SE433007B

SE433007B - DEVICE FOR DETECTING THE EXISTENCE OF AN INCOMPATIBLE PROMOTING LIQUID ON THE SURFACE OF ANOTHER LIQUID

Info

Publication number: SE433007B
Application number: SE7714459A
Authority: SE
Inventors: Bronson M Potter
Original assignee: Bronson M Potter
Priority date: 1976-12-20
Filing date: 1977-12-19
Publication date: 1984-04-30
Also published as: NO148689B; JPS5928256B2; DE2756859A1; NO774182L; JPS5383795A; NO148689C; CA1103052A; FR2374639B1; AU513588B2; FR2374639A1; IT1091381B; DK566377A; SE7714459L; DE2756859C2; GB1596648A; AU3152277A

Description

7714459"Ü hela uppsättningen av termistorer lika, vilket medger eliminering av effekterna av ett sådant brus. I I utföringsformerna av uppfinningen i vilka avkänningsanord- ningen innefattar en enkel termistor, är den erforderliga effekten för att behålla termistorresistansen lika med en referensresistans ett mått på den termiska förlusten från termistorn till mediet. En 'utgángssignal vilken svarar mot denna effekt är därför ett mått på värmeabsorptionsegenskapen hos mediet, och kan t.ex. användas för att identifiera en okänd vätska eller att särskilja mellan en . okänd vätska och vatten. I utföringsformerna i vilka man använder sig av fler termistorer, härledes på liknande sätt användbar in- formation ur differentialändringen i resistans mellan de skilda termistorerna i anordningen, möjliggjord genom det gemensamma organet för påläggningen av effekten till anordningen{ I föredragna utföringsformer av uppfinningen innefattar för särskiljande bland ett antal tillstånd vilka påverkar värmeflödet in i ett medium, avkänningsanordningen ett elektriskt nät som innefattar en uppsättning termistorer, svarande mot antalet till- stånd som skall särskiljas. Var och en av termistorerna är anord- nad i ett skilt värmeöverföringsförhållande med mediet och organ är anordnade att härleda en utgångssignal beroende på resistans- värdena hos de individuella termistorerna, vilket indikerar till- ståndet som skall avkännas. En detektor vilken därför omfattar uppfinningen ger information om graden av värmeförlust till ett' omgivande medium beroende på ett enstaka tillstånd av intresse, varvid effekter av andra tillstånd t.ex. temperaturvariationer elimineras. In the embodiments of the invention in which the sensing device comprises a single thermistor, the power required to maintain the thermistor resistance is equal to a reference resistance a measure of the thermal The output of the thermistor to the medium An output signal which corresponds to this effect is therefore a measure of the heat absorption property of the medium, and can be used, for example, to identify an unknown liquid or to distinguish between an unknown liquid and water. which use more thermistors, thus similarly useful information from the differential change in resistance between the different thermistors in the device, made possible by the common means for applying the power to the device {In preferred embodiments of the invention include for distinguishing among a number of conditions which affect vä the heat flow into a medium, the sensing device an electrical network comprising a set of thermistors, corresponding to the number of states to be distinguished. Each of the thermistors is arranged in a different heat transfer relationship with the medium and means are arranged to derive an output signal depending on the resistance values of the individual thermistors, which indicates the condition to be sensed. A detector which therefore comprises the invention provides information on the degree of heat loss to an ambient medium depending on a single state of interest, whereby effects of other states e.g. temperature variations are eliminated.

I en specifik föredragen utföringsform innefattar ett elektriskt nät av termistorer, dvs. själva anordningen, ett ben av en resistanskompareringsbrygga. Närhelst resistansen hos nätet av- viker från en referensresistans i ett annat ben av bryggan, varierar den återställande kretsen effektflödet genom nätet, varvid bryggan bringas i balans. I föredragna utföringsformer innefattar själva det elektriska nätet en underordnad brygga inne- fattande två termistorer och två resistorer av lika värde omfat- tande en spänningsdelare, vilken medger jämförelse mellan 7714459-0 resistansen hos de två termistorerna. En skillnad i resistans mellan termistorerna framkallar en spänning över den underordnade bryggan vilken tjänar som en utgångssignal och indikerar tillstån- det av intresse.De två termistorerna kan anslutas i serie eller parallellt inom den underordnade bryggan för detta ändamål.In a specific preferred embodiment, an electrical network of thermistors, i.e. the device itself, a leg of a resistance comparison bridge. Whenever the resistance of the network deviates from a reference resistance in another leg of the bridge, the restoring circuit varies the power flow through the network, bringing the bridge into balance. In preferred embodiments, the electrical network itself comprises a child bridge comprising two thermistors and two resistors of equal value comprising a voltage divider, which allows comparison between the resistance of the two thermistors. A difference in resistance between the thermistors produces a voltage across the child bridge which serves as an output signal and indicates the state of interest. The two thermistors can be connected in series or in parallel within the child bridge for this purpose.

