DE3306462A1 - Elektrisches feuchtemessgeraet - Google Patents

Description

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Feuchtemeßgerät für Feststoffe und Schüttgüter, insbesondere für Holz und Getreide, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. 5

Bei derartigen elektrischen Feuchtemeßgeräten wird der elektrische Widerstand des betreffenden zu untersuchenden Materials gemessen, und dieser Wert einem logarithmischen Meßverstärker zugeführt, da die Kennlinie der absoluten Feuchte des Materials in Abhängigkeit von dessen Widerstand eine logarithmische Funktion ist, so daß am Ausgang des logarithmischen Meßverstärkers mit einer in weiten Bereichen linearen Kennlinie gearbeitet werden kann. Abhängig vom untersuchten Material und vom Typ des betreffenden Materials ergeben sich unterschiedliche Kennlinien für die absolute Feuchte in Abhängigkeit vom gemessenen Widerstand. Mit anderen Worten, die Kennlinien sind bei einzelnen Getreidearten unterschiedlich und sie sind auch beim Material Holz für die einzelnen Holzarten, wie Fichte, Buche und dgl. unterschiedlich.

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Man hat deshalb, um mit ein und demselben Feuchtemeßgerät bspw. verschiedene Holzarten messen zu können, einen Korrekturschaltkreis, wie er im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben ist, vorgesehen, um damit verschiedene Materialkennlinien zu verwirklichen, um möglichst nahe an die einzelnen Kennlinien der verschiedenen Typen eines bestimmten Materials heranzukommen. Dies wurde dadurch erreicht, daß mit Hilfe des nachgeschalteten Potentiometers die Anzeige des Meßinstrumentes proportional und damit die Steilheit der Kennlinie verändert wird. Dies ist zwar eine erste Näherung, jedoch in vielen Fällen nicht ausreichend bzw. unbefriedigend, weil verschiedene Sorten eines Materials relativ weit außerhalb des damit möglichen Einstellbereichs liegen und weil auch insbesondere die Kennlinien anderer Materialien, z.B. Getreide im Verhältnis zu Holz, sich in weiter entfernten Bereichen eines mittleren Kennlinienfeldes befinden und z.T.

anderes Aussehen haben.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein elektrisches Feuchtemeßgerät der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem mehr Materialkennlinien als bisher verwirklicht werden können

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und mit dem die einzelnen Materialkennlinien in genauerer Weise als bisher einstellbar sind.

Diese Aufgabe wird bei einem elektrischen Feuchtemeßgerät der genannten Art durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Auf diese Weise ist es möglich, nicht nur eine Anzeigespannungsänderung zu bewirken und damit die Kennlinie in ihrer Steilheit zu verändern, sondern auch die gesamte Kennlinie um einen bestimmten Betrag in die eine oder andere Richtung parallel zu verschieben. Es ist leicht einsehbar, daß dadurch wesentlich mehr Materialkennlinien eingestellt werden können und diese Kennlinien genauer als bisher erreicht werden können.

Die Richtung und Größe der Parallelverschiebung der betreffenden Materialkennlinie kann durch das Spannungsniveau und die Potentialdifferenz der Hilfsspannungsquelle im Verhältnis zum Spannungsniveau des Ausgangs des Meßverstärkers gewählt werden. Es ist so möglich, bspw. von einem Mittelwert Null aus gleichmäßig in positiver als auch in

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negativer Richtung zu verschieben. Es ist aber auch eine Beschaltung denkbar, bei der die Hilfsspannungsquelle so gewählt ist, daß eine Parallelverschiebung nur in die eine oder andere Richtung möglich ist, Dazwischen sind selbstverständlich weitere Möglichkeiten gegeben, bei denen der Wert Null in einem Bereich zwischen der Potentiometermittelstellung und einer der beiden Potentiometerendstellungen liegt, so daß in die eine Richtung weiter parallel verschoben werden kann als in die andere.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung ist die Summierschaltung durch einen invertierenden Operationsverstärker gebildet, mit dessen invertierendem Eingang die Abgriffe beider Potentiometer verbunden sind. Dies ist eine besonders einfache und kostensparende Ausführung des Korrekturschaltkreises, da dadurch nicht nur eine Summenbildung der Spannungen der beiden Potentiometerabgriffe, sondern gleichzeitig auch eine Verstärkung der Differenzspannung zum Betreiben des Anzeigeinstrumentes erreicht ist.

