NL8503554A - Werkwijze en inrichting voor het meten van de vochtspanning van een substraat. - Google Patents

Description

Ë * N.O. 33.582

Aanvrager noemt als uitvinder: Maximus Andreas Hilhorst.

Korte aanduiding: Werkwijze en inrichting voor het meten van de vochtspanning van een substraat.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het meten van de vochtspanning van een substraat omvattende het capaci-tief bepalen van het vochtgehalte daarvan en het daaruit afleiden van de vochtspanning. Een dergelijke werkwijze is bekend uit de publicatie 5 "Evaluating soil water" van de Utac-university, 1961, S.A. Taylor, D.D. Evans en W.D. Kemper. Uit deze publicatie blijkt dat hoewel het mogelijk is cm uit het vochtgehalte de vochtspanning te bepalen, dit niet aanbevelenswaardig is. De reden is dat door het onbekend zijn van de dielectrische eigenschappen van de bodem niet reproduceerbare 10 aflezingen ontstaan. Bovendien geven kleine colloïde deeltjes moeilijkheden met betrekking tot het meetgebied. Tevens blijkt bij het rechtstreeks in het substraat meten van de capaciteit het gevaar voor storingen groot te zijn waardoor de frequentie waarmee de capaciteit bepaald wordt van belang is.

15 Daarom wordt in de stand der techniek voor het meten van de vocht spanning gebruik gemaakt van een rechtstreekse drukmeetinrichting, dat wil zeggen de onderdruk wordt direct geneten doordat in het te meten substraat een keramische holle cup aangebracht wordt die via een slang verbonden is met een onderdrukmeter. Dit geheel wordt met ontlucht 20 water gevuld. Een nadeel van deze werkwijze is dat het meetgebied beperkt is. Bovendien kunnen lekken in het systeem de oorzaak zijn van belletjes waardoor een verkeerde meting ontstaat. Cm statistische nauwkeurigheid te bereiken wordt er de voorkeur aan gegeven met een grote cup te meten, maar door de grotere waterverplaatsing ontstaat daardoor 25 een trager systeem. Bovendien blijken deze cups moeilijk te hanteren ondat deze met name gevoelig voor breken zijn. Deze wijze van meten is zeer arbeidsintensief crodat behalve het ontluchten tevens ijken plaats moet vinden terwijl bij vorst het water kan bevriezen. Bovendien is hysteresis waargenomen.

30 Het is het doel van de onderhavige uitvinding deze nadelen van de directe meetmethode te vermijden en uit capacitieve metingen van het vochtgehalte van het substraat de vochtspanning af te kunnen leiden.

Deze werkwijze is bijzonder aantrekkelijk geworden na het bekend zijn van de electrische schakeling zoals bekend uit het Nederlandse octrooi- '* *»' V 3 ζ) ί Ί 2 schrift 173 099.

Dit doel wordt bij de hierboven beschreven werkwijze verwezenlijkt doordat het capacitief bepalen van het vochtgehalte in een medium uitgevoerd wordt, dat verschilt van het materiaal van het substraat en 5 daarin ingebracht wordt en dat eigenschappen heeft, die het afleiden van de vochtspanning vergemakkelijken.

Door het meten in een medium dat verschilt van het materiaal van het substraat, welk medium eigenschappen heeft die de afleiding van de vochtspanning uit het vochtgehalte vereenvoudigen, zoals een ijkmedium, 10 kan op eenvoudige wijze uit het vochtgehalte de vochtspanning bepaald worden. Daartoe is de omslachtige werkwijze voor het rechtstreeks meten van de onderdruk niet meer noodzakelijk.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een inrichting voor het uitvoeren van de hierboven beschreven werkwijze, welke cmvat een capa-15 citeit die in het substraat aangebracht moet worden. Volgens de uitvinding wordt deze capaciteit gekenmerkt doordat het diëlectricum daarvan het hierboven beschreven medium omvat. Zo kan op eenvoudige wijze een inrichting omvattende de capaciteit en het diëlectricum in het te meten substraat aangebracht worden.