I en annan föredragen utföringsform är avkänningsanordningen eller det elektriska nätet av flera termistorer anslutet i serie med ett temperaturoberoende referensmotstånd i en elektronisk aktiveringskrets. På grund av serieanslutningen flyter samma ström genom referensmotståndet och nätet. Anslutna över referensmotstån- det och över nätet är ingångarna till separata operationsförstär- karorgan vars utsignaler är mått på spänningen över referensmot- ståndet och natet och också är mått på respektive resistansvärden.In another preferred embodiment, the sensing device or the electrical network of several thermistors is connected in series with a temperature-independent reference resistor in an electronic activation circuit. Due to the series connection, the same current flows through the reference resistor and the mains. Connected over the reference resistor and over the mains are the inputs to separate operational amplifier means whose output signals are a measure of the voltage across the reference resistor and the network and are also a measure of the respective resistance values.

Ett ytterligare operationsförstärkarorgan är anordnat i kretsen så att dess insignal är skillnaden mellan utsignalerna hos opera- tionsförstärkarorganet vars ingångar är anslutna över nätet och referensmotstándet. Utsignalen från detta ytterligare operations- förstärkarorgan är proportionell mot skillnaden i resistans mellan serienätet och referensmotståndet och används för att reglera effektflödet genom nätet på ett sätt så att det tenderar att upp- rätthâlla resistansen hos nätet lika med resistansvärdet hos referensmotstândet.A further operational amplifier means is arranged in the circuit so that its input signal is the difference between the output signals of the operational amplifier means whose inputs are connected over the network and the reference resistor. The output of this additional operational amplifier means is proportional to the difference in resistance between the series network and the reference resistor and is used to regulate the power flow through the network in such a way that it tends to maintain the resistance of the network equal to the resistance value of the reference resistor.

En annan föredragen utföringsform av uppfinningen är en de- tektor för avkänning av skillnaden mellan en okänd fluid, t.ex. olja, och vatten. I denna utföringsform innefattar det elektriska nätet vars resistans upprätthålles relativt det förutbestämda värdet två termistorer, den ena en sensor och den andra en refe- rens införlivade i en probe för placering av den avkännande ter- mistorn vid en nivå för värmeöverföringskontakt med fluiden, om en sådan finns närvarande, och referenstermistorn vid en nivå för värmeöverföring med enbart vatten. När vattenytan förorenas genom en fluid vars viskositet är lägre än vattnets, t.ex. högvärdiga petroleumdestillat, är upphettningseffekten hos den avkännande termistorn på den okända fluiden mindre än när vatten enbart är närvarande, salunda medgivande reducerande konvektionsvármeförlust för att förbättra detekteringsnoggrannheten av den okända fluiden. 7714459-Ü I en annan utföringsform tjänar en första termistor i en avkännande nätanordníng som en sensor för ett tillstånd som skall avkännas och en andra termistor i nätet utgör en temperaturkompen- sator, utsatt för samma temperatur som den första termístorn men ej utsatt för det tillstånd som skall avkännas. Återigen jämföras resistansen hos hela nätet och upprätthålles denna med referens till det förutbestämda värdet.I en utföringsform använd som en fluidnedsänknings- eller nivådetektor, utsattes referenstermistorn konstant för luft eller vätska och den avkännande termistorn ut- sättes för kontakt med vätskan för nedsänkning.Another preferred embodiment of the invention is a detector for sensing the difference between an unknown fluid, e.g. oil, and water. In this embodiment, the electrical network whose resistance is maintained relative to the predetermined value comprises two thermistors, one a sensor and the other a reference incorporated in a probe for placing the sensing thermistor at a level for heat transfer contact with the fluid, if a such is present, and the reference thermistor at a level of heat transfer with water only. When the water surface is polluted by a fluid whose viscosity is lower than that of the water, e.g. high-quality petroleum distillates, the heating effect of the sensing thermistor on the unknown fluid is less than when water alone is present, thus allowing reducing convection heat loss to improve the detection accuracy of the unknown fluid. 7714459-Ü In another embodiment, a first thermistor in a sensing network device serves as a sensor for a condition to be sensed and a second thermistor in the network constitutes a temperature capacitor, exposed to the same temperature as the first thermistor but not exposed to that condition. to be detected. Again, the resistance of the entire network is compared and maintained with reference to the predetermined value. In one embodiment used as a fluid immersion or level detector, the reference thermistor is constantly exposed to air or liquid and the sensing thermistor is exposed to contact with the immersion liquid.

