DE961497C - Verfahren zur Messung und UEbertragung von an Schauglaesern sichtbaren Fluessigkeitsstaenden - Google Patents

Description

• Verfahren zur Messung und Ubertragung von an Schaugläsern sichtbaren Flüssigkeitsständen Zusatz zum Patent 946090 Im Hauptpatent wurde ein Verfahren zur Messung und Übertragung von an Schaugläsern sichtbaren Flüssigkeitsständen beschrieben, das die hinter der Schauglaswandung vorhandene Trennfläche zwischen dem von Flüssigkeit erfüllten Raum und dem nicht von Flüssigkeit erfüllten Raum optisch abtastet. An der die Flüssigkeitsstandhöhe kennzeichnenden Trennfläche zwischen flüssigem und gasförmigem oder dampfförmigem Medium ergeben sich sprunghafte Änderungen der optischen Reflexion und/oder Absorption, die in Abhängigkeit von der Winkelstellung des Abtastmittels auf einer Kathodenstrahlröhre registriert werden. Die optische Abtastung kann hierbei durch periodisch bewegte oder rotierende Lichtstrahlen oder Lichtstrahlempfänger erfolgen. Vorzugsweise wird mit einem rotierenden Spiegel gearbeitet, von dem ein die ganze Länge des Flüssigkeitsstandglases überstreichender Lichtstrahl reflektiert wird.
• Zur Übertragung der Winkelstellung des optischen Abtastorgans wird hierbei ein Impulsgenerator verwendet, der aus einem mit zwei Spitzen versehenen Weicheisenjoch besteht, dem ein permanenter Hufeisenmagnet gegenüberliegt. Jedesmal, wenn die Polschuhe des Impulsgenerators an den Schenkeln des Hufeisenmagneten vorübergehen, wird in den Spulen des Magneten ein Spannungsstoß induziert, der eine Kippschaltung auslöst, mit deren Hilfe die Winkelstellung des abtastenden Lichtstrahls bzw. die Stellung des den Lichtstrahl bewegenden Drehspiegels als sogenannte »Zeitablenkung« auf den Bildschirm einer Kathodenstrahl- röhre übertragen wird. Auf diese Weise erscheint auf dem Bildschirm der Röhre eine Zacke die in Verbindung mit einer festen Kontrollzacke die Standhöhe des Flüssigkeitsspiegels erkennen läßt.
• Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß die Winkelstellung des nach dem Hauptpatent den Flüssigkeitsstand abtastenden Lichtstrahls in eine der Winkelstellung dieses Lichtstrahls entsprechende, insbesondere proportionale elektrische Spannung umgeformt wird, die man den Zeitablenkplatten eines Kathodenstrahlrohres zuführt.
• Erfindungsgemäß geschieht diese Umformung mit Hilfe einer von der Winkelstellung des abtastenden Lichtstrahls abhängigen Impedanz. Als Impedanz kennen Ohmsche Wideistände, Kapazitäten, Induktivitäten oder Kombinationen dieser Schaltelemente verwendet werden.
• In den Zeichnungen sind einige für dieses Verfahren geeignete Anordnungen in schematischer Weise dargestellt.
• Fig. I erläutert die Verwendung eines veränderlichen Ohmschen Widerstandes; Fig. 2 zeigt die Impedanzänderung mit Hilfe einer Fotozelle, in Fig. 3 und 4 ist eine Impedanzänderung durch Frequenzänderung veranschaulicht.
• In Fig. I ist I das Flüssigkeitsstandrohr und 2 der abzutastende Flüssigkeitsspiegel.
• Von einer Lichtquelle3, z. B. einer elektrischen Glühlampe, wird ein durch Linsen und Blenden in geeigneter Weise erzeugter Lichtstrahl auf den rotierenden Spiegel 4 geworfen. Der Spiegel 4 ist auf einer Welle 5 befestigt, die mit Hilfe einer geeigneten Antriebsvorrichtung, beispielsweise durch einen Elektromotor 6, in Umdrehung versetzt wird. Bei einer bestimmten Winkelstellung des Spiegels 4 wird der von der Lichtquelle 3 ausgehende Lichtstrahl innerhalb des Standglases I an der Trennfläche2 reflektiert und in eine Fotozelle 7 geworfen.
• Der von der Fotozelle 7 erzeugte Impuls durchläuft einen Wechselstromverstärker 9, von dem die Leitungen IO und 11 zu den Ablenkplatten I2 und I3 der Kathodenstrahlröhre 14 hinführen.
• Außerdem ist noch eine Hellsteuerung I5 vorhanden, die eine besonders starke Intensität des Kathodenstrahls in den Augenblicken erzeugt, wo die dem Flüssigkeitsstand 2 entsprechende und über die Fotozelle 7 erzeugte Marke auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre erscheint. Auf diese Weise wird vermieden, daß der Röhrenleuchtschirm längs der Zeitlinie eine zu starke Belastung erfährt und erreicht eine erhöhte Lebensdauer der Kathodenstrahlröhre.