20 Volgens een van voordeel zijnde uitvoering van deze inrichting is deze capaciteit een condensator en is ten minste één van de electroden poreus. Door het poreus zijn van de electroden kan het water onbelemmerd van het de capaciteit cmgevende materiaal van het substraat het medium binnentreden zonder dat aanleiding bestaat tot meetverschillen. 25 Volgens een verdere van voordeel zijnde uitvoering is de conden sator een cilindercondensator waarvan de buitenmantel poreus is. Daarbij kan het diëlectrische medium korrelachtig of vezelachtig materiaal omvatten zoals glas. De gemiddelde korrelgrootte moet volgens een voorkeursuitvoering kleiner dan 100 /um en bij voorkeur 60 /urn 30 zijn.

Op van voordeel zijnde wijze wordt de hierboven beschreven inrichting gekoppeld met een meetketen voor het bepalen van het vochtgehalte. Deze meetketen cmvat een LC-oscillator, waarbij parallel aan de, de oscillatiefrequentie bepalende, parallel LC-kring de taster wordt 35 aangesloten, en welke LC-keten samenwerkt met een spanningsafhankelijk element, waarvan de weerstand zodanig door de over de kring optredende wisselspanning wordt beïnvloed, dat een afname van de verliesweerstand tussen de electroden en de taster wordt gecompenseerd door een toename van de weerstand van het element en omgekeerd, waarbij het element 'A i * :ï. T* '& '·& '4 ha? <\J- i 2 * ’ν· ;r bestaat uit een Zenerdiode in serie met een diode.

Volgens een verdere uitvoering kan deze meetketen alternatief bestaan uit een LC-oscillator, waarbij parallel aan de, de oscillatie-frequentie bepalende, parallel LCkring de taster wordt aangesloten en 5 welke LC-keten samenwerkt met een spanningsafhankelijk element, waarvan de weerstand zodanig door de over de kring optredende wisselspanning wordt beïnvloedt, dat een afname van de verliesweerstand tussen de electroden van de taster wordt gecompenseerd door een toename van de weerstand van het element en omgekeerd, waarbij dit element bestaat uit 10 een veldeffecttransistor waarvan het source-drain-weerstandskanaal is opgencmen in de afgestemde keten en waarvan het halfgeleidersubstraat respectievelijk de gate met referentiespanningen zijn verbonden.

cmdat het medium uit verhoudingsgewij s grote korrels met gedefinieerde afmetingen bestaat is het mogelijk cm in een frequentiebereik 15 tussen 1-5 MHz te meten. Zo is het mogelijk de hierboven beschreven schakeling met relatief goedkope electronische componenten te verwezenlijken.

De uitvinding zal thans aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld met behulp van bijgaande tekeningen nader worden beschreven. Daarin 20 zijn:

Figuur 1 een dwarsdoorsnede-aanzicht van een in de stand der techniek gebruikelijke mechanische vochtspanningsmeter,

Figuur 2 een meetinrichting volgens de onderhavige uitvinding,

Figuur 3 een schema van een met de meetinrichting volgens de 25 uitvinding te koppelen meetketen in een eerste uitvoeringsvorm.

Figuur 4 een schema van een eerste, in de schakeling volgens figuur 3 toe te passen ccmpensatieschakeling.

Figuur 5 een schema van een tweede, in de schakeling volgens figuur 3 toe te passen ccmpensatieschakeling.

30 Figuren 6 en 7 het schema van een tweede meetketen te gebruiken bij de inrichting volgens de uitvinding.

In figuur 1 is een vochtspanningsmeter volgens de stand der techniek in het geheel met 50 aangegeven.