Föredragna utföringsformer av uppfinningen för dessa skilda tillämpningar uppvisar en resistanskomparator vilken signalerar skillnaden mellan det föreliggande värdet av en resistans hos en avkänningsanordning och en temperaturoberoende referens; och en effektregulator vilken ger gensvar på komparatorn för att variera effektflödet genom_avkänningsanordningen för att reducera resis- _tansskillnaden. I en sådan utföringsform innefattar resistanskom~ paratorn företrädesvis åtminstone ett referensmotstånd och ett transistororgan anslutna så, att signalen på en utgångsledning av transistororganet representerar resistansskillnaden. Effektregula- torn innefattar företrädesvis ett transistororgan vilket arbetar som en serieregulator ansluten mellan en enkel likspänningskälla och avkänningsanordningen. Utgångsledningen från resistanskompara- torn är ansluten till den effektiva basen hos effektregulatortran- sistororganet, varvid effektflödet styres genom avkänningsanord- ningen. I I en specifik utföringsform utgör termistoravkänningsanord- ningen och en mängd motstånd en brygga ansluten till ett resis- tanskomparator-transistororgan för att indikera graden av obalans hos bryggan vilken kan tillskrivas skillnaden mellan föreliggande resistansvärde och värdet för avkänningsanordningen och det förut- bestämda referensvärdet.I detalj innefattar bryggan ett första motstånd vilket har ett resistansvärde lika med det förutbestämda referensvärdet, och ett par serieanslutna motstånd av lika värde omfattande en delare. Delaren bildar en bana från effektregulatorn till jord och det första motståndet anslutet till serien med den 7714459-0 avkännande anordningen bildar en andra bana från effektregulatorn till jord. Resistanskomparator-transistororganet har sin bas verk~ samt ansluten till mittpunkten av delaren, och dess emitter verk- samt ansluten mellan det första motståndet och avkänningsanord- ningen. uess verksamma kollektor är ansluten till att styra effektregulatorn.Preferred embodiments of the invention for these different applications have a resistance comparator which signals the difference between the present value of a resistance of a sensing device and a temperature independent reference; and a power regulator which responds to the comparator to vary the power flow through the sensing device to reduce the resistance difference. In such an embodiment, the resistance comparator preferably comprises at least one reference resistor and a transistor means connected so that the signal on an output line of the transistor means represents the resistance difference. The power regulator preferably comprises a transistor means which acts as a series regulator connected between a simple direct voltage source and the sensing device. The output line from the resistance comparator is connected to the effective base of the power regulator transistor means, the power flow being controlled by the sensing device. In a specific embodiment, the thermistor sensing device and a plurality of resistors constitute a bridge connected to a resistance comparator transistor means for indicating the degree of imbalance of the bridge which can be attributed to the difference between the present resistance value and the value of the sensing device and the predetermined reference value. the bridge comprises a first resistor which has a resistance value equal to the predetermined reference value, and a pair of series-connected resistors of equal value comprising a divider. The divider forms a path from the power regulator to ground and the first resistor connected to the series with the 7714459-0 sensing device forms a second path from the power regulator to ground. The resistor comparator transistor means has its base operatively connected to the center of the divider, and its emitter operatively connected between the first resistor and the sensing device. uess operating collector is connected to control the power regulator.

I en ytterligare utföringsform av uppfinningen består den återställande kretsen av en konstantströmkrets vilken har två parallella grenar, av vilka en gren innehåller den avkánnande an- ordningen och den andra är ansluten genom kollektorn och emittern hos transistororgan, varvid basen på transistororganet är ansluten i ett återkopplingsförhållande för att ge gensvar på spänningsänd- ringen över avkänningsanordningen och därvid driva resistansen hos den avkännande anordningen mot referensresistansen. I en ytterli- gare utföringsform av uppfinningen består termistorkretsen av en konstantströmkrets vilken har två parallella grenar, där en gren innehåller en termistor och den andra är ansluten genom kollektorn och emittern hos transistororgan, varvid basen hos transistororga- net är ansluten i ett äterkopplingsförhållande för gensvar på spänningsändringen över termistorn. Utföringsformerna och uppfin- ningens särdrag inses vidare i samband med följande ritningar, i vilka: fig. l ar ett kretsschema över en föredragen utföringsform i enlighet med uppfinningen i vilken användes en serieanslutning av två termistorer, fig. 2 är ett kretsschema liknande fig. l av en utföringsform av uppfinningen i vilken användes en parallellanslutning av två termistorer, fig. 3 är ett kretsschema över en utföringsform av uppfinnin- gen i vilken användes en operationsförstärkare, fig. 3a är ett kretsschema över en utföringsform av uppfin- ningen i vilken användes en operationsförstärkare, fig. 4 är en schematisk vy av en oljedetekteringsenhet vilken är utrustad med två termistorer och i vilken användes kretsen enligt fig. 1 eller fig. 2, fig. 5 är ett kretsschema över en utföringsform av uppfinnine 7714459-0 6 gen i vilken användes en konstantströmkrets och en termistor med negativ temperaturkoefficient, fig. 6 är ett kretsschema.över en krets i vilken kombineras två av termistorkretsarna enligt fig. l i ett summerande arrange- mang i vilket användes enstaka termistorer i avkänningsbenen.In a further embodiment of the invention, the resetting circuit consists of a constant current circuit which has two parallel branches, one branch of which contains the sensing device and the other is connected through the collector and the emitter of transistor means, the base of the transistor means being connected in a feedback relationship to respond to the voltage change across the sensing device and thereby drive the resistance of the sensing device to the reference resistance. In a further embodiment of the invention, the thermistor circuit consists of a constant current circuit which has two parallel branches, one branch containing a thermistor and the other being connected through the collector and emitter of transistor means, the base of the transistor means being connected in a feedback relationship for response on the voltage change across the thermistor. The embodiments and features of the invention are further understood in connection with the following drawings, in which: Fig. 1 is a circuit diagram of a preferred embodiment in accordance with the invention in which a series connection of two thermistors is used, Fig. 2 is a circuit diagram similar to Fig. 1 of an embodiment of the invention in which a parallel connection of two thermistors is used, Fig. 3 is a circuit diagram of an embodiment of the invention in which an operational amplifier is used, Fig. 3a is a circuit diagram of an embodiment of the invention in which a operational amplifier, Fig. 4 is a schematic view of an oil detection unit which is equipped with two thermistors and in which the circuit according to Fig. 1 or Fig. 2 is used, Fig. 5 is a circuit diagram of an embodiment of the invention in which a constant circuit and a thermistor with a negative temperature coefficient are used, Fig. 6 is a circuit diagram. Over a circuit in which two of the thermistors the large circuits according to Fig. 1 in a summing arrangement in which single thermistors are used in the sensing legs.

