DE1918337A1 - Verfahren zur Messung des Widerstandes von elektrisch leitenden Materialien - Google Patents

Description

A-GFA- -G E- VAE RT AG LEVERKUSEN

Verfahren zur Messung des Widerstandes von elektrisch leitenden Materialien

Priorität : Grossbritannien, den 11.April 1968 — Nr.17 621/63 Gevaert-Agfa N=Vo, Mortsel-Antwerpen, Belgien

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung des Widerstandes von in der Querrichtung nebeneinander liegenden Längsteileneines Streifens vom elektrisch leitenden Material, das eine Bahn oder einen darauf angebrachten Überzug bilde't.

Aus der veröffentlichten niederländischen Anmeldung 6706577 ist ein Verfahren zur Bestimmung des elektrischen Widerstandes eines Streifens von elektrisch leitendem Material bekannt _fwobei ein Wechselstrom durch einen derartigen Streifen geschickt wird indem beide Enden des Streifens an eine Wechselstromquelle gekoppelt werden, dass die Kopplung zumindest an einem Ende kapazitiv erfolgt und dass der Wider-,stand aus einem in dem elektrischen Kreis erhal.tenen Wert oder Werten bestimmt wird»

Mach einer bevorzugten Ausführungsform dieses Verfahrens wird eine mit einer nassen Schicht versehene Bahn über zwei elektrisch leitende Rollen geführt, von denen eine Rolle eine Mehrzahl von leitenden Zylinderabschnitten aufweist die axial nebeneinander angeordnet sind und die voneinander elektrisch isoliert sind und je über einer gleichen Impedanz an einer gemeinsamen geerdeten Verbindung liegen» Die Messung des Widerstandes von den verschiedenen Langsstreifen eines Bahnstreifens, die den Zylinderabschnitten entsprechen, erfolgt dadurch dass die sich über die resp. Impedanzen einstellenden Spannungen gemessen werden. Da

009836/0928

die Breite der Zylinderabschnitte, der gegenseitige Abstand zwischen den beiden Rollen und der spezifische Widerstand der aufzutragenden Zusammensetzung bekannt sind, kann die / Dicke der Überzüge in Querrichtung berechnet werden und kann eine Dickemessung in einem Diagramm dargestellt werden.

Das eingangsbeschriebene Verfahren zur Bestimmung der Dickemessung ist ungenau»

Die durch die Längsteile der Bahnstreifen fliessenden Ströme können zufolge nicht gleicher Widerstände dieser Streifen voneinander verschiedenartig sein, was auf eine Ungleichmässigkeit in der Dicke des Überzugs in der Querrichtung der Bahn zurückzuführen ist,- Weil die Impedanzen über denen die Zylihderabschnitte an einer gemeinsamen Verbindung liegen, einander gleich sind, erzeugen die ungleichen, durch diese Impedanzen fliessenden Ströme ungleiche Spannungen in den Zylinderabschnitten.

Dadurch wird die äquipotentiale Ebene an der die Zylinderabschnitte aufweisende Rolle vernichtet und demzufolge werden die Ströme seitlich zwischen anliegenden Bahnstreifenteilen fliessen» Also entspricht der durch die Impedanz eines Zylinderabschnittes fliessende Strom nicht ganz genau dem Widerstand des übereinstimmenden Materialstreifenteils.

Ziel der Erfindung ist derartige seitliche Ströme zu beseitigen und also genaue Messungen durchführen zu können=

Gemäss der Erfindung besteht das Verfahren zur Bestimmung des Widerstandes von in der Querrichtung nebeneinander liegenden Längsteilen eines Streifens von elektrisch leitendem Material, das eine Bahn oder einen Überzug auf solche Bahn bildet, darin, dass ein Wechselstrom durch einen derartigen Streifenteil geschickt wird, indem beide Enden des Streifens an eine Wechselstromquelle gekoppelt werden, dass die Kopplung an einem Ende mittels einer sich quer sum Streifen erstreckenden ersten Elektrode und am andren

009836/0928

Ende mittels einer Mehrzahl von weiteren Elektroden, die nahe aneinander in Querrichtung zum Streifen angeordnet sind, erfolgt,, die weiteren Elektroden mit einer gemeinsamen Verbindung in dem Kreis einer Wechselspannungsquelle verbunden werden und die von diesen weiteren Elektroden su der- gemeinsamen Verbindung fliessenden Ströme gemessen 'v/erden während die Potentialdifferenz zwischen den weiteren" Elektroden und der gemeinsamen Verbindung wesentlich gleich ' Null gehalten wird, und aus den gemessenen Strömen und der Wechselspannung die Widerstände der Längsstreifenteile des Materials, die den weiteren Elektroden entsprechen, bestimmt werden.

Durch den Ausdruck "Potentialdifferenz wesentlich gleich ITuIl" wird bezeichnet, dass die Potentialdifferenz so niedrig ist, dass die oben beschriebene äquipotentiale Ebene nicht vernichtet wird und als einen virtuellen Nullpunkt betrachtet werden kann=

Weil die vorliegende Erfindung besonders in Verbindung mit der Messung der Dicke von Überzügen aus flüssigen Zusammensetzungen wie Pigmentschichten, Haftschichten, Schutzschichten (sogenannte Antistress-Schichten), lichtempfindliche oder allgemein strahlungsempfindliche Schichten, bei der Herstellung von Materialien zur Verwendung in photographischen Verfahren entworfen ist, wird in der folgenden Beschreibung besonders auf derartige Materialien Bezug genommen, aber es ist selbstverständlich, dass die Erfindung für viele andere wichtige Anwendungen geeignet ist.