Deze bestaat uit een cup 51 van poreus materiaal via een flexibele 35 buis 52 verbonden met een flensstuk 53 dat op zijn beurt via leiding 54 met meter 55 verbonden is. Met deze inrichting wordt de onderdruk van het water in de bodem, de zogenaamde vochtspanning, rechtstreeks gemeten. Deze vochtspanning moet onderscheiden worden van het vochtgehalte. Het vochtgehalte is de hoeveelheid water per massa of VOlume- s-i ** Λ T — — t .* ·' - · ^ 4 * fc 4 eenheid substraat aanwezig. De vochtspanning is de energie van het water in het substraat. Deze vochtspanning wordt in pF uitgedrukt zijnde de logaritme van de waterspanning. Deze waterspanning kan in mm waterkolom, bar, pascal enz. uitgedrukt worden. Bij het gebruik van de 5 inrichting volgens figuur 1 moet na het inbrengen van cup 51 in de bodem de gehele inrichting met water gevuld worden en ontdaan worden van alle daarin aanwezige lucht. Deze lucht zou tot verkeerd aflezen van de meter leiden. Het is duidelijk dat dit zeer gecompliceerd is terwijl de verschillende verbindingen deze inrichting bijzonder 10 kwetsbaar maken. Omdat cup 51 normalitair van poreus keramisch materiaal is bestaat het gevaar dat deze bij het hanteren breekt.

In figuur 2 is de inrichting volgens de onderhavige uitvinding afgebeeld omvattende een cilindercondensator 60 bestaande uit een poreuze metalen mantel 61 waarbinnen een kern 62 aangebracht is. Tussen 15 de poreuze mantel 61 en de kern 62 bevinden zich glaskorreltjes. De uitgangsdraden 9 en 10 van deze condensator zijn verbonden met een van de schakelingen die in de volgende figuren afgebeeld zijn. Op deze schakeling kan een afleesinridling aangesloten zijn. Bij het in de bodem aanbrengen van de cilindercondensator 60 zal het vocht dat zich 20 in de bodem bevindt door de poriën van de poreuze mantel 61 gaan en tussen de glaskorrels 63 kanen. Daardoor verandert de capaciteit die gemeten wordt welke een maat is voor de vochtspanning. Door het gebruik van glaskorrels die een afmeting van kleiner dan 100 /urn en bij voorkeur 60 /urn kunnen hebben wordt een zeer goede waterweerstand 25 gewaarborgd. Bovendien kunnen deze glaskorrels zodanig vervaardigd worden dat deze een gedefinieerde afmeting hebben, waardoor deze als ijkmedium kunnen dienen. Tevens ontstaat geen nadelige invloed door het Maxwell-Wagner-effect. Het diëlectrische gedrag blijkt bovendien van voordeel te zijn voor het uitvoeren van vochtspanningsmetingen. De 30 gebruikte frequentie voor het meten lag bij onderhavige uitvinding tussen 1 en 5 MHz.

In figuur 3 is de in figuur 2 met 65 aangegeven schakeling nader verduidelijkt.

De in figuur 3 afgebeelde uitvoeringsvorm bestaat in hoofdzaak uit 35 een trans is toroscilla tor met de transistor T1 waarvan de emitter via de zelfinductie L1 en de weerstand R1 is geaard; de collector is via de zelfinductie L2, waaraan parallel staat de instelcapaciteit C1, verbonden met de plus-pool 1 van een niet verder getekende voedingsbron waarvan de andere aansluiting is geaard; deze voedingsbron is ontkop- Λ η* λ i f- - * A Λ Λ *

V v J J

peld via de condensator C2. De basis is verbonden met het knooppunt 2 van een serieschakeling bestaande uit de instelweerstand R2, de vaste weerstand Ιβ en de temperatuurcanpensatiediode D1; dit knooppunt 2 is voor hoogfrequentspanningen geaard via de condensator C3. De wikkelin-5 gen L1 en L2 zijn, zoals schematisch aangegeven met de streeplijn 3, met elkaar gekoppeld; het geheel vormt een op zich bekende oscillator met een oscillatiefrequentie van circa 20MHz. Het uitgangssignaal van deze oscillator wordt afgenemen via met de wikkeling L1 gekoppelde wikkeling L3 en via de weerstand R4 toegevoerd aan de basis van de 10 buffertransistor T2. De collector daarvan is via de weerstand R5 verbonden met een pluspool 1 van de voedingsbron B.