Med hänvisning till fig, 1 arbetar transistorn Ql, en fem- watts kiselsandtransistor med F över 100 som en standardserie- regulator. Transistorn Q2 är en standard NPN-transistor med p över 100 avsedd att ändra transistorns Ql basstföm 50m Seﬂsvar På strömflödet mellan basen och emittern hos transistorn 02 orsakad i sin tur genom en resistansobalans i den visade resistanskompara- tionsbryggkretsen. Två armar av denna brygga bildas genom 1000 (1 motstånden Rl och R2, de andra armarna bildas genom ett 190 (1 referensmotstånd R3 och den underordnade bryggan innefattande serieanslutningarna av de två termistorerna Tl 0Ch T2 parallellt med de serieanslutna motstànden R4 och R5.- Termistorerna Tl och T2 båda Fenwal üD3lSM2, har negativa temperaturkoefficienter. Motstånden R4 och R5 är vardera 1000 (L Basen och emittern på transistorn 02 är anslutna till mittpunkter- na av resistanskomparationskretsen. Dioden D är en standard milli- watt-anordning vilken kompenserar för framspänningen mellan basen och emittern hos transistorn Q2. Vid 25°C omgivningstemperatur har termistorerna Tl och T2 vardera en resistans av 1000 (1.Referring to Fig. 1, transistor Q1, a five watt silicon sand transistor with F above 100, operates as a standard series regulator. Transistor Q2 is a standard NPN transistor with p over 100 intended to change the base current 50m of the transistor Q1 See ﬂ response To the current flow between the base and the emitter of transistor 02 caused in turn by a resistance imbalance in the shown resistance comparison bridge circuit. Two arms of this bridge are formed by 1000 (1 resistors R1 and R2, the other arms are formed by a 190 (1 reference resistor R3 and the child bridge comprising the series connections of the two thermistors T1 0Ch T2 parallel to the series connected resistors R4 and R5). T1 and T2, both Fenwal and DD1SM2, have negative temperature coefficients. Resistors R4 and R5 are each 1000 (L The base and emitter of transistor 02 are connected to the centers of the resistance comparison circuit. at 25 ° C ambient temperature, the thermistors T1 and T2 each have a resistance of 1000 (1).

Närhelst vid funktion resistanskomparationsbryggan enligt fig. l är obalanserad, framkallas en potentialskillnad mellan punkterna A och B. När resistansen hos den underordnade bryggan är högre än referensmotståndet, slås transistorn Q2 från, vilket tillåter transistorn Ql ett bli fullt ledande. Effekt flyter där- för genom den underordnade bryggan till jord vilket orsakar upp- hettning av termistorerna och en åtföljande minskning i deras re- sistansvärden. Effekt kommer att fortsätta att flyta tills resi- stanserna hos termistorerna Tl och T2 andras, därvid redugerande potentialskillnaden mellan A och B och varvid bryggan bringas i balans. Transistorn 02 börjar då att slå till, varvid transistorn gl bestjäls pá en del av dess basström, varvid den delvis slås från- När transistorn Ql fortskridande slås från reduceras ström- 7714459-0 flödet genom den underordnade bryggan. Sålunda försöker denna återställande elektroniska krets att upprätthålla resistansen hos den underordnade bryggan vilken består av de serieanslutna termis- torerna och motstånden R4 och R5 lika med resistansen hos referensmotstàndet R3 trots växlande tillstånd i det omgivande' mediet. Varje gång termistorerna Tl och T2 är utsatta för ett omgivande medium så att graden av värmeförlust från vardera termistorn är densamma, kommer en underordnad brygga R4 och R5 att vara balanserad, varvid spänningen mätt via voltmetern.V kommer att vara 0. Om t.ex. temperaturen hos det omgivande mediet skulle ändra sig, kommer resistansvärdena hos termistorerna Tl och T2 att ändra sig. Resistanskomparationsbryggan kommer då att bli obalan- serad och den återställande elektroniska kretsen kommer att ställa in effektflödet genom den underordnade bryggan för att återställa balansen. Utsignalvoltmetern V kommer att fortsätta att ge noll- avläsning, eftersom temperaturen hos termistorn Tl förblir lika med temperaturen hos termistorn T2, trots att effektflödet genom termístorerna kommer att förändras. Temperaturkompenseringen har åstadkommits mycket enkelt genom inställning av de två termisto- rerna i samma arm av huvudbryggkretsen. När dock temperaturerna hos termistorerna Tl och T2 skiljer, som t.ex. när en termistor utsätts för en stillastående fluid och den andra för samma fluid i rörelse, blir den underordnade bryggan obalanserad och en spänning kommer att registreras på voltmetern V vilken indikerar hastighe- ten för fluiden i rörelse.Whenever in operation the resistance comparison bridge according to Fig. 1 is unbalanced, a potential difference between points A and B is produced. When the resistance of the child bridge is higher than the reference resistance, transistor Q2 is turned off, which allows transistor Q1 to become fully conductive. Power therefore flows through the subordinate bridge to ground, which causes the thermistors to heat up and a concomitant reduction in their resistance values. Power will continue to flow until the resistances of the thermistors T1 and T2 are different, thereby reducing the potential difference between A and B and thereby bringing the bridge into balance. The transistor 02 then starts to turn on, the transistor gl being robbed of a part of its base current, whereby it is partially switched off. When the transistor Q1 is progressively switched off, the current flow through the child bridge is reduced. Thus, this resetting electronic circuit attempts to maintain the resistance of the child bridge which consists of the series-connected thermistors and resistors R4 and R5 equal to the resistance of the reference resistor R3 despite changing states in the surrounding medium. Each time the thermistors T1 and T2 are exposed to a surrounding medium so that the degree of heat loss from each thermistor is the same, a minor bridge R4 and R5 will be balanced, the voltage measured via the voltmeter.V will be 0. If e.g. . should the temperature of the ambient medium change, the resistance values of the thermistors T1 and T2 will change. The resistance comparison bridge will then be unbalanced and the reset electronic circuit will set the power flow through the child bridge to restore the balance. The output voltage meter V will continue to give a zero reading, since the temperature of the thermistor T1 remains equal to the temperature of the thermistor T2, even though the power flow through the thermistors will change. The temperature compensation has been achieved very simply by setting the two thermistors in the same arm of the main bridge circuit. However, when the temperatures of the thermistors T1 and T2 differ, as e.g. when one thermistor is exposed to a stationary fluid and the other to the same fluid in motion, the child bridge becomes unbalanced and a voltage will be registered on the voltmeter V which indicates the speed of the fluid in motion.

