DE2249516A1 - PROCEDURE FOR KEEPING CONCENTRATION OF TEMPERATURE-CHANGING ELECTROLYTIC SOLUTIONS - Google Patents

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."Procedure for keeping the concentration constant for temperature-changeable electrolytic solutions "The invention relates to a method of holding constant the concentration of temperature-changeable baths of electrolytic solutions by means of temperature-compensated conductivity measurement.

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).It is well known that the conductivity of a solution increases as a result The kinetic energy of the ions increases with increasing temperature. The following relationship applies here Xt = X0 [1 + α (T-18)] Xt = specific conductivity of the solution at temperature T [° C] X0: specific conductivity at the reference temperature 18 ° C α = temperature coefficient, which indicates by how many percent per ° C the specific conductivity of the solution increases For most electrolytes, α is a known constant (approx. 2 per ° 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.Interested in the technical application of conductivity measurement as is well known, only the conduction which is independent of the temperature Shigkeit, so that with temperature fluctuations of the sea equipment a compensation of the temperature influence becomes necessary.

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.This is for example the conductivity measurement in cleaning baths the case, which are set at low bath temperatures and then heated. Even during. In addition, the cleaning process can still lead to strong additional There are fluctuations in the bath temperature that are triggered by the items to be cleaned will.

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.It is known to compensate for this temperature fluctuation with the aid of an NTC resistor, which is switched against the resistance of the solution. However, this compensation option is practically only usable in a relatively small temperature range, because the temperature behavior of the NTC resistor does not adequately match that of the solution X0 from the conductivity Xt at the temperature T according to the equation to investigate.

Der Lösung liegt die Analogie dieser Beziehung zu.der bekannten Steuergleichung von Feldeffekt-Transistoren bzw. The solution is the analogy of this relationship to the well-known control equation of field effect transistors respectively.

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. ID = drain current UDS = drain-source voltage 1 = conductance of the field effect transistor Ro at the operating point USO = control voltage at the operating point k = control constant of the master value underlying. So one makes the drain current ID of the specific conductivity Xt and the control voltage U5 - USO is proportional so you get a voltage drop on Field effect transistor, which in turn is proportional to the compensated conductivity is.

In den folgenden Schaltbildern ist die prinzipielle erfindungsgemäße Anordnung dargestellt.In the following circuit diagrams, the principle according to the invention is shown Arrangement shown.

Fig. zeigt die Prinzipschaltung Fig. 2 zeigt die genaue Anordnung der Kompensationsstufe im Zusammenhang mit den übrigen Funktionsgruppen sowie den Stromlaufplan.Fig. Shows the basic circuit. Fig. 2 shows the exact arrangement the compensation level in connection with the other functional groups as well as the Circuit diagram.

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.A Wien-Robin oscillator (10 1) generates the sinusoidal measuring voltage of 1500 Hz. The downstream impedance converter (IC 2) creates the adaptation output impedance of 10-2 ohms required for the low-resistance conductivity measuring cell. At this voltage source of 100 mV is the one through which the cleaning solution flows Measuring cell (electr.), The measuring current of which is proportional to the conductivity Xt of the solution and at the output of the operational amplifier (IC3) a signal proportional to the measuring current Voltage generated This voltage is generated in the measuring rectifier (IC 4) rectified. The amplifier generates as a function of this rectified voltage (IC 5) a constant current through the: in the negative feedback of this amplifier Field effect transistor (T3). The resistors R 49 and R 45 are used for linearization the transistor output characteristics.

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).At the same time, a temperature-dependent sensor, which is also located in the probe, is activated Resistance (PT) determines the temperature T of the solution, the corresponding voltage value amplified (IC 6) and with the help of the summing amplifier CIC 7) the function (T-18) transformed into the control variables of the field effect transistor k (U5 - Umso). The so voltage value obtained is applied to the gate of the pelde effect transistor (T 3) and controls this according to the above-mentioned control equation. The voltage drop between drain and source UDS corresponds analogously to the temperature-compensated conductivity and reaches the display instrument (A) and the actual value input of the two-position controller (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.Fig..3 shows the effect of the temperature compensation. On the scribbler the conductivity and the temperature are plotted. It was at a constant Concentration of a bath consisting of a NaOH solution increases the conductivity Uber written a temperature range of 200 to 950C.

Die maximale Abweichung in diesem fUr praktische Anwendung extrem großen Temperaturbereich ist nicht größer als etwaThe maximum deviation in this for practical use is extreme large temperature range is no greater than about

Claims (1)

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.Method for keeping the concentration of constant temperature-variable baths of electrolytic solutions by means of temperature-compensated Conductivity measurement, characterized in that a) for temperature compensation a field effect transistor used, which operated in its linearity range is, b) the gate of the field effect transistor drives with a voltage that Bath temperature is proportional, c) the uncompensated conductivity in the form of a Lets the impressed current flow through the field effect transistor, d) the voltage drop at the field effect transistor a MeB or. Control device. L e e r s e i t eL e r s e i t e