Van de meetinrichting is een draad via de koppelcondensator C4 verbonden met het knooppunt van de condensator C1, de zelfindcutie L2 en de collector van de transistor T1. De capaciteit van de taster 4 15 bepaalt dus mede de oscillatiefrequentie van de rond de transistor Tl gevormde oscillator. De andere uitgang 10 is geaard.

Zoals in fig. 3 schematisch aangegeven vormt de inrichting 60 in feite een combinatie van een aantal parallelcapaciteiten Cp, gestippeld weergegeven, met parallel daaraan geschakeld verliesweerstanden Rv. De 20 inrichting heeft dus in feite een totaalcapaciteit welke kan worden aangegeven met Ct en parallel daaraan een verliesweerstand aangegeven met Rvt. De grootte van deze capaciteit Ct is sterk afhankelijk van het vochtgehalte van het materiaal waaraan moet worden gemeten terwijl de waarde van de parallelweerstand, die de verliesweerstand van de 25 gevormde condensator voorstelt, sterk afhankelijk kan zijn van de aard van het materiaal waaraan moet worden gene ten, in het bijzonder bij bodemvochtigheidsmetingen zal bij gelijke bodemvochtigheid afhankelijk van de bodemsamenstelling de waarde van Hp aanzienlijk variëren.

Wanneer men de natuurlijke oscillatiefrequentie van het systeem, 30 gevormd door parallelkring L2-C1 en de daaraan parallel geschakelde getransformeerde capaciteit-verliesweerstand van de inrichting 60 berekent blijkt dat, uitgaande van de voorwaarden voor het onderhouden van oscillaties, de oscillatiefrequentie gelijk is aan \/ Γ -_ι_ 35 V DC 4Bp2c2 zodat de oscillatiefrequentie niet alleen afhankelijk is van de capaciteit van de inrichting doch ook wordt beïnvloed door de verliesweerstand. Volgens de uitvinding wordt nu parallel aan de, de oscillatiefrequentie bepalende kring een ccsipensatieketen geschakeld in fig. 1 δ 3 0 3 5 5 4 4 i 6 aangegeven met het blok 11 met aansluitingen 12, 13. Met deze schakeling wordt een compensatie van variaties in de tangens cf factor van de af gestemde kring verkregen.

Fig. 4 toont een eerste uitvoeringsvorm van deze ccmpensatie-5 schakeling welke hier bestaat uit in serie de Zenerdiode Z1 en de diode D2; in de praktijk is gebleken dat een Zenerdiode van het type 5V6 en een diode van het type BAX 13 voldoen. Fig. 5 toont een uitvoeringsvorm met als hoofdelement een veldeffecttransistor T3 van het type BSV 81; het substraat S is verbonden met het knooppunt van een door de weer-10 standen R6 en R7 verbonden spanningsdeler, opgenomen tussen het punt 12 en aarde, de bron B is verbonden met het punt 13, de afvoer A is verbonden met het punt 12 en de poort P is verbonden met het knooppunt van een spanningsdeler gevormd door de weerstanden R8 en R9 opgenomen eveneens tussen de punten 12 en 13. Het is dus in feite het bron-15 afvoer-weerstandkanaal dat bij deze uitvoeringsvorm parallel staat aan de kring gevormd door de zelfinductie L2 en de parallelcapaciteit van de condensator C1 en de getransformeerde tastercapaciteit.

De werking van de oscillator is als volgt:

Voor de oscillatorwaarde in stationaire toestand geldt = 1.

