DE2249516A1

DE2249516A1 - Verfahren zum konstanthalten der konzentration temperaturveraenderlicher elektrolytischer loesungen

Info

Publication number: DE2249516A1
Application number: DE19722249516
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl Phys Ackermann; Horst Tesch
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1972-10-10
Filing date: 1972-10-10
Publication date: 1974-04-18

Description

"Verfahren zum Konstanthalten der Konzentration temperaturveränderlicher elektrolytischer Lösungen" Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Konstanthalten der Konzentration von temperaturverEnderlichen Bädern elektrolytischer Lösungen mittels temperaturkompensierter Leitfähigkeitsmessung.
Bekanntlich nimmt die Leitfähigkeit einer Lösung infolge vergrößert er Bew.egungsenergie der Ionen mit steigender Temperatur zu. Hierbei gilt folgende'Beziehung Xt = X0 [1 + α (T-18)] Xt = spezifische Leitfähigkeit der Lösung bei der Temperatur T [°C] X0: spezifische Leitfähigkeit bei der Bezugstemperatur 18°C α = Temperaturkoeffizient, der angibt, um wieviel Prozent pro °C die spezifische Leitfähigkeit der Lösung zunimmt Für die meisten Elektrolyte ist α eine bekannte Konstante (ca. 2 pro °C).
In der technischen Anwendung der Leitfähigkeitsmessung interessiert bekanntlich nur die von der Temperatur unabhängige Leitf Shigkeit, so daß bei Temperaturschwankungen des Meeerätcs eine Kompensation des Temperatureinflusses notwendig wird.
Dies ist beispielsweise bei der Leitfähigkeitsrnessung in Reinigungsbädern der Fall, die bei niedrigen Badtemperaturen angesetzt und dann aufgeheizt werden. Auch während. des Reinigungsprozesses kann es darüber hinaus noch zu starken zusätzlichen Schwankungen der Badtemperatur kommen, die durch das zu reinigende Gut ausgelöst werden.
Es ist bekannt, die Kompensation dieser Temperaturschwankung mit Hilfe eines NTC-Widerstands vorzunehmen, der dem Widerstand der Lösung entgegengeschaltet wird. Diese Kompensationsmöglichkeit ist indessen praktisch nur in einem verhältnismEßig kleinen Temperaturbereich brauchbar, weil sich das Temperaturverhalten des NTC-Widerstands nur unzureichend demjenigen der Lösung anpaßt, Die Aufgabe bestand deshalb darin, eine elektronische Rechen-Schaltung anzugeben, die imstande ist, die auf 180C bezogene Leitfähigkeit X0 aus der Leitfähigkeit Xt bei der Temperatur T nach der Gleichung zu ermitteln.
Der Lösung liegt die Analogie dieser Beziehung zu.der bekannten Steuergleichung von Feldeffekt-Transistoren bzw.
ID = Drainstrom UDS= Drain-Source-Spannung 1 = Leitwert des Feldeffekt-Transistors Ro im Arbeitspunkt USO= Steuerspannung im Arbeitspunkt k = Steuerkonstante des Leitwertes zugrunde. Macht man also den Drainstrom ID der spezifischen Leitfähigkeit Xt und die Steuerspannung U5 - USO proportional so erhält man einen spannungsabfall am Feldeffekt -Transistor, der seinerseits proportional der kompensierten Leitfähigkeit ist.
In den folgenden Schaltbildern ist die prinzipielle erfindungsgemäße Anordnung dargestellt.
Fig. zeigt die Prinzipschaltung Fig. 2 zeigt die genaue Anordnung der Kompensationsstufe im Zusammenhang mit den übrigen Funktionsgruppen sowie den Stromlaufplan.
Ein Wien-Robin-Oszillator (10 1) erzeugt die sinusförmige Meßspannung von 1500 Hz. Der nachgeschaltete Impedanzwandler (IC 2) schafft die zur Anpassung der niederohmigen Leitfähigkeitsmeßzelle notwendige Ausgangsimpedanz von 10-2 Ohm. An dieser Spannungsquelle von 100 mV liegt die von der Reinigungs.-lösung durchströmte Meßzelle (Elektr.), deren Meßstrom proportional der Leitfähigkeit Xt der Lösung ist und am Ausgang des Operationsverstärkers (IC3) eine dem Meßstrom proportionale- Spannung erzeugt Diese Spannung wird im Meßgleichrichter (IC 4) gleichgerichtet. In Abhängigkeit dieser gleichgerichteten Spannung erzeugt der Verstärker (IC 5) einen Konstantstrom durch den:in der Gegenkopplung dieses Verstärkers liegenden Feldeffekt-Transistor (T3). Die Widerstände R 49 und R 45 dienen der Linearisierung der Transistor-Ausgangskennlinien.
Gleichzeitig wird mit einem ebenfalls in der Sonde befindlichen temperaturabhängigen Widerstand (PT) die Temperatur T der Lösung bestimmt, der entsprechende Spannungswert verstärkt (IC 6) und mit Hilfe des Summierverstgrkers CIC 7) die Funktion (T-18) in die Steuergrößen des Feldeffekt-Transistors k(U5 - Umso) transformiert. Der so erhaltene Spannungswert gelangt auf das Gate des Peldeffekt-Transistors (T 3) und steuert diesen entsprechend oben genannter Steuergleichung aus. Der Spannungsabfall zwischen Drain und Source UDS entspricht analog der temperaturkompensierten Leitfähigkeit und gelangt auf das Anzeigeinstrument (A) und auf den Istwert-Eingang des Zweipunktreglers (R).
Fig..3 zeigt die Wirkung der Temperaturkompensation. Auf dem Schreiberstreifen sind die Leitfähigkeit und die Temperatur aufgetragen. Dabei wurde bei einer konstanten Konzentration eines aus einer NaOH-Lösung bestehenden Bades die Leitfähigkeit Uber einen Temperaturbereich von 200 bis 950C geschrieben.
Die maximale Abweichung in diesem fUr praktische Anwendung extrem großen Temperaturbereich ist nicht größer als etwa

Claims

Patentanspruch Verfahren zum Konstanthalten der Konzentration von temperaturveränderlichen Bädern elektrolytischer Lösungen mittels temperaturkompensierter Leitfähigkeitsmessung, dadurch gekennzeichnet, daß man a) zur Temperaturkompensation einen Feldeffekt-Transistor verwendet, der in seinem Linearitätsbereich betrieben wird, b) das Gate des Feldeffekt-Transistors mit einer Spannung aussteuert, die Badtemperatur proportional ist, c) die unkompensierte Leitfähigkeit in Form eines einge-- -prägten Stroms durch den Feldeffekt-Transistor fließen läßt, d) den Spannungsabfall am Feldeffekt-Transistor einem MeB-bzw. Regelgerät zufilhrt.

L e e r s e i t e