Aus den gleichen Gründen ist in der Beschreibung besonders auf das Aufbringen einer flüssigen Mischung auf eine Bahn Bezug genommen, aber es ist klar, dass die Erfindung auch 'für solche Ausführungsform anwendbar ist, bei der die flüssige Mischung eine Zusammensetzung zur Bildung selbsttragender Bahnen ist..

Im Falle der Beschichtung einer Bahn mit einer Zusammenset-

009836/0 92 8

_ 4 —

zung ist es offensichtlich, dass die Leitfähigkeit der Bahn oder der Schicht auf der Bahn, auf die der Überzug aufgebracht ist, geringer sein wird als die Leitfähigkeit der Uberzugszusammensetzung, weil die Bahn oder die aufgetragenen Schichten einen Widerstand bilden, der mit dem neu aufgetragenen, zu messenden Überzug parallel geschaltet ist.

Da es gem'äss der Erfindung möglich ist, die absolute Dicke eines Streifens in der Querrichtung aus seinem elektrischen Widerstand und dem spezifischen Widerstand des Materials, aus dem er besteht, zu errechnen und der elektrische Widerstand selbst aus dem durch die Streifenteile fliessenden Strom und dem an dem Streifen anliegenden Spannungsabfall berechnet wird, beinhaltet die Erfindung auch den blossen Vergleich der" Ablesungen, die sich beim Testen verschiedener in Querrichtung nebeneinander liegenden Längsteile eines Streifens ergeben,'wie dies beispielsweise bei einer gerade aufgetragene Uberzugsschicht auf einer Bahn der Fall ist, um die Gleichförmigkeit des Überzugs in Querrichtung zu ermitteln und um die Beschichtungsvorrichtung gegebenenfalls zu überwachen damit eine gleichförmige Beschichtungerhalten wird.

Anhand der anliegenden Zeichnungen wird die Erfindung durch einige Ausführungsbeispiele im folgenden weiter erläutert»

Fig» 1 ist eine schematische Seitenansicht einer Einrichtung

zur Durchführung des erfindüngsgemässen Verfahrens; Fig«, 2 ist eine Vorderansicht derselben Einrichtung wobei die mit einer aufgetragene Überzugsschicht versehene

Bahn transparent dargestellt ist; Fig» 3 ist eine Darstellung des Prinzips der elektrischen

Messungen.
Fig„ 4 ist der gleichwertige elektrische -Stromkreis der

Einrichtung neich Fig. 3. ; . .

Fig„ 5 ist der elektrische Stromkreis nach den Fi q, 1 und 2, Fig_o f> ist eine Hinrichtung nur Bestimmung der ,spc::if i sebm

009836/0 92 8 . . ,

Leitfähigkeit der Auftragzusammensetzung» Fig= 7 ist der elektrische Stromkreis zur Bestimmung der absoluten Dicke der Uberzugsschicht=

Gemäss der in den Fig» 1 und 2 dargestellten Ausführungsform v/ird eine elektrisch isolierende Bahn 10, beispielsweise ein Polyathylenterephthalatfilm, auf die eine leitfähige Schicht 11 gerade aus einer elektrisch leitenden Zusammensetzung aufgetragen wurde, in Pfeilrichtung über die Rollen 12 und- 13 geführt die elektrisch isolierend drehbar gelagert sind und sich quer zum Bahnweg erstrecken.

Die Rolle 12 ist eine einstückige Metallrolle die mit einer Klemme einer Wechselspannungsquelle 14 elektrisch verbunden ist» Die andere Klemme dieser Quelle ist elektrisch geerdet. Die Rolle 13 ist ein Hohlzylinder und besteht aus vierzehn elektrisch leitfähigen Zylinderabschnitten 15 die mittels der dünnen isolierenden Ringe 16 elektrisch voneinander isoliert sind. Die beiden äussersten Zylinderabschnitte berühren die Bahn nicht und können für die elektrische Messung ausser Berücksichtigung gelassen werden. Am Innenraum ist jeder Abschnitt 15 mit einem Anschlusselement zur Verbindung mit einer gemeinsamen elektrisch geerdeten Leitung 17 versehen=

Am Innenraum der Rolle 13 sind Schaltmittel vorgesehen um ein Registriergerät 13 der Reihe nach die Anschlüsse der unterschiedenen Zylinderabschnitte 15 mit der gemeinsamen Leitung 17 zu verbinden, so dass die von diesen Abschnitten 15 zur Erdleitung fliessenden Ströme registriert werden. Die genannten Schaltmittel werden durch einen Wahlschalter 19 gesteuert, der. die Wahl einer zu messenden Zone der aufgetragenen Schicht ermöglicht.

Im folgenden wird zur besseren Idee der Wirkung der dargestellten Einrichtung zuerst das Prinzip der Messung kurz •erklärt,.