20 Met Rt is aangeduid de totale parallelweerstand, gevormd door de kringverliezen en de totale getransformeerde emitterimpedantie n2 (R + re), de gepresenteerde demping van het weerstandskanaal van de mostransistor en de belastingweerstand van de grondvochtvoeler lp.

Voor de berekening snijden we in gedachte het circuit bij de 25 punten 14-15 open en denken ons een spanningsbron Ve aangebracht tussen de emitterweerstand R en de emitter van de oscillator. Dan is bij grote benadering de emitterstrocm = ve (re is de R + re gemiddelde inwendige emitterweerstand van de transistor en 30 ** 25 Si , met ie in mA =). ie= ic is dan a,^e en dus Vc = ^*ve . Rt (Vc is 35 R + re R + re de coll. wisselspanning).

$ o u o o o 4 i 7

De spanning op de secundaire van de trafo is dus: vjy* *Ve *t .

(R + re)n 5 Wil de oscillator zijn oscillatie onderhouden, dan moet Ve ^ Ve zijn en in evenwichtstoestand (stationair) is Vq = Ve.

Dus; °t*^e***t ·» Ve . -4 °^,Rt ^ -j (R + re)n (R + re)n 10

Dit is dus in ons bijzonder geval de uitdrukking voor/u/^ 1.

De oscillator wordt zodanig gedimensioneerd, dat bij aanvang van het oscillatieproces ,Rt y 1 is.

(R + re)n 15 Als het oscillatiesignaal uit de ruis toeneemt wordt de ogenblik kelijke bronspanning van de mostransistor zo groot ten opzichte van de ingestelde substraat- en gatepotentiaal, dat de mostransistor opengaat en een weerstandskanaal wordt gevormd, dat parallel aan de kring kant te staan. De gemiddelde R waarde daarvan is zodanig gekozen, dat deze 20 bijv. 1000 a 1500 Si gemiddeld is, op het moment dat - 1, (R + re)n terwijl dan de % waarde bovendien zo groot is, dat daarbij de kringkwaliteit nog ca. 10 is: 25 dus ^t = 10? i*o is daarbij 2xfo waarin fo de oscillatiefrequentie. ω ol

Cm aan deze wensen te kunnen voldoen blijkt fo voor redelijke diroensionering liefst > 1 MHz te moeten zijn.

Bij ons ontwerp was 1 - fo^ 5 MHz.

30 De temperatuur en grondgeleidbaarheid mag daarbij minder variëren dan bij het eerst beschreven systeem.

De afstemcapaciteit wordt zoals reeds eerder vermeld gevormd door een vast deel C1 en een variabel deel Cp en de totale parallelweerstand Rt door een vast deel en een variabel deel (Pp).

35 Wanneer de grondvochtigheid zich nu wijzigt, wordt doordat/αβ * 1 blijft de toegencmen belasting Ry geccnpenseerd door de verminderde belasting van de mostrans is torweerstand.

Voor de kring is het alsof bij grote benadering alleen Cp zich wijzigt en daardoor fo volgens de gecompenseerde formule: ♦V ·-> 4? 4 ‘ c <*· •φ w 8 fο = 1_ Ν/la (Ci + cp) (de stoorterm wordt constant gehouden).

5 f O + A f = 1 \j (Cl + Cν +ACV)

Dus: F la <C1 + ^y) 1 -$ 10 fo !/ La (Ci + CV + ACV)