Vid den liknande utföringsformen visad i fig. 2 är termisto- rerna T1 och T2 anslutna parallellt inom den underordnade bryggan vilken har armarna T1, T2, R4 och R5. Dess funktion är liknande utföringsformen enligt fig. 1. Endast när temperaturerna hos ter- mistorerna Tl och T2 skiljer sig kommer voltmetern V att ge utslag.In the similar embodiment shown in Fig. 2, the thermistors T1 and T2 are connected in parallel within the child bridge which has the arms T1, T2, R4 and R5. Its function is similar to the embodiment according to Fig. 1. Only when the temperatures of the thermistors T1 and T2 differ will the voltmeter V give a result.

Fig. 3 är en utföringsform av uppfinningen omfattande opera- tionsförstärkare. Operationsförstärkaren 10 är ansluten över ett referensmotstånd R1 och tjänar som inverterande ett-förstärkare, med dess utsignal proportionell mot spänningen över motståndet R1.Fig. 3 is an embodiment of the invention comprising operational amplifiers. The operational amplifier 10 is connected across a reference resistor R1 and serves as an inverting one-amplifier, with its output signal proportional to the voltage across the resistor R1.

Operationsförstärkaren ll är ansluten över den överordnade bryggan 7714459-Ü vilken har armarna Ti. T2, R9. Rlo och tjänar som en ett- förstärkare med sin utsignal proportionell mot spänningen över den underordnade bryggan. Ue två utsignalerna subtraheras elektriskt och skillnaden tjänar som insignal till operationsförstärkaren 12, vilken tjänar som en summerande förstärkare med tio gángers för- ' stärkning, med sin utsignal proportionell mot skillnaden i spän- ning över den underordnade bryggan och referensmotståndet Rl. På grund av att strömflödet genom den underordnade bryggan är lika med den genom referensmotståndet R1 är utsignalen från operations- förstärkaren 12 proportionell mot skillnaden i resistans mellan den underordnade bryggan och referensmotståndet R1- Utsígnaleﬂ från operationsförstärkaren 12 är ansluten till basen på transistorn Q därvid styrande effektflödet genom den underordnade bryggan och styrande dess resistans. Voltmetern 16 är ansluten över den underordnade bryggan för att indikera skillnaden i resistans mellan termistorerna Tl och T2. " I denna utföringsform är frekvenskompenseringen och matnings- anslutningarna för operationsförstärkarna ej visade (rutin inom detta teknikomráde). Följande komponenter är använda; termistorerna Tl 0Ch T¿ Fenwal GD25SM2 serieregulator Q _ 2NlO38 operationsförstärkare 10, ll, 12 709 motstånd: R1 _ _ 33 K fl 112 ' 2,7 K Q R3 ' 2,7 K fl R4 2,7 K R5 2,7 K_§1 RÖ 10 K Q' R7 10 K få RB i t _ _ sao K Q Rg 1000 Q Rlo 1000 f), Fig. 3a visar en utföringsform av uppfinningen liknande fig. l i vilken transistorn Q2 enligt fig. l har ersatts med en opera- tionsförstärkare l2 vars utsignal är ett mått på obalansen i huvudbryggan.Denna utsignal styr effektflödet genom det avkän- 7714459-0 nande benet via transistorn Ql.The operational amplifier 11 is connected across the parent bridge 7714459-Ü which has the arms Ti. T2, R9. Rlo and serves as a single amplifier with its output signal proportional to the voltage across the child bridge. The two outputs are electrically subtracted and the difference serves as an input to the operational amplifier 12, which serves as a summing amplifier with ten times amplification, with its output signal proportional to the difference in voltage across the child bridge and the reference resistor R1. Because the current flow through the child bridge is equal to that through the reference resistor R1, the output signal from the operational amplifier 12 is proportional to the difference in resistance between the child bridge and the reference resistor R1 from the operational amplifier 12 is connected to the base of the transistor Q. through the subordinate bridge and controlling its resistance. The voltmeter 16 is connected across the child bridge to indicate the difference in resistance between the thermistors T1 and T2. "In this embodiment, the frequency compensation and supply connections of the operational amplifiers are not shown (routine in this field of technology). The following components are used; K fl 112 '2.7 KQ R3' 2.7 K fl R4 2.7 K R5 2.7 K_§1 RÖ 10 KQ 'R7 10 K få RB it _ _ sao KQ Rg 1000 Q Rlo 1000 f), Fig. 3a shows an embodiment of the invention similar to Fig. 1 which the transistor Q2 according to Fig. 1 has been replaced with an operational amplifier 12 whose output signal is a measure of the imbalance in the main bridge. This output signal controls the power flow through the sensing leg via transistor Ql.