009836/0 92 8 _λμαι

BAD ORIGINAL

In der Darstellung nach Fig» 3 wird eine Bahn 10 über zwei metallene Rollen 22 und 23 geleitet, die sich quer zum Bahnweg erstrecken» Eine Wechselspannungsquelle 14 wird ' an eine Klemme der Rolle 22 angeschlossen= Die andere Ausgangsklemme der Quelle 14 und die Rolle 23 sind elektrisch geerdet«

Der vereinfachte gleichwertige elektrische Stromkreis der · nach der Pig= 3 dargestellten Einrichtung ist in der Fig» 4 gezeigt» Er enthält die Wechselspannungsquelle 14, den Kondensator 24, den Widerstand 25 und den Kondensator 26« Durch den Kondensator 24 wird die Kapazität zwischen der Rolle 22 und dem übereinstimmenden Teil der leitfähigen Schicht auf der Bahn 10 gebildet, wahrend der Widerstand 25 den Widerstand R desjenigen Teils der leitfähigen Schicht gibt, der sich zwischen den beiden Rollen erstreckt und der Kondensator 26 die Kapazität zwischen der Rolle 23 und dem übereinstimmenden Teil der leitfähigen Schicht darstellt« Wenn die Kapazitäten 24 und 26 und die Frequenz der Wechselspannungsquelle 14 ausreichend gross sind, darf die Impedanz der Kondensatoren im Stromkreis in bezug auf den Widerstand der Schicht vernachlässigt werden» Genügend grosse Kapazitäten können dadurch erreicht werden, dass die Bahn 10 über einen Winkelteil der Rollen 22, 23, beispielsweise über einen Winkel von wenigstens 35 Graden,geführt \;ird.

P~r durch den Stromkreis fliessende Strom wird durch die. ,' folgende Gleichung gegeben :

.l.f (D

in der :

E die Wechselspannungsquelle 14 und R der Widerstand des betreffenden Teils der leitfähigen Schicht ist*

Falls die spezifische Leitfähigkeit der aufgetragenen Schicht bekannt ist und der Abstand zwischen den Rollen

009836/0 928

BADOBfQfNAL

sowie die Breite der aufgetragenen Schicht konstant bleiben,; kann die Dicke der aufgetragenen Schicht wie folgt errechnet werden :

In dieser Gleichung bedeutet :

d die Dicke der aufgetragenen Schicht, .

1 den .abstand zwischen den beiden Rollen, ;

P den spezifischen Widerstand der Auftragzusammensetzung

und
b die Breite der aufgetragenen Schicht=

In der Praxis wird der durch die Schicht fliessende Strom (Widerstand R) etwas geringer als der von.der Quelle gelieferte Strom i sein, weil u°a<, Streukapazitäten bestehen zwischen dem mit einer Schicht versehenen Bahnteil und den Unterteilen der Auftragmaschine hindurch die Strome zu der Erde f Hessen, und auch eine Streukapazität vorliegt der parallel mit dem Widerstand R ist»

In einer gegebenen Auftragsanordnung sind jedoch alle die Messung beeinflussenden Faktoren nahezu konstante Vierte, so- dass· ihr Einfluss auf die Messung in Betracht gezogen werden kann.

Diese Faktoren sind zur Einsicht des erfindungsgemässen Verfahrens vernachlässigbar und daher sind die elektrischen gleichwertigen Elemente dieser Faktoren dem elektrischen Stromkreis der Einrichtung nach Fig„ 5, der im folgenden näher beschrieben wird, nicht einverleibt,, ^:

Der erste,im strichpunktiert gezeigten Rechteck 27 befindliehe Teil des Stromkreises nach Fig„ 5 ist in dem Innenraum der Rolle 13 untergebracht und ist über drehbare Kontakte mit den Verbindungen 70, 71, 72, 7 3 und 75 an den übereinstimmenden Verbindungen des zweiten Teils des S-trömkrcises angeschlossen ,der sich innerhalb des Rechteckes 2o befindet und "in ui-nefn 'Steuerpult zur Steuerung der Einrichtung'untergebracht ist,. ' ' ■ ^; ■

009336/0923,.;;

Ein drehbarer Stufenschalter, der von einem Solenoid 29 betätigt wird, ist mit 2 drehbaren Kontaktfingern 30 und 31 zum Berühren von zwei Kontaktsätzen 32 und 33 versehen. Jeder dieser Kontaktsätze enthält 12 Kontaktpunkte von denen nur einige dargestellt werden» Die Kontaktpunkte jedes Satzes sind über 30° winkelförmig nebeneinander angebracht, so dass nach Ausführung von 12 Stufen die Kontaktfinger 30 und 31 ihre ursprüngliche Lage wieder einnehmen*

Die Kontaktpunkte 32 sind mit den die Wechselkontakte 35 . aufweisenden Relais 34 verbunden« In der nicht wirksamen Stellung der Relais stehen die Kontakte 35 mit den Abschnitten 15 der Rolle 13 in Verbindung und sind mit diesen Abschnitten über die Leitungen 37 an die Erde angeschlossen, weil in der wirksamen Stellung eines Relais der betreffende Abschnitt 15 der Rolle 13 durch die Leitung 30 mit der Eingangsklemme eines Verstärkers 39 (eines sogenannten "operational amplifier") mit resistiver Rückkopplung verbunden ist»