Afo-C' _ι/2 Δ^ν _fo_Ca met 0¾ = C-j + Cv 15 De op het punt 20 optredende oscillatiefrequentie wordt toegevoerd aan de deler 21 welke deze frequentie deelt met een factor 16, Met 22 is aangegeven een referentie-oscillator werkend op een frequentie van 1,25 MHz. De uitgangssignalen van resp. de oscillatoren 21 en 22 worden toegevoerd aan de ingangen van een exclusief OF-poort 23 aan de uitgang 20 24 waarvan een pulstrein optreedt, waarvan de frequentie gelijk is aan (Af : 16) MHz, en dus evenredig met de frequentie-afwijking veroorzaakt door de verandering van de capaciteit van de taster 4, Via het laag-doorlaatfilter 25, bestaande uit de zelfinductie L4, de shuntcapaciteit C5 parallel aan de shuntweerstand R10, en een spanningsdeler bestaande 25 uit de vaste weerstand R11 en de instelweerstand R12 met parallel daaraan de shuntcondensator C6 wordt de verkregen uitgangsspanning via de blokvormer 26 toegevoerd aan de frequentiespanningscmzetter 27 en wordt aan de uitgang 28 daarvan een frequentievariatie representerend uitgangssignaal verkregen.

30 Figuren 6 en 7 tonen in combinatie het schema van een uitvoerings vorm welke in de praktijk bijzonder gunstige resultaten heeft opgeleverd.

Het complete schema wordt verkregen wanneer men zich de punten a t/m d rechts in fig. 6 met de punten a' t/m d* links in fig. 7 door-35 verbonden denkt.

Hier wordt als oscillator gebruik gemaakt van een op zich bekende oscillator van het Meacham-type; de complete schakeling is als volgt opgebouwd: vy ο ΰ 5 % r- ' "" ...........

9 «

De in fig. 6,7 afgebeelde oscillatorschakeling wordt gevoed door een spanningsbron die wordt aangesloten tussen de aansluitklemmen 31, 32 en is ontkoppeld door de condensator C7. De toegepaste oscillatorschakeling is opgebouwd rond de twee in cascade geschakelde 5 transistoren T5, T6? de basis van T5 wordt ingesteld met de spanningsdeler R20, R21 terwijl de collectorketen de weerstanden R22, R23 bevat en de emitterketen de weerstanden R24, R25 welke laatste wordt geshunt door de condensator C8? het werkpunt van de transistor T6 wordt bepaald door de spanningdeler R26, R27 in de basisketen, de 10 emitterweerstand R28 en de stopweerstand R29 in serie met de weerstand R30. Deze laatste is als dempweerstand qpgenanen in een zeer sterk gedempte afgestemde keten bestaande uit de zelfinductie L5, de vaste capaciteit C11 en de instelcapaciteit C12. Het knooppunt van de weerstanden R22, R23 is via de condensator C13 verbonden met de basis 15 van de transistor T6 terwijl via de condensator C14 aan de transistor T5 voor het onderhouden der oscillatie een wisselspanning wordt toegevoerd die als volgt wordt verkregen:

De met de wikkeling L5 gekoppelde wikkeling L6 voedt een brug-schakeling getekend binnen de met streeplijnen aangegeven rechthoek 33 20 en crnvat de over de wikkeling Lö geschakelde weerstanden R31, R32, de serieweerstand R33 en de twee andere brugtakken, enerzijds gevormd door een afgestemde kring bestaande uit de zelf inductie L7, de condensator C15, de instelcondensator Cl6 en de vaste weerstand R34 en anderzijds het bronafvoerkanaal van de veldeffecttransistor T7 die op de poort 25 wordt gestuurd door een gelijkspanning optredend op de lijn 34 (verbinding d-d'). Parallel aan genoemde afgestemde kring staat via de koax-kabel 35 de capacitieve taster (niet getékend) overeenkomend met die welke in de schakeling volgens fig. 3 wordt toegepast. De capaciteit van deze taster bepaalt mede de osciallatiefrequentie. Ook hier 30 heeft de verliesweerstand van de door de taster gevormde capaciteit, en daarmee de tg. waarde van de gevormde kring invloed op de oscillatie-frequentie; door een geschikte sturing van de transistor T7 zoals in het hiernavolgende nog zal worden toegelicht wordt ook bij deze schakeling deze invloed vergaand geneutraliseerd.