Fig.4 visar uppfinningen utförd som en oljedetektorenhet i vilken.används kretsen enligt fig. 1 eller 2. Oljedetekterings- systemet innefattar ett flytande rörformigt hus 50 avsett att flyta på vatten 52 som skall övervakas. Huset 50 har övre och nedre urtag 54, 56. Flytbarheten hos huset 50 är sådan att urtaget 54 är anordnat vid vattenytan och urtaget 56 är nedsänkt. Refe- renstermistorn 20 är anordnad i urtaget 56 så att den förblir under vatten. Den avkännande termistorn är anordnad i urtaget 54 vid luft-vdtskegränsytan så att den är utsatt för olja om en film av olja 24 skulle existera på den övervakade ytan. Oljedetekte- ringsenheten kan vara sluten och innefatta batterier 30 (vilka fungerar som ballast), den elektroniska kretsen 32 enligt fig. l eller 2 och en utsignalindikator 34 pá sin övre yta. I en annan utföringsform kan enheten vara ansluten via en böjlig kabel (ej visad) till en fjärrmatningskälla och en fjarrutsignalindikator- krets.Fig. 4 shows the invention embodied as an oil detector unit in which the circuit according to Fig. 1 or 2 is used. The oil detection system comprises a floating tubular housing 50 intended to float on water 52 to be monitored. The housing 50 has upper and lower recesses 54, 56. The movability of the housing 50 is such that the recess 54 is arranged at the water surface and the recess 56 is submerged. The reference thermistor 20 is arranged in the recess 56 so that it remains under water. The sensing thermistor is arranged in the recess 54 at the air-liquid spoon interface so that it is exposed to oil should a film of oil 24 exist on the monitored surface. The oil detection unit may be closed and comprise batteries 30 (which act as ballasts), the electronic circuit 32 according to Fig. 1 or 2 and an output signal indicator 34 on its upper surface. In another embodiment, the unit may be connected via a flexible cable (not shown) to a remote power supply and a remote window signal indicator circuit.