Das verstärkte Wechselstromsignal wird im Wechselstrom-Gleichstromumformer 50 gleichgerichtet und das Gleichstrom— ausgangssignal wird mit der Klemme 74 verbunden»

Die Kontaktpunkte ,33 sind mit den gleichwertigen Widerständen 40 verbunden, wobei diese Widerstände einen Spannungsteiler für eine 12 Volt Gleichspannung bilden» Die auf dem Schleifer 31 erscheinende Spannung wird über einen Widerstand 41 am Eingang eines Verstärkers 42 mit resistiver ^: Rückkopplung angelegt=

Über einen Widerstand 43 wird eine zweite Spannung entgegengesetzter Polarität am Eingang des Verstärkers 42 angelegt, so dass allein die Differenz zwischen den beiden Spannungen gegen Erde wesentlich verstärkt wird« Der Stromkreis, der zwei ia umgekehrter Verbindung geschalteten Dioden enthält, ' schickt zum Eingang des Verstärkers nur Signale.deren ^: Grosse wenigstens 1 Volt, d.h.- die· Potentiäld'ifferenz "' '

009836/0928:1 ^& ^

- :- ,, . BAD ORIGINAL

zwischen zwei aufeinanderfolgenden Kontaktpunkten 33 des drehbaren Stufenschalters, beträgt«

Ein Multivibrator 44 wird durch das Ausgangssignal des Verstärkers 42 gesteuert und wird in Betrieb gesetzt werden, v/enn das Eingangssignal des Verstärkers 42 grosser.als die bestimmte Minimalwerte von ungefähr 1 Volt wird» Die Ausgangsimpulse des Multivibrators steuern einen Vermögentransistor 45 ο Das Solenoid 29 wird in den Kollektorkreis des Transistors 45 eingeschaltet, so dass der Stufenschalter, der durch das Solenoid 29 betätigt wird, für jeden Impuls des Multivibrators. 44 über 30° verdrehen wird =

Der zweite Teil des Stromkreises, der innerhalb des Reckeckes 28 befindlich ist, enthält hauptsächlich die folgenden Komponenten :

- Eine Spannungsquelle 46 zur Lieferung einer Gleichspannung von -30 Volt in Bezug auf die Erde zur Speisung des Solenoids 29 des Stufenschalters.,

- Eine stabilisierte Spannungsquelle 48 zur Lieferung von Gleichspannungen von -15 und +15 Volt in Bezug auf die Erde zur Speisung der unterschiedlichen Verstärkerstromkreise, sowie die Spannungsteilerswiderstände 64 des Wahl-

, schalters 47„

- Einen Verstärker 49, mit resistiver Rückkopplung, von dem eine Eingangsklemme verbunden ist mit dem Spannungsteiler, der durch den Widerstand 51 und das Potentiometer 52 gebildet wird ο Das Potentiometer 52 ist ein mit 10 Windungen versehenes schraubenförmiges Potentiometer dessen Wirkung und Funktion v/eiter in der Beschreibung erläutert werden. Die andere Eingangsklemme ist über die Klemme 74 mit dem" Ausgang des Umformers 50 verbunden«

Der Ausgang des Verstärkers 49 ist über einen normal ge-· schlossenen Kontakt 53 an einen Verstärker 54 mit kapazitiver Rückkopplung über einen Kondensator 55 geschaltet. Die Ruckkopplung über ein Potentiometer 56 und einen Widerstand 57 erlaubt die Einstellung der Empfindlichkeit der

009836/0928

BAD ORION**¹-

- ΐο -

Messanordnung=

Der Kontakt 5 3 wird von einem Relais 58 gesteuert das in .-dem ' Kollektorstromkreis des Transistors 59 eingeschaltet ist« Der Transistor wird durch einen monostabilen Multivibrator 60 gesteuert, der durch die Spannungsimpulse eines Stromumformers 61» der die in der Sekundäruicklung eines Transformators 62 erzeugten Impulse umformt, ausgelöst werden kann, Der Umformer 62 ist ein Stromumformer mit einem ringförmigen Kern durch den die Primärwicklung axial geführt ist und rund um dem die Sekundärwicklung toroidal gewickelt ist»

Ein konventioneller kontinuierlich arbeitender Registriergerät 63 wird zum Aussetzen des Dickenprofils, in Querrichtung, der gemessenen Schicht verwendet» Der Eingang des Registriergeräts ist mit den Klemmen 72 und 76 der Einrichtung verbunden=

Die Wirkung der Einrichtung ist folgende=

Der Operateur stellt den Wahlschalter 47 auf eine der 12 Stellungen ein, die der Querzone der aufgetragenen Schicht auf der zu messenden Bahn entspricht«

Der mit der besonderen Einstellung des Wahlschalters 47 übereinstimmende negative Gleichstrompotential ist*" dem positiven Potential am Schleifer 31 des die Widerstände enthaltenden Spannungsteiler 40 entgegengesetzt« Wenn die" Differenz, entweder negativ oder positiv, höher als 1 Volt ist, wobei 1 Volt die Potentialdifferens für jede Stufe des Spannungsteilers 40 oder 64 bedeutet, wird der Multivibrator in Betrieb gesetzt« Bei jedem Impuls des Multivibrators verdreht das Solenoid 29 den drehbaren Stufenschalter 30° bis die am Schleifer 31 erhaltene ". Spannung der an dem Wahlschalter 47 gestellten Spannung 'in Grosse gleichkommt.