35 De opgewekte oscillatiefrequentie, die ook in dit voorbeeld 20 MHz is, wordt afgencmen via de wikkeling L7 waarvan het ene einde via de parallelcombinatie van R35 en C17 is geaard en het andere einde (verbinding b-b’) is verbonden met de basis van de transistor T8 met basisweerstand R36, collectorweerstand RB9 en een emitterweerstand Γ-» s* /

- - 0 V

10 opgebouwd uit de serieccmbinatie van R38 en R37 waarvan de weerstand R37 is overbrugd door de condensator C18. De koppelcondensator C19 voert het aan de collector optredend signaal toe aan de basis van transistor T9 waarvan het instelpunt wordt bepaald door de spannings-5 deler R40, R41, de emitterweerstand R42 en in de collectorkring opgenonen weerstand R43. De collectorkring bevat voorts een sterk gedempte afgestemde keten gevormd door de zelfinductie L8 met parallel daaraan de vaste capaciteit C20, de instelcapaciteit C21 en de demp-weerstand R44. De wikkeling L8 is gekoppeld met de wikkeling L9 waarvan 10 één einde is geaard en het andere einde via de weerstand R45 is verbonden met de aansluitklem 36 waar een signaal wordt afgenomen waarvan de frequentie varieert in evenredigheid met de vochtigheid van het te meten materiaal. De aansluitklem 36 kamt overeen met het aansluitpunt 20 in de uitvoeringsvorm volgens fig. 1; het optredend uitgangssignaal 15 kan verder worden verwerkt op de wijze zoals in deze figuur weergegeven.

Met de kringen L8 en L9 is gekoppeld de wikkeling L10 met geaarde middenaftakking 37? de beide helften worden gedempt door de serie-combinatie van de weerstanden R46, C22 enerzijds, R47, C23 anderzijds. 20 De dioden D5, D6 geven de gelijkrichting van de over deze kring optredende wisselspanning? het gelijkgerichte signaal wordt afgevlakt door middel van de weerstand R48 in combinatie met de condensatoren C24, C25 en via de lijn 37 toegevoerd aan de basis van de transistor T10 die met de transistor T11 in een differentieelschakeling is 25 opgenomen. De basis van transistor T10 is geaard via de weerstand R49? de emitters zijn via de individuele emitterweerstanden R50, R51 en de gemeenschappelijke emitterweerstand R52 geaard? de collectoren zijn via de weerstanden R53 resp. R54 verbonden met de plus-pool van de voedingsbron 31'. Het instelpunt van de basis van transistor T11 wordt 30 bepaald door de weerstanden R55, en de spanningsdeler R56, R57 in combinatie met de Zenerdiode D7? de aan de collector op het punt 38 optredende spanning wordt via de lijn 34 (verbinding d-d') toegevoerd aan de poortelektrode van de transistor T7. Het punt 38 is via de weerstand R58, geshunt door de condensatoren C26. C27, geaard.

35 De door gelijkrichting van de over de wikkeling L10 optredende wisselspanning verkregen regelspanning voor de transistor T10 beïnvloedt tevens de instelling van de transistor T11 en daarmee de op het punt 38 verkregen regelspanning voor de transistor T7? deze wordt zodanig gestuurd dat variaties van de geleidbaarheid van het materiaal ;» τι* f - v n 0 11 ' ^ waarvan het vochtgehalte met de taster wordt gemeten geen invloed hebben op de frequentie van de opgewekte oscillatiespanning.

De verkregen regelspanning representeert de geleidbaarheid van het materiaal (de bodem) waaraan geneten wordt? door met respectievelijk 5 collectors der transistors T10 en T11 (punten 38 en 39) een geschikt meetinstrument te verbinden is het mogelijk tegelijk met het vochtgehalte deze geleidbaarheid te bepalen.