Fig. 5 ar en utföringsform av uppfinningen i vilken användes en konstantströmkälla vilken söker upprätthålla ett konstant strömflöde genom kollektormotståndet Rl. Det finns två parallella banor för strömmen att flyta från matningskällan till jord, en genom motståndet Rl och transistorn Ql och den andra genom termistørn T 0Ch R2. Termistorn T är ansluten genom basen och kollektorn hos transistorn Q vilket möjliggör för transistorn Q att styra strömflödet genom termistorn T. Komponentvärdena är valda så att kretsen håller strömmen genom T konstant därvid strävande att återställa ett förutbestämt resistansvärde, dock ofullständigt. Om villkoren t.ex. växlar i ett omgivande medium på ett sàdant sätt att termistorn T nedkyls, ökar dess resistans vilket orsakar potentialen vid basen på transistorn Q att stiga, varvid transistorn Q fortskridande slås från, varvid mera ström tillåtes att flyta genom termistorn T. Denna ökade effekt genom termistorn T upphettar denna, föranledande dess resistans att avta. Voltmetern V vilken mäter spänningen över termistorn är en indikation av värmeöverföringen från termistorn till det omgivande mediet. För en termistor med positiv temperaturkoefficient är 7714459-0 lO lägena i kretsen för termistorn T och voltmetern V ombytta med läget för motståndet Rl. * _ Med hänvisning till fig. 6 visas två av kretsarna enligt fig. l anslutna i ett summerande arrangemang i vilket används enkla termistorer i de avkännande benen. En av termistorkretsarna verkar som en referenspunkt. Sá snart effektflödet genom termistorn T1 avviker frän effektflödet genom termistorn T2, utvecklas på led- ningarna Ll och L2 en utgångssignal. Om t.ex. termistorn T2 vilken är referensen utsättes för vatten, och termistorn Ti utsättes för vatten med en liten mängd alkohol tillsatt kommer den erforderliga effekten för att hålla de två termistorerna vid en konstant -förvald temperatur att skilja sig åt på grund av de skilda värmeöverföringsegenskaperna hos de två fluiderna. En ut-_ gångssignal kommer därför att framkallas på ledningarna L1 och L2 ur vilka närvaron av en förfalskning kan påvisas. För vissa tillämpningar behöver referenskretsen ej vara en annan termistor- krets utan kan bestå av en enkel resistanskrets som tjänar som en referens. Medan de föredragna anordningarna vilka används för att åstadkomma termistorfunktionerna enligt denna uppfinning är de halvledarenheter vilka säljs under namnet "termistorer". inses att vissa särdrag hos uppfinningen kan erhållas genom att använda andra anordningar, eller kombinationer vars verkan på kretsen varierar med temperaturen på ett entydigt sätt. En temperaturkäns- lig diodtransistor kan till exempel användas i vissa fall, förut- satt att dess temperaturkarakteristik svarar mot behoven vid den speciella gällande tillämpningen. Dessutom kan en metallisk glöd- tråd, t.ex. volfram, vars resistans är temperaturberoende använ- das.Fig. 5 is an embodiment of the invention in which a constant current source is used which seeks to maintain a constant current flow through the collector resistor R1. There are two parallel paths for the current to flow from the supply source to ground, one through the resistor R1 and the transistor Q1 and the other through the thermistor T0Ch R2. The thermistor T is connected through the base and collector of the transistor Q, which enables the transistor Q to control the current flow through the thermistor T. The component values are selected so that the circuit keeps the current through T constant, thereby striving to reset a predetermined resistance value, however incomplete. If the conditions e.g. switches in an ambient medium in such a way that the thermistor T cools down, increases its resistance which causes the potential at the base of the transistor Q to rise, whereby the transistor Q is progressively turned off, allowing more current to flow through the thermistor T. This increased power through the thermistor Does not heat it, causing its resistance to decrease. The voltmeter V which measures the voltage across the thermistor is an indication of the heat transfer from the thermistor to the surrounding medium. For a thermistor with a positive temperature coefficient, the positions in the circuit of the thermistor T and the voltmeter V are reversed with the position of the resistor R1. Referring to Fig. 6, two of the circuits of Fig. 1 are shown connected in a summing arrangement in which simple thermistors are used in the sensing legs. One of the thermistor circuits acts as a reference point. As soon as the power flow through the thermistor T1 deviates from the power flow through the thermistor T2, an output signal develops on lines L1 and L2. If e.g. the thermistor T2 which is the reference is exposed to water, and the thermistor Ti is exposed to water with a small amount of alcohol added, the required power to keep the two thermistors at a constant-default temperature will differ due to the different heat transfer properties of the two the fluids. An output signal will therefore be generated on lines L1 and L2 from which the presence of a counterfeit can be detected. For some applications, the reference circuit need not be another thermistor circuit but may consist of a simple resistance circuit that serves as a reference. While the preferred devices used to accomplish the thermistor functions of this invention are the semiconductor devices sold under the name "thermistors". It will be appreciated that certain features of the invention may be obtained by using other devices, or combinations, the effect of which on the circuit varies unambiguously with the temperature. A temperature-sensitive diode transistor can, for example, be used in certain cases, provided that its temperature characteristics correspond to the needs of the particular current application. In addition, a metallic filament, e.g. tungsten, whose resistance is temperature dependent, is used.

Claims

7714459-8 ll PATENT REQUIREMENTS

1. l. A device for detecting the presence of a non-combustible foreign liquid on the surface of another liquid, e.g. water surface, comprising a monitoring device (T) in heat transfer contact with a liquid when immersed in it, the monitoring device (T) being capable of dissipating electrical power and having an electrical characteristic (eg resistance) which changes as a function of the temperature, characterized by a resetting electrical circuit (Q1, Q2; 10, 11, 12, Q; R1, Q, D) connected to the monitoring device (T) for supplying electrical power to be derived therefrom, that the resetting electrical circuit comprises reference means (R3, R1) representing a predetermined desired value of the electrical characteristic of the monitoring device (T), that the resetting circuit after a change in the actual value of the the electrical characteristic of the monitoring device (T) acts to change the power flow to the monitoring device to return the true value of the characteristic one of the monitoring device against the predetermined desired value, of an output circuit (V) sensitive to the power flow conditions in the monitoring device in order to indicate changes in the heat loss rate from the monitoring device (T), and of a probe for positioning the monitoring device (T) for immersion in the foreign liquid on the surface of the other liquid.

Device according to claim 1, characterized in that the monitoring device comprises a single monitoring element (T) and that the output circuit (V) reacts to the power flow conditions through the element (Fig. 5). ^

Device according to claim 1, characterized in that the monitoring device comprises an electrical network which includes a set of monitoring elements (TI, TZ) and that the electrical resetting circuit comprises a resetting electronic activation circuit (Q1.Q2). which responds to changes in an electrical characteristic of the total network from the predetermined desired value by varying the power flow to the network in order to return the actual electrical characteristic of the total network to the predetermined value, and of a means (V) for deriving an output signal which depends on the values of the electrical characteristics of the individual monitoring elements in the monitoring device. 7

Device according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the monitoring device (T) comprises at least one thermistor monitoring element.