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Sind die außerhalb des Meßgerätes befindlichen Verstellknöpfe oder dgl. der Potentiometerabgriffe mit Ziffern versehen, so ist es möglich, über bspw. eine zweiziffrige Zahlenangabe bestimmte zugeordnete Materialkennlinien vorzuwählen. Dies kann in der Weise erfolgen, daß die beiden Abgriffe unabhängig voneinander verstellbar sind. Es ist aber auch möglich, die beiden Abgriffe in bestimmter Weise verknüpft miteinander verriegelbar auszuführen, so daß nur eine gemeinsame Verstellung in Frage kommt.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung ist der Korrekturschaltkreis durch eine Temperaturkompensation erweitert, so daß die einzelnen Materialien auch unabhängig von ihrer momentanen Temperatur messbar sind, was bspw. bei der Holζtrocknung von Vorteil ist.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert ist. Es zeigen:

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Figur 1 ein Blockschaltbild eines elektrischen Feuchtemeßgerätes gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung, 5

Figur 2 die Darstellung einer Kennlinienverschiebung in einem rechtwinkligen Koordinatensystem/ und

Figur 3 eine Schaltungsvariante zu einem Teil der Schaltungsanordnung der Figur 1.

Das in der Zeichnung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel in Form einer Schaltung 11 dargestellte erfindungsgemäße elektrische Feuchtemeßgerät dient der Messung der Feuchtigkeit von Feststoffen aller Art, wie gängige Baumaterialien in abgebundener Form, Dämmstoffe und insbesondere von Holz, und von Schüttgütern aller Art, wie bspw. Getreide und dgl. Erfindungsgemäß ist das elektrische Feuchtemeßgerät mit einem Korrekturschaltkreis 20 versehen, der von außerhalb des Gerätes beeinflussbar bzw. einstellbar ist und mit dessen Hilfe die gemessenen Anzeigekennlinien an die ver-

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schiedenen Materialkennlinien in optimaler Weise angepasst werden können. Mit anderen Worten, mit Hilfe des KorrekturSchaltkreises 20 kann sowohl durch eine Steilheitverschiebung als auch durch eine Parallelverschiebung der Anzeigekennlinie eine möglichst genaue Annäherung an diejenige Kennlinie erreicht werden, die dem betreffenden zu messenden Material zugeordnet ist.

Gemäß dem in Figur 1 gezeigten Blockschaltbild besitzt das erfindungsgemäße elektrische Feuchte meßgerät einen logarithmischen Meßverstärker 13, dessen Eingang mit einer Meßspannungsquelle 12 und mit durch in Figur 1 mittels Leitungen 14, 15 dargestellte Meßsonden verbunden ist. Diese Meßsonden werden mit dem zu messenden Material verbunden, das in Figur 1 als mit den Leitungen 14, 15 verbundener Widerstand 16 (R ) dargestellt ist. Bei Holz als zu messendem Material sind die Meßsonden 14, 15 bspw. als in das Holz eintreibbare metallische Stifte ausgebildet. Bei der Messung von Getreide oder anderen Körnern kann bspw. ein Meßbehälter zur Aufnahme des Kornes vorgesehen sein, der die beiden Meßsonden enthält.

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Der Ausgang des logarithmischen Meßverstärkers 13 ist mit einem ersten Potentiometer 18 verbunden, dessen anderes Ende an einem festen. Potential, bspw. Masse liegt. Durch dieses erste Potentiometer 18 fließt ein vom Ausgang des logarithmischen Meßverstärkers 13 kommender eingeprägter Strom, der am Potentiometer 18 einen bestimmten Spannungsabfall erzeugt. Der Abgriff 19 des ersten Potentiometers 18, der von außerhalb des Meßgerätes bspw. als Drehknopf zugängig ist, ist über einen Widerstand 21 mit dem invertierten Eingang 22 eines invertierenden Operationsverstärkers 23 verbunden. Der nichtinvertierende Eingang 24 des Operationsverstärkers ist mit einem festen Potential, bspw. Masse verbunden.

Der invertierende Eingang 22 ist außerdem über einen Widerstand 26 mit dem Abgriff 27 eines zweiten Potentiometers 28 verbunden. Auch bei diesem Potentiometer 28 ist der Abgriff 27 nach außerhalb des Meßgerätes herausgeführt und mittels bspw. eines Drehknopfes verstellbar. Das zweite Potentiometer 28 ist mit den beiden Polen einer Hilfsgleichsspannungsquelle 29 verbunden. Das Spannungsniveau und die Potentialdifferenz dieser

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Hilfsspannungsquelle 29 im Verhältnis zum Spannungsniveau des Ausganges des logarithmischen Meßverstärkers 13 wird im folgenden noch erläutert.
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Der Ausgang 31 des invertierenden Operationsverstärkers 23 ist über einen Widerstand 32 zum invertierenden Eingang 22 zurückgekoppelt. Außerdem ist der Ausgang 31 des Operationsverstärkers 23 mit einem Anzeigeinstrument 33 verbunden, dessen anderes Ende an Masse liegt.