Hoewel hierboven een voorkeursuitvoering van de uitvinding beschreven is moet begrepen worden dat deze daartoe niet beperkt is.

10 Met name kan in plaats van de getoonde cil indercondensator elke andere capaciteit gebruikt worden. Tevens kan het medium ander materiaal dan glas omvatten en kan de korrelgrootte (verdeling) afwijken van de hier gegevene. Het frequentiebereik kan bovendien verschillen, cm optimaal aangepast te zijn aan het vochtspanningsgehalte dat gemeten wordt. Ook 15 kan in plaats van de hier getoonde schakeling elke andere schakeling gebruikt worden die geschikt is voor het meten van de capaciteit.

·** Λ r?*· -· — » ' i- - · -·' »» "V ^

Claims (10)

1. Werkwijze voor het meten van de vochtspanning van een substraat omvattende het capacitief bepalen van het vochtgehalte daarvan en het daaruit af leiden van de vochtspanning, met het kenmerk, dat het capacitief bepalen van het vochtgehalte in een medium uitgevoerd wordt, dat 5 verschilt van het materiaal van het substraat en daarin ingebracht wordt en dat eigenschappen heeft, die het af leiden van de vochtspanning vergemakkelijken.

2. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens conclusie 1, omvattende een in het substraat aan te brengen capaciteit, 10 met het kenmerk, dat het diëlectricum van de capaciteit het medium omvat.

3. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de capaciteit een condensator is, waarvan ten minste één van de electroden poreus is.

4. Inrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk , dat de condensator een cilindercondensator is waarvan de buitenmantel poreus is.

5. Inrichting volgens een van de conclusies 2-4, roet het kenmerk, dat het diëlectrische medium korrelachtig of vezelachtig materiaal 20 omvat.

6. Inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het korrelachtige of vezelachtige materiaal glas is.

7. Inrichting volgens een van de conclusies 5 of 6, met het kenmerk, dat de gemiddelde korrelgrootte van het materiaal kleiner dan 25 100 /um , in het bijzonder 60 /um is.

8. Samenstel voor het capacitief meten van de vochtspanning van een substraat, met het kenmerk, dat dit omvat een inrichting volgens een van de conclusies 2-7, gekoppeld met een meetketen ter bepaling van de capaciteit omvattende een LC-oscillator, waarbij parallel aan de, de 30 oscillatiefrequentie bepalende, parallel LC-kring de taster wordt aangesloten en welke LC-keten samenwerkt met een spanningsafhankelijk element, waarvan de weerstand zodanig door de over de kring optredende wisselspanning wordt beïnvloed, dat een afname van de verliesweerstand tussen de electroden van de aftaster wordt gecompenseerd door een 35 toename van de weerstand van het element en omgekeerd waarbij dit element bestaat uit een Zenerdiode in serie met een diode. tem Ê h

9. Samenstel voor het capacitief meten van de vochtspanning van een substraat, met het kenmerk, dat deze omvat een inrichting volgens een van de conclusies 2-7, gekoppeld met een meetketen ter bepaling van de capaciteit omvattende een LC-oscillator, waarbij parallel aan de, de 5 oscillatiefrequentie bepalende, parallel LC-kring de taster wordt aangesloten en welke LC-keten samenwerkt met een spanningsafhankelijk element, waarvan de weerstand zodanig door de over de kring optredende wisselspanning wordt beïnvloed, dat een afname van de verliesweerstand tussen de electroden van de taster wordt gecompenseerd door een toename 10 van de weerstand van het element, welk element bestaat uit een veld-effecttransistor waarvan het source-drainweerstandskanaal is opgenemen in de af gestemde keten en waarvan het substraat respectievelijk de gate met referentiespanningen zijn verbonden.

10. Werkwijze voor het gebruik van het samenstel volgens conclusie 15 8 of 9, met het kenmerk, dat de meetfrequentie tussen 1MHz en 5MHz ligt. '' Λ .1 V ·ν *