• Mit der Spiegelwelle 5 ist -ein Schleifkontakt I6 verbunden, der auf den Ohmschen Widerstand I7 gleitet. Am Widerstand 17 liegt eine von der Gleich3tromquelle I8 gelieferte Spannung. Am Widerstand I9 entsteht auf diese Weise eine Spannung, die dem Drehwinkel des Spiegels4 proportional ist. Die mit Hilfe des veränderlichen Widerstandes I7 auf Grund der Spiegeldrehung erzeugte Spannung wird über die Verstärker 20 und 2I den Ablenkplatten 22 und 23 der Kathodenstrahlröhre I4 zugeführt. Auf diese Weise wird der von der Fotozelle 7 erzeugte Impuls in horizontaler Richtung derart auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre abgebildet, daß seine Lage der Flüssigkeitsstandhöhe 2 entspricht.
• Durch passende Dimensionierung des Widerstandes 17 kann mar gleichzeitig die zur tthertragung des Flüssigkeitsstandes erforderliche, im Hauptpatent bereits beschriebene Tangenskorrektur berücksichtigen.
• Ebenso wie in Fig. I werden auch bei der Einrichtung nach Fig. 2 eine Lichtquelle 3 und ein rotierender Spiegel 4 verwendet, der auf einer Welle 5 sitzt und durch einen Elektromotor 6 in Umdrehung versetzt wird.
• Bei einer bestimmten, von der Flüssigkeitsstandhöhe 2 abhängigen Stellung des Spiegels 4 wird der von der Lichtquelle 3 ausgehende Lichtstrahl in die Fotozelle7 geworfen, deren Impuls in der an Fig. I erläuterten Weise auf die Ablenkplatten 12 und 13 der Kathodenstrahlröhre 14 gelangt, wobei zusätzlich eine Hellsteuerung 15 verwendet werden kann.
• Das von der Lichtquelle 24 (Fig. 2) ausgehende Licht kann nur über das Blendenrad 25 und eine dahinter angeordnete feststehende Spaltblende 26 auf die Fotozelle 27 gelangen. In Abhängigkeit von der Stellung des Blendenrades 25 erhält die Fotozelle 27 entweder kein Licht oder einen der Breite der Blendenöffnung 28 proportionalen Lichtstrom. Wenn die Blendenöffnung 28 an der Spaltblende 26 vorbeigegangen ist, ist der Lichtstrahl unterbrochen. Der Querschnitt der Blendenöffnung 28 wird so gewählt, daß der durchgehende Lichtstrom dem zugehörigen Drehwinkel des Spiegels 4 einschließlich der erforderlichen Tangenskorrektur proportional ist. Die periphere Länge des Blendenloches 28 entspricht derjenigen Winkeldrehung des Spiegels 4, die für eine Abtastung der gesamten Länge des Flüssigkeitsstandgefäßes I erforderlich ist.
• Durch Verstärkungseinrichtungen 29 und 30 wird die von der Fotozelle27 gelieferte Spannung entsprechend verstärkt und dann den Platten 31 und 32 der Kathodenstrahlröhre 14 zugeleitet.
• Auch in diesem Fall ergibt sich eine Zuordnung zwischen dem Ort der im Flüssigkeitsstandglas I vorhandenen Trennfläche2 und der Lage der entsprechenden Zacke auf der die abgetastete Länge des Standglases I darstellenden Zeitlinie auf dem Bildschirm des Kathodenstr.ahlrohres.
• In Fig. 3 entspricht die optische Abtastung des im Standglas I vorhandenen Flüssigkeitsspiegels 2 mit Hilfe des rotierenden Spiegels 4 und der Fotozelle 7 unter Verwendung der gleichen Bezugszeichen den gemäß Fig. 1 und 2 beschriebenen Einrichtungen.
• Auf der Achse des Drehspiegels 4 ist ein Drehkondensator 33 befestigt, dessen Plattenform aus Fig. 4 ersichtlich ist. Der Drehkondensator 33 bildet den kapazitiven Widerstand in einem Schwingungskreis, der mit dieser Kondensator- kapazität und der Induktivität der Spule 34 arbeitet. Dieser Schwingungskreis bestimmt die Frequenz der durch eine Oszillatorröhre 35 abgegebenen hochfrequenten Spannung.