In Figur 1 ist die Speisespannung für die Verstärker nicht dargestellt, jedoch in üblicher Weise vorhanden.

Mit der erfindungsgemäßen Meßgeräteschaltung ist nun bei der Feuchtemessung von Feststoffen, wie bspw. Holz, Getreide und dgl. folgendes möglich, wobei auf Figur 2 hingewiesen wird. Es sei angenommen, daß die Feuchte eines Gegenstandes gemessen wird, der aus einer bestimmten Holzart besteht und bei einer Messung ohne die beschriebenen Korrekturen eine in Figur 2 dargestellte bekannte Materialkennlinie B besitzt.

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Hinzugefügt sei, daß das Koordinatensystem in Figur 2 die angezeigte Feuchte U (Anzeige) in Prozent in Abhängigkeit von der tatsächlichen Feuchte U (tatsächlich) wiedergibt. Mit Hilfe des Abgriffs 19 des ersten Potentiometers 18 wird aufgrund der proportionalen Spannungsänderung die Anzeige des Meßinstruments 33 und damit die Steilheit der Kennlinie B verändert. Dies bedeutet, daß dadurch die Kennlinie B zur Kennlinie C hin verändert werden kann. Mit Hilfe des Abgriffs 27 des zweiten Potentiometers 28 wird diejenige Spannung verändert, die dem invertierenden Eingang 22 des Operationsverstärkers 23 zugeführt und die zu der am ersten Potentiometer 18 abgegriffenen und von der Meßspannung abgeleiteten Spannung hinzu addiert wird. Mit anderen Worten, durch Verändern dieser am zweiten Potentiometer 28 abgegriffenen und von der Hilfsspannung abgeleiteten Spannung ändert sich die Summe aus den beiden dem invertierten Eingang des Operationsverstärkers 23 zugeführten Spannungen um einen bestimmten Betrag, was eine Parallelverschiebung der am Ausgang des Operations verstärkers 23 auftretenden Kennlinie bedeutet.

Beim in Figur 2 dargestellten Beispiel erfolgt

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eine Parallelverschiebung der Kennlinie C in negativer Richtung hin zur Kennlinie A, was mit dem Verschieben der von der Hilfsspannung abgegriffenen Spannung ins Positive verbunden ist. Umgekehrt ergibt eine Addition einer negativen Spannung eine Parallelverschiebung ins Positive. Dies bedeutet, daß es möglich ist, das Meßgerät bzw. die Meßgeräteschaltung 11 in der Weise zu eichen, daß die Anzeigekennlinie A zur Kennlinie B eines bestimmten zu messenden Materials hin zumindest angenähert oder zur Deckung gebracht werden kann.

Auf diese Weise können mit dem erfindungsgemäßen Meßgerät Materialkennlinien der unterschiedlichsten zu messenden Materialien dadurch zumindest angenähert erreicht werden, daß sowohl eine Verstellung der Steilheit der Kennlinie als auch eine Parallelverschiebung der Kennlinie, wie sie bei bestimmten Geräte-Parametern gemessen wird, möglich ist. Sind die beiden Abgriffe 19 und 27, die beide aus dem Meßgerät herausgeführt und von außerhalb zugängig und verstellbar sind, unabhängig voneinander verstellbar und in ihren Stellungen durch Ziffern gekennzeichnet,

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so ist es möglich, die Materialkennlinien der unterschiedlichsten bspw. Holzarten und Getreidearten durch eine mindestens zweistellige Zahl zu kennzeichnen, von denen die eine Ziffer die Stellung des Abgriffs 19 des ersten Potentiometers 18 zur Verstellung der Steilheit und die zweite Ziffer die Stellung des Abgriffs 27 des zweiten Potentiometers 28 zur Parallelverschiebung aufzeigt. Dadurch ist je nach Feinheitsunterteilung und Größe des Verstellbereichs eine Vielzahl von Materialkennlinien zumindest annähernd zu verwirklichen.