Device according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the monitoring device (T) comprises at least one monitoring element of temperature-sensitive metal, for example tungsten.

Device according to any one of claims 1 "- 5, characterized in that the electrical characteristic is constituted by the resistance and that the resetting circuit comprises a resistance comparator (R1; R1-R5) co-indicates the difference between the current the resistance value 'of the monitoring device and the resistance value of the reference means, and of a power regulator (Q1, Q2) S0m is Sensitive to the output signal from the comparator in order to vary the power flow through the monitoring device (T) in order to reduce this difference.

Device according to claim 6, characterized in that the power regulator comprises a transistor (Q1) acting as a series regulator and connected between an energy source and the monitoring device.

Device according to claim 7, characterized in that the resistance comparator comprises at least one reference? resistor and a means connected in such a way that the signal on an output line from the means represents said difference, the effective base of the power regulator's transistor (Q1) being connected to the output line of the comparator (Figs. 1 and 7714459-0 13-2).

Device according to claim 6, characterized in that the resistance comparator comprises first, second and third operational amplifiers (10, 11, 12), the first (10) being connected in such a way that its output signal represents the resistance value of the reference resistor (R1), the second (ll) in such a way that its output signal represents the resistance value of the monitoring device (T1, T2, R9, R10) 0Ch the third operational amplifier (12) as input signals takes the output signals from the first and second operational amplifiers (10, 11), and is connected in such a way that the output signal from the third operational amplifier (12) represents the difference between the actual resistance value of the monitoring device and the reference value.

Device according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the electrical characteristic is electrical resistance, in that the resetting circuit comprises a resistance comparator consisting of at least one reference resistor and a transistor (Q) connected to such that the signal on an output line from the transistor represents the difference between the actual fair value of the resistance of the monitoring device and the resistance value of the reference means.

11. ll. Device according to claim 10, characterized in that the monitoring device and a plurality of resistors form a bridge network, that the transistor (Q2) is connected to represent the degree of imbalance in the bridge network which can be attributed to the difference between the current resistance value of the monitoring device and the predetermined the zero value.

Device according to claim 11, characterized in that the bridge network comprises a first resistor with a resistance value equal to the predetermined value and a pair of series-connected resistors (R4, R5) with the same value forming a divider, which divider forms a path from the regulator to ground, the first resistor and the monitoring element

13. (T) connected in series forms a second path from the controller to ground, that the transistor with its base is connected to the center of the divider and that its effective emitter is connected between the first resistor and the monitoring element and its effective collector The device according to claim 12, characterized in that means (V) are arranged for generating a signal in the form of a voltage across the bridge, this voltage depending on the current through the monitoring element. _

Device according to claim 3, characterized in that the electrical characteristic is electrical resistance and that the network comprises a leg of a resistance-comparating bridge, the network being connected to be driven towards balance in the bridge by means of the resetting activation circuit. . _

Device according to claim 3 or 14, characterized in that the network comprises a sub-bridge including two monitoring elements (T1, T2) and two resistors (R4, R5) with the same value and forming a divider and means for deriving a signal from the child bridge due to the difference in resistance between the monitoring elements.

Device according to claim 15, characterized in that the monitoring elements (T1, T2) are connected in series in the sub-bridge, and that the signal consists of the voltage across the sub-bridge between points located between the two monitoring elements and the two resistors (R4 , Rs).

Device according to claim 16, characterized in that the monitoring elements (T1, T2) are connected in parallel in the child bridge, and that the signal consists of the voltage across the child bridge between two points in each leg of the child bridge, each point being between one of the monitoring elements and its corresponding resistor (R4, R5).

18. L8. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the probe (50) comprises a float which floats freely on the surface of the liquid. 7714459-0 15

Device according to claim 18, wherein the liquid to be sensed floats on water, characterized in that the monitoring device comprises a monitoring element with an electrical resistance which decreases with increasing temperature, whereby, when the liquid liquid has a lower viscosity than water, the heating effect of the monitoring device is less than when water is present, whereby reduced convection losses are made possible in the presence of high oil distillates and the like in order to enable their detection.

Device according to any one of the preceding claims, characterized by a first monitoring element (22) which serves as a sensor for a state of said liquid to be sensed and a second monitoring element (20) which serves as a temperature compensator exposed to the same temperature. as the first monitoring element but not exposed to the liquid to be sensed.

Device according to claim 20, intended to detect liquid floating on water, characterized in that a first (22) of the monitoring elements at a first level is exposed to heat-transmitting contact with water and a second (20) of the monitoring elements at a relatively higher level is exposed to heat transfer contact with any liquid. 7

Device according to claim 20, intended to detect contamination on water, characterized in that the monitoring elements and the circuits are selected to react to the heat transfer characteristic differences between water and a polluting liquid, wherein (22) of the the monitoring elements are exposed to water containing the contaminating liquid and the other (20) is exposed to water which does not contain the contaminant.