• Bei der Rotation des Drehkondensators 33, die der Drehung des Spiegels 4 entspricht, wird auf Grund des aus Fig. 4 ersichtlichen Plattenschnittes, der ein peripher eingesetztes Segment 36 erkennen läßt, eine dem Kondensatordrebwinkel und damit dem Drehwinkel des Spiegels 4 proportionale Frequenzänderung erzeugt. Diese durch Kapazitätsänderungen verursachte Frequenzänderung der hochfrequenten Spannung wird erfindungsgemäß so bemessen, daß sie nur während des Abtastens des Flüssigkeitsstandglases I erfolgt. Beim Durchlaufen der restlichen Spiegelumdrehung bleibt die Frequenz konstant.
• Die hochfrequente, frequenzmodulierte Spannung des Schwingungskreises 34/35 wird einer Diskriminatorschaltung 37 zugeführt, wie sie beispielsweise in der Ultrakurzwellen-Empfangstechnik üblich ist. Der Diskriminator 37 erzeugt einen sägezahnartigen Spannungsverlauf, der über einen Verstärker 38 den Ablenkplatten 39 und 40 eines Kathodenstrahlrohres 14 zugeführt wird. Durch geeignete Bemessung des aus Fig. 4 ersichtlichen Kondensatorplattenschnittes kann man gleichzeitig auch eine Tangenskorrektur berücksichtigen. Auf diese Weise wird die Meßstrecke des Flüssigkeitsstandgefäßes I ebenso wie bei den vorher beschriebenen Anordnungen maßstabgetreu auf ein Anzeigegerät, insbesondere auf den Bildschirm des Kathodenstrahirohres I4, übertragen.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur Messung und Übertragung von an Schaugläsern sichtbaren Flüssigkeitsständen durch optische Abtastung des Flüssigkeitsspiegels, wobei vom Flüssigkeitsspiegel Lichtstrahlen in eine Fotozelle geworfen werden und dort elektrische Impulse erzeugen, die in Abhängigkeit vom Drehwinkel oder Richtungswinkel der Lichtstrahlbewegungsvorrichtung auf die Zeitlinie einer Kathodenstrahlröhre übertragen werden, nach Patent 946 ovo, dadurch gekennzeichnet, daß die den Ort der Flüssigkeitsgrenzfläche (2) im Flüssigkeitsstandglas, (I) kennzeichnende Zacke durch eine von der Richtung des abtastenden Lichtstrahls abhängige elektrische Impedanz maßstabgetreu auf die Zeitlinie eines Kathodenstrahlrohres übertragen wird.
2. 2. Ausführung des Verfahrens nach Anspruch I, gekennzeichnet Idurch einen den abtastenden Lichtstrahl bewegenden D rehspiegel (4, Fig. I), dessen Antriebswelle (5) mit einem Kontaktorgan (I6) auf einen Ohmschen Widerstand (r7) gleitet urd hierbei der Widerstandsänderung entsprechende Spannungsänderungen erzeugt, die nach gegebenenfalls erforderlicher Verstärkung auf die Zeitablenkplatten (22, 23) einer Kathodenstrahlröhre (4) übertragen werden.
3. 3. Ausführung des Verfahrens nach Anspruch I, gekenneichnet durch einen Drehspiegel (4, Fig. 2), dessen Antriebswelle eine Blende (25) trägt, die einen Faconschlitz (28) besitzt, und durch eine dahinter aufgestellte Schlitzblende (26), wobei der Faconschlitz (28) und die Schlitzblende (26) die Strahlen einer Lichtquelle (24) in Abhängigkeit von der Spiegelstdlung auf eine Fotozelle (27) fallen lassen, deren Stromimpulse nach entsprechender Verstärkung auf die Zeitablenkplatten (3', 32) einer Kathodenstrahlröhre (I4) geleitet werden.
4. 4. Ausführung des Verfahrens nach Anspruch I, gekennzeichnet durch einen den abtastenden Lichtstrahl bewegenden Drehspiegel (4), dessen Antriebswelle (5) einen Drehkondensator (33) trägt, dessen Plattenschnitt so gewählt ist, daß in Verbindung mit einer Induktivität (34) und einer Oszillatorröhre (35) eine frequenzmodulierte Wechselspannung erzeugt wird, die mit Hilfe einer Diskriminatorschaltung (37) in eine sägezahnförmige Spannung umgeformt wird, bei der die Zeitdauer des Spannungsanstiegs derjenigen Zeit entspricht, die der periodisch bewegte, insbesondere rotierende Lichtstrahl zur Abtastung des Flüssigkeitsstandglases (I) benötigt, und den Zeitablenkplatten einer Kathodenstrahlröhre (I4) zugeführt wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fotozelle(7), die den vom Flüssigkeitsspiegel reflektierten Lichtstrahl aufnimmt, eine Hellsteuerung (I5) betätigt, die eine besonders starke Intensität des Kathodenstrahls in den Augenblicken erzeugt, wo der dem Flüssigkeitsstand entsprechende Impuls auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre (I4) erscheint.