Werte des Fühlorgans 20 durch Berührung mit dem
Füllgut, so werden die, Schwingungen des zweiten Kreises II unterdrückt bzw. gestört.
Damit reißen die Schwingungen in dem Elektronenschaltrohr I3 ab. Die Gittervorspannung
fällt weg, und der Anodenstrom steigt an.
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Das Gleichgewicht der beiden sich in ihren Wirkungen aufhebenden Wicklungen
des Relais 6 wird gestört, und das Relais zieht an. Der Relaisfedersatz schaltet
die Signallampen auf den zum Bunkerstandsanzeiger gehörenden Signalschrank um oder
betätigt irgendeine andere Anzeigevorrichtung.
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Der Schalter mit der Kontaktbezeichnung 25 und 23 gehört zu der Relaisspule
6. Bekommt diese Relaisspule Spannung, so wird der Kontakt von 24 nach 23 hergestellt
oder im spannungslosen Zustand eine Verbindung von 24 nach 22 gelegt. Diese Kontaktverbindungen
werden dazu ausgenutzt, um irgendwelche Signalgaben von dem Bunkerstandsanzeiger
aus zu schalten.
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PATENTANSPROCHE: I. Einrichtung zum Auswerten einer Zustandsänderung,
insbesondere zum Anzeigen des Füllungsgrades von Vorratsbehältern aller Art, vorzugsweise
Bunkern und Silos, bestehend aus einem Elektronenschaltrohr, das mit einem Fühlorgan
in Verbindung steht und die durch das Fühlorgan festgestellte Zustandsänderung auf
eine Anzeigevorrichtung, Steuerung überträgt, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit
einer Stromquelle verbundene Spule bzw. ein Relais (6), bei denen zwei im Gegentakt
zueinander geschaltete Wicklungen vorgesehen sind, und über zwei durch einen Trimmer
(17) miteinander verbundene Schwingungskreise (I, II), von denen der eine (II) das
Fühlorgan (2Q) enthält, mit dem Elektronenschaltrohr (I3) in Verbindung stehen.