In diesem Augenblick wird die Eingangsspannung des Ver-

836/Q928^^:

ki ■ - BADORtGlNAl;

stärkers 42 Null oder nahezu Null werden und wird der Multivibrator anhalten=·

Ein dem gewählten Streifenteil entsprechendes Relais 34- wird erregt und die Leitung 37 des übereinstimmenden Zylinderabschnittes wird über den Wechselkontakt 35 mit der Leitung·. 3C verbunden= . .. ;

Durch die Erregung eines Relais 34 wird die galvanische Erdung des übereinstimmenden Zylinderabschnittes unterbrochen= Zufolge des Verhaltens des Verstärkers 39 mit negativer Rückkopplung bleibt aber die elektrische Erdung unterhalten= Unter der Voraussetzung dass eine geringe Spannung besteht, die am Eingang 65 in Bezug auf den Eingang 66 gemessen ist, so wird die Spannung am Verstärkerausgang 67 von entgegengesetzter Polarität sein und kann immer in Wert steigern (mit unendlich verfügbarem· Ausgang) bis die Spannung zwischen den Eingängen 65 und unendlich klein wird= - Mit dem zum Eingang 65 rückgekoppelten Ausgang wird die Ausgangsspannung immer den erforderlichen Wert annehmen um das Signal zwischen den Eingängen 65 und 66 auf Null zu führen=

Der Wechsel-btromausgang des Verstärkers wird durch den Einwegglei'chrichterkreis des Umformers 50 gleichgerichtet, so dass an der Aüsg'angsklemme 74 der Rolle 13 ein Gleichstromsignal erhalten wird, das dem festen Maschinenteil leicht zugeführt werden kann= Dieses Gleichstromsignal entspricht der relativen Uberzugsdicke der aufgetragenen Schicht=

Das genannte, Gleichstromsignal wird in dem Verstärker verstärkt und. durch d,en. Kreis, des Verstärkers. 54 der Ausgangsklemme 76 zugeführt= Auf dem Registrierpapier des Registriergerät^.63,_} dßjx ini.t, den Ausg.angssignalen 72-76 der Einrichtung verbunden 1st, wird in Abhängigkeits-.von der Zeit eine Kurve gezogen die die relativen pieke des gemessenen Teils oder Streifens des Überzugs darstellt=

0 0933BiO9

Falls der Operateur beabsichtigt einen andren Teil des Oberzugs zu messen, schaltet er den Wahlschalter 4? auf die diesem Uberzugsteil entsprechende Stellung« Demzufolge wird die Eingangsspannung des Verstärkers grosser als die Minimalspannung werden wahrend der der Multivibrator ausser Betrieb bleibt, so dass letzterer angelassen wird und den drehbaren Stufenschalter auf die rechte Stellung verdreht» . . . .

Die Stromimpulse die durch die Leitung von der -30 Volt Speisung für jede Stufe dieses Schalters fliesst, dient zur Auslösung des monostabilen Multivibrators 60 durch die Umformer 62 und 61= Wenn der Multivibrator ausgelöst ist, schaltet er um während einer.Zeit, die etwas grosser ist als derjenigen Zeit die für das Ausführen einer Stufe des drehbaren Stufenschalters erforderlich ist ,und das Relais 58 wird während dieser Zeit erregt» - ...- . ■-. :'.

Der Zweck dieser Wirkung wird im folgenden erläutert»

Wenn der drehbare Stufenschalter von einem Koritäktpünkt 30 ' auf den andren überschaltet, wird der durch .die Leitung 3'8 fliessende Strom kurzzeitig Mull sein und der Zeiger des" Registriergeräts 63 wird die Neigung haben di'eseh null-' ^: impuls zu befolgen» UmVdas Aufzeichnen des nicht suver- ' lässig ausführbaren Übergangssignals zu vermeiden, wird' ' der Kontakt 53 geöffnet« Während der Zeit dass dieser Kontakt geöffnet ist, wird der Verstärker 54 mit kapazitiver Rückkopplung durch den Kondensator 55 wie ein Akkumulatorenstromkreis arbeiten und das Registriergerät bleibt den Stromwert registrieren im Augenblick dass der. . Kontakt 5 3 geöffnet wurde» Wenn dieser Kontakt wieder geschlossen wird, werden die augenblicklichen Stromwerte weiter registriert» . ..,,.-

Im allgemeinen ist es erwünscht um während der Aufzeichnung die Nennschichtdicke etwa im Mitte des Registrierpapiers aufsuzeichnen. Dazu erfolgt eine Einstellung der Ein-

009836/0928 " '"'

ORiGJNAL

richtung mit dem Potentiometer 52,durch das ein bestimmtes Gleichstrompotential an die Eingangsklemmen des Verstärkers' '49 gelegt wird» In dieser Weise wird das Messignal der Rolle 13 einem Signal konstanter Grosse überlagert= Für eine gegebenen Einrichtung und eine bestimmte Beschichtungszusammensetzung kann das Potentiometer 52 direkt in Werten markiert werden die dem Gewicht des Überzugs, d.h. dem Quantum aufgebrachter Beschichtungszusammensetsung pro Quadratmeter, entsprechen= Die Abweichungen der Aufzeichnungskurve der Mittenanzeige entsprechen den Abweichungen der wirklichen Überzugsdicke von der beabsichtigten Dicke»