Die Potentialdifferenz und das Spannungsniveau der Hilfsspannungsquelle 29 kann in Abhängigkeit vom Spannungsniveau des Ausganges des Meßverstärkers 13 und der möglichen Ausgangsspannung am Abgriff 19 des ersten Potentiometers 18 gewählt werden. Mit anderen Worten, es ist möglich, die Hilfsspannungsquelle 29 derart zu wählen, daß ausgehend von einer Null-Mittelstellung am zweiten Potentiometer 28 eine Spannungsänderung sowohl ins Positive als auch ins Negative möglich ist, so daß die Kennlinie sowohl ins Negative als auch ins Positive verschoben werden kann. Es ist

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aber auch möglich, das Spannungsniveau so zu wählen, daß eine der Potentiometerendstellungen dem Wert Null entspricht, so daß nur eine Verschiebung in einer Richtung, also ins Positive oder Negative möglich ist. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Nullstellung irgendwo zwischen einer der Endstellungen des Abgriffs 27 am zweiten Potentiometer 28 und der mittleren Stellung vorzusehen.

Es ist auch möglich, die beiden nach außen geführten verstellbaren Abgriffe 19 und 27 in bestimmter Weise miteinander zu koppeln, so daß das Verdrehen eines Abgriffs eine bestimmte vorgegebene Drehung des anderen Abgriffs bewirkt.

Figur 3 zeigt eine Variante der Meßschaltung der Figur 1 insoweit, als hier zusätzlich eine Temperaturkompensierung möglich ist, d.h., ein Gegenstand, wie bspw. sich in einem Trockenofen befindliches Holz kann unabhängig von der herrschenden Temperatur gemessen werden. Dazu ist zwischen dem Abgriff 19 des ersten Potentiometers 18 und dem Widerstand 21 ein zusätzliches drittes Potentiometer 36 angeordnet, dessen

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eines Ende mit dem Abgriff 19 und dessen anderes Ende mit Masse verbunden ist und dessen Abgriff 37 zum Widerstand 21 geführt ist, der mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 23 verbunden ist. Ansonsten ist diese Schaltung dieselbe wie die der Figur 1, es sind also insbesondere auch die Elemente 27 - 29 der Korrekturschaltung 20 zur Parallelverschiebung vorhanden.

- Ende der Beschreibung -

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- Leerseite -

Claims (7)

Patentansprüche

1./Elektrisches Feuchtemeßgerät für Feststoffe und Schüttgüter, insbesondere für Holz und Getreide, mit einer die elektrische Leitfähigkeit erfassenden Meßschaltung, bei der eine Meßsondenanordnung über einen vorzugsweise logari.thmischen Meßverstärker und einem Korrekturschaltkreis zur Berücksichtigung der Materialart mit einem Anzeigeinstrument verbunden ist, wobei der Korrekturschaltkreis mit einem dem Ausgang des Meßverstärkers nachgeschalteten Potentiometer versehen ist, dessen

Postscheckkonto Stuttgart bO7 71 -705 (BLZ QO0100 70) Dresdner Bank Stuttgart 1 919 854 (BLZ 600Ö00 00)

Abgriff vorzugsweise über einen Verstärker mit dem Anzeigeinstrument verbunden und von außerhalb des Meßgerätes verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrekturschaltkreis (20) ferner ein an einer HilfsSpannungsquelle (29) liegendes zweites Potentiometer (28), dessen Abgriff (27) von außerhalb des Meßgerätes verstellbar ist, und eine Summierschaltung (23) aufweist, die mit den Abgriffen (19, 27) der beiden Potentiometer (18, 28) verbunden ist.

2. Feuchtemeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannungsniveau der Hilfsspannungsquelle (29) im Verhältnis zu dem des Ausgangs des Meßverstärkers (13) in Abhängigkeit von Größe und Richtung der Parallelverschiebung der Anzeigekennlinie wählbar ist.

3. Feuchtemeßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Summierschaltung durch einen invertierenden Operationsverstärker (23) gebildet ist, mit dessen invertierendem Eingang (22) die Abgriffe (19, 27) beider Potentiometer (18, 28) verbunden sind.

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4. Feuchtemeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgriffe (19, 27) der beiden Potentiometer (18, 28) unabhängig voneinander von außerhalb des Gerätes verstellbar sind.

5. Feuchtemeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgriffe (19, 27) der beiden Potentiometer (18, 28) miteinander verriegelbar und gemeinsam von außerhalb des Gerätes verstellbar sind.

6. Feuchtemeßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schaltkreis zur Temperaturkompensation vorgesehen ist.

7. Feuchtemeßgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkreis zur Temperaturkompensation ein drittes Potentiometer (36) aufweist, dessen eines Ende mit dem Abgriff (19) des ersten Potentiometers (18) und dessen Abgriff (37) mit dem invertierenden Eingang (22) des Operationsverstärkers (23) verbunden ist.

- Ende der Ansprüche 1509 001