Die Empfindlichkeit der aufzeichnung,mit andren Worten das Prozent der Abweichung zur linken oder rechten Skalenseite, kann mittels des Potentiometers 56, das die Rückkopplung der Verstärkerstromkreise 49, 54 steuert, eingestellt werden«

In der obenbeschriebenen Einrichtung wurden die folgenden elektrischen Werte für eine bestimmte lichtempfindliche SilberhalogenidemuMonsschicht, die auf einen- 1,20 m breiten Polyesterträger vergossen und in 12 seitlichen Zonen eingeteilt wurde, gemessen :

Frequenz : 100 kc.

Spannung an der Rolle 12 : 2,5 V RMS= Mittelwert des Stromes durch die Leitung 30 : 50 uA, Spannung an der Ausgangsklemme 74 : 2 V Gleichspannung»

Genauigkeit, die durch Vergleich der Messung nach dem crfindungsgemässen Verfahren mit der Messung der Uberzugsdicke nach der Trocknung bestimmt wurde : 5 % =

In der beschriebenen Einrichtung muss der Operateur,z«B= auf dem Aufzeichnungspapier selbst,notieren welcher Bahnteil gemessen wird, weil die aufgezeichnete Kurve keine Andeutungen hinsichtlich des betreffenden Bahnteils gibt»

Diese Schwierigkeit kann dadurch vermieden werden, dass ein XY-Registriergerät anstatt dos kontinuierlich'arbeitenden Registriergeräts mit der Einrichtung verbunden wird und

009836/0928

BAD

die Wahl der unterschiedenen Bahnteile wie folgt durchgeführt v/ird„

Der Wahlschalter 47; der die Spannungsteilerwiderstände enthält, wird durch ein linear Präzisionspotentiometer ersetzt, dessen Schleifer kontinuierlich und langsam z.B. durch einen kleinen Servomotor rotiert wird= Also wird die an der Klemme 73 erhaltene Spannung ein Sägesahnprofil aufweisen die von Null bis -12 Volt linear ansteigen und schnell auf Null fallen wird wenn der Schleifer des Potentiometers eine Umdrehung gemacht hat. Der X-Achse-Eingang des Registriergeräts wird mit den Klemmen 72 und 73 verbunden und die Empfindlichkeit des Registriergeräts wird eingestellt, so dass das Ende der X-Achse-Skala für den Maximalspannungsausgang d.h. -12 Volt erreicht wird»

Die Empfindlichkeit des Verstärkers 42 wird in solcher Weise eingestellt, dasseine Spannungsdifferenz von 1 Volt gerade an der Verbindung der Widerstände 41 und 43 erforderlich ist ehe der Verstärkerausga'ng den Multivibrator 44 in Betrieb setzt» Während der. Y-Achse-Eingang des Registriergeräts mit den Klemmen 72 und 76 verbunden ist, wird die Registrierwirkung wie folgt stattfinden«

Xtfcnn der Schleifer des Präzisionspotentiometers ab I<Iull anfängt, ist der erste Streifenteil der Bahn in dem Itesskreis eingeschaltet und das Registriergerät registriert, kontinuierlich die relative Uberzugsdicke dieses Bahnteils» Wenn . der Zeiger 1/12 der Länge der X-Achse zurückgelegt hat, erreichte die Spannung an der Klemme 73 1 Volt, so dass der Multivibrator 44 angelassen wird und den drehbaren Schalter eine Stufe weiterdrehen lässt. Der zweite Bahnteil v/ird jetzt gemessen während der Zeiger des Registriergeräts gleichmässig in eine paralM zur X-Achse liegende Richtung weiterbewegen bleibt» Die andren Bahnteile werden in ähnlicher Weise gemessen» Nachdem der 12»Bahnteil gemessen wurde, hat das Präzisionspotentiometer eine Umdrehung gemacht, so dass seine Ausgangsspannung plötzlich von *-12 Volt

0098 36/0 92 8

BAD ORIGfNAL

auf .Null fällt.. In dieser Stellung wird die Messv/irkung angehalten und ein neues Registrierpapier wird auf das Registriergerät entweder mit der Hand oder automatisch gelegt, ueil ;das Registriergerät-jetzt zum Aufzeichnen einer zweiten -Kurve über die erst aufgezeichnete Kurve anfängt=

Es ist klar, dass das erfindungsgemäss^ Verfahren nicht auf die obenbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist»

Die Ausgangssignale der Messeinrichtung müssen nicht in der beschriebenen Weise registriert werden^ sondern· können auch eine Warneinrichtung oder derartige Einrichtung steuern falls die wirkliche Uberzugsdicke von der beabsichtigten Dicke mit einem Wert grosser als^:eine vor- ■ "■ gegebene Minimalabweichung verschieden sein soll=

Alternativ können die Ausgangssignale für die verschiedenen Bahnteile zur manuellen oder automatischen Steuerung von Mitteln in der Auftragseinrichtung,-die das Quantum der vergossenen Auftragzusammensetzung in Querrichtüng'-zur Bahn"kontrollieren* · - : .

Falls.die absolute Dicke eines neu aufgetragenen Überzugs zu messen ist, wird es notwendig sein, wie bereits oben beschrieber, wurde, den spezifischen Widerstand der aufgetragenen -Zusammensetzung, zu kennen. Eine Anordnung zur Messung und ZUr₁ Verwendung dieses spezifischen Widerstandes bei. der> Bestimmung der. absoluten Überzugsdicke wird im . folgendenbeschriebene . - . . ■.

Ein Rohrleitungsteil GO, wie in der Fig„ 6 veranschaulicht wird, ist in. der Auftragseinrichtung zur Messung des spezifischen. Leitfähigkeit der Auftragzusammensetzung versehen, wenn diese zur Beschichtungsschale geführt wird. Der Rohrleitungsteil enthält ein rostfreies Stahlrohr 81, das mit drei leitfähigen rostfreien Stahlrihgen"02, 83 und 84, die'elektrisch mittels Ringe 85 aus Teflon (eingetragenes Warenzeichen) oder dergleichem Material voneinander isoliert sind. Der Zentralring 83 ist mit einem geeigneten "Wechsel-*

0 09 8 3,6 L Q 9,2.8.

spannungsgenerator verbunden. Weil die Frequenz der Wechselspannung für den vorliegenden Stromkreis :nur wenig ' -

kritisch ist, kann die Wechselspannung einfach vom Gene- ..;

rator 14, der bereitL mit der Rolle 12 verbunden ist, abgezweigt und über einen Umformer 97 an den Ring 33 geschaltet werden= Die Ringe 82 und 84 sind mit dem Verstärker 86 verbunden und dieser ist wie einen Wechselstrom-Gleichstromumformer geschaltet= Da die Potentialdifferenz zwischen den Eingangsklemmen des Verstärkers nahezu" gleich' IJuIl ist, wird der Messkreis₍wirklich den Strom messen, der ' " durch die im Rohrleitungsteil befindliche Auftragszusammensetzung fliesst. Dieser Strom ist ein Mass für die spezifische Leitfähigkeit der Auftragszusammensetzung=

• i ■- "■ ^: Der Gleichstromausgang des Verstärkers der vorzugsweisenahe an der Rohrleitungsabteilung 80 angeordnet ist,- wird über die Klemme 77 mit dem in der Fig- 7 dargestellten elektronischen Teilerkreis verbunden, in dem das Messignal das an dem Eingang 76 angelegt ist, der relativen Uberzugsdicke der Schicht entspricht, durch das Signal das mit der spezifischen Leitfähigkeit des Überzugs übereinstimmt, geteilt wird, so dass ein Ausgangssignal an der Klemme 78 erhalten wird, das direkt der absoluten Dicke des gemessenen Streifenteils der Schicht entspricht» ■■" ..',.' - . -

Der Kreis enthält wesentlich den Verstärker SO, der wie ein" Impulsbreite-Modulator geschaltet wird,und den Verstärker 89 mit varrierender resistiver Rückkopplung= Das i.usgangssignal des Verstärkerumformers 06 wird mit der Eingangsklemme 77 des Modulators G8 verbunden, und steuert.die Breite der Impulse. In dem vorliegenden Kreis bewirkte das Eingangssignal von 2 bis 100 Volt am Eingang 77 das Variieren der Impulsbreite zwischen-0,5 mSek und 2,5 mSek bei einer Frequenz von 250 Hz„ ' -

■ Eine durch eine Zener-Diode 90 stabilisierte Gleichspannung\ --. wird an einem Potentiometer 91 angelegt und die an dem . Schleifer dieses Potentiometers erhaltene Spannung wird... _; -

009836/0928 ^:

ÖA ORIGINAL

als Vorspannung beim Modulatorseingang .-verwendet, damit die ursprünglichen Betriebsbedingungen bestimmt werden«

Das Ausgangssignal, das an der Klemme 76 der Messeinheit erhalten wird, ist mit dem Eingang eines Verstärkers 89 verbunden. Die resistive Rückkopplung dieses Verstärkers die über die Widerstände 92 und 93 erfolgt, kann durch die Erdung der Verbindung zwischen den beiden Widerständen unwirksam gemacht werden» Dies wird durch das Einschalten des Transistors 94 durchgeführt werden«

Der Kreis arbeitet wie folgt :

Es wird angenommen, dass die spezifische Leitfähigkeit der Auftragzusammensetzung plötzlich mit einem Faktor 2 verringert« Die in der Fig. 5 dargestellte Messeinheit wird die relative Uberzugsdicke wie eine mit einem Faktor 2 reduzierte Dicke akzeptieren (die effektive Uberzugsdicke bleibt ungeändert), weil der Widerstand des gemessenen Streifenteils zweimal so gross wurde. Also wird das Messsignal an der Klemme 76 um die Hälfte desjenigen Wertes kleiner sein,der der wirklichen Überzugsdicke entspricht«

Die reduzierte Leitfähigkeit macht, dass die Gleichspannungsausgang des Umformerkreises 06 nur die Hälfte des ursprünglichen Wertes ist und infolgedessen wird die Breite der durch den Kreis des Verstärkers 88 erregten Impulse mit einem Faktor 2 reduziert. Der Schalttransistor 94 wird dadurch während einer nur die Hälfte der vorigen Zeit beträgenden Totalzeit geschlossen und die Rückkopplung des Verstärkers 89 wird auf die Hälfte reduziert. Demzufolge v/ird die Verstärkung des Kreises verdoppelt und wird an der Ausgangsklemme 78 das gleiche Signal wie bevor erhalten. Das pulsierende Gleichstromsignal am Ausgang des Verstärkers 89 wird durch einen Kondensator 95 ausgeglichen. Ein Registriergerät das zwischen der Klemme 78 und der Erde geschaltet ist, wird unmittelbar das absolute Dickenpraf.il der gemessenen Uberzugsschicht anzeigen.

009 836/0928 _BÄD original

Die Anordnung zur Berücksichtigung der Leitfähigkeit-des Auftragsmaterials in der Messung der relativen Dicke zum ■ Erhalten eines absoluten Dickenwertes ist nicht auf den besonderen dargestellten Schaltungskreis beschränkt, und ander.e Kreise zur Ausführung derselben Funktion liegen- im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung.

009836/0928

Claims (1)

1. Ansprüche

   f I., ) Verfahren zur Bestimmung des Widerstandes von in der Querrichtung nebeneinander liegenden Längsteilen eines Streifens von -elektrisch leitendem Material, das eine Bahn oder einen.Überzug auf solche Bahn bildet, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wechselstrom durch einen derartigen Streifenteil geschickt wird, indem beide Enden des Streifens an eine Wechselstromquelle gekoppelt werden, dass die Kopplung an einem Ende mittels einer sich quer zum Streifen erstreckenden ersten Elektrode und am andren Ende mittels einer Mehrzahl von weiteren Elektroden, die nahe aneinander in Querrichtung zum Streifen angeordnet sind, erfolgt,die weiteren Elektroden mit einer gemeinsamen Verbindung in dem Kreis einer Wechselspannungsquelle verbunden werden und die von diesen weiteren . Elektroden zu der gemeinsamen Verbindung fliessenden Ströme gemessen werden, während die I-otentialdiff erenz zwischen den weiteren Elektroden und der gemeinsamen Verbindung wesentlich gleich Null gehalten wird, und aus den gemessenen Strömen und der Wechselspannung die Widerstände der Längsstreifenteile des Materials, die den weiteren Elektroden entsprechen, bestimmt werden=

   2= Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Elektroden mit den anliegenden Bahnteilen Kondensatoren bilden=

   3ο Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Verbindung elektrisch geerdet ist,

   4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung des elektrischen Stroms, der von einer dieser weiteren Elektroden zu der gemeinsamen Verbindung fliesst, von einem eine negative resistive Rückkopplung aufweisenden Verstärker mit hohem Verstärkungsgrad durchgeführt wird, wobei die Eingangs—" . klemmen des Verstärkers mit der weiteren Elektrode und

   009836/0928

   ;:■« £ -;i ^ I '· C 0 < BAD ORIGINAL

   der gemeinsamen Verbindung verbunden sind, so dass das Ausgangssignal des Verstärkers Funktion dieses Stroms ist»

   5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass je ein WechseIkontakt in der Schaltung von jeder weiteren Elektrode zu der gemeinsamen Verbindung angebracht ist, wobei diese Wechselkontakte normalerweise die v/eiteren Elektroden direkt mit der gemeinsamen Verbindung verbinden, aber zur auffolgenden Verbindung der weiteren Elektroden mit einer Eingangsklemme des Verstärkers, betätigt werden können, während die andere Eingangsklemme des Verstärkers mit der gemeinsamen Verbindung verbunden ist.

   6ο Verfahren zur Bestimmung der relativen Dicke, in Querrichtung, einer elektrisch leitfähigen Schicht auf einer elektrisch isolierenden Bahn, dadurch gekennzeichnet dass der Widerstand■von in Querrichtung nebeneinander liegenden Längsstreifenteilen der Überzugsschicht gemäss den Verfahren der Ansprüche 1 bis 5 bestimmt v;ird, und dass die Widerstandswerte miteinander verglichen werden»

   7ο Verfahren zur Bestimmung der absoluten Dicke, in Querrichtung, einer elektrisch leitfähigen Uberzugsschicht nachdem diese gerade auf einen elektrisch isolierenden Träger aufgetragen wurde, wobei der Widerstand der in Querrichtung nebeneinander liegenden Längsstreifenteile der Uberzugsschicht gemäss den Verfahren der Ansprüche 1 bis 5 bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die spezifische Leitfähigkeit der Auftragszusammensetzung ,. kurz vor dem Auftragen auf den Träger gen.tssen \:ird und aus den bestimmten Widerständen der spezifischen Leitfähigkeit, der Länge und der Breite der unterschiedenen Streifenteile des tlberzugs,die absolute Dxcke dieser Streifenteile errechnet wird»

   0.09836/0928

   BAD QRiQlNAL

   Ο» Verfahren nach Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert, welcher der relativen Uberzugsdicke entspricht, durch die gemessene spezifische Leitfähigkeit der Auftragszusammensetzung geteilt ist, damit die absolute Uberzugsdicke erhalten wird=

   009836/0928

   ■31-

   Leerseite