DE4118170A1 - Elektrisch kapazitiver pegelmesser - Google Patents

Description

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, als Sensor, auf Veränderungen oder dem Vorhandensein von verschiedenen Medien, seinen kapazitiven Wert zu ver­ ändern.

Der elektrisch kapazitive Pegelmesser soll seine Kapa­ zität bei Füllhöhenschwankungen ändern. Insbesondere soll der kapazitive Pegelmesser bei Wasser­ spiegeländerungen, seine Kapazität ändern.

Der elektrisch kapazitive Pegelmesser besteht grundsätzlich aus zwei elektrisch leitenden Polen, bei denen mindestens ein Pol so isoliert sein muß, daß ein dazwischen befindliches Medium, die beiden Pole nicht kurzschließen kann. Die Pole des elektrischen Pegelmessers, sind eine Kapazität, die sich entsprechend des zwischen den kapazitiven Polen befindlichen Mediums, z. B. Wasser, im Wert verändert.

Der elektrisch kapazitive Pegelmesser kann außen aus einem elektrisch isolierten Metallrohr bestehen, und stellt einen Pol der Kapazität dar. Im Mittelpunkt des Rohres kann ein unisolierter Draht als zweiter Pol der Kapazität zwischen den Rohrenden an einer entsprechenden Aufhängung, gespannt sein.

Die beiden Pole des elektrisch kapazitiven Pegelmessers werden durch zwei voneinander isolierten Drähten, an einem Ende des Rohres, welches den oberen Teil des Sensors darstellt, zu einer elektronischen Kapazitätsauswertung geleitet.

Befindet sich der untere Teil des Sensors in einer Flüssigkeit z. B. Wasser, so bewirkt das Wasser je nach Höhe innerhalb des Rohres als Hilfskapazität eine Kapazitätsveränderung des elektrisch kapazitiven Pegelmessers.

Wird nun an den äußeren Pol der Minuspol und an den Inneren Pol der Pluspol einer Spannungsquelle angeschlossen, so läd sich der Kapazitive Pegelmesser bis zu Sättigung auf. Die Ladezeit wird durch die Größe der Kapazität mitbestimmt. Die Kapazität wird durch die Hohe des Wasserspiegels mitbestimmt. Dadurch verhält sich die Ladezeit der Kapazität propotional zur Wasserhöhe.

Claims (12)

1. Der Sensor besteht aus zwei zueinander isolierten elektrisch leitenden Flächen (z. B. Kupfer). Die beiden Flächen bilden eine Kapazität (Sensorkapazität). Die beiden kapazitiven Sensorflächen müssen so zueinander angeordnet sein, daß ein an, oder um sie herum, steigendes Medium, in dieser Erklärung Wasser, die Kapazität verändert.

Es kann ein Isolierter Kupferstreifen in ein unisoliertes (leitendes) Metallrohr geschoben werden.

Die Isolation des Kupferstreifens kann mit einer Styroflexfolie, je nach Anwendungsbereich, auch durch eine keramische Isolation erfolgen.

Dabei ist das Rohr ein Pol der Kapazität und gleichzeitig eine sehr gute Abschirmung gegen Störungen.

Zum Messen wird die Sensorkapazität elektrisch aufgeladen, wobei der eine Pol der Kapazität an eine Plusspannung und der andere Pol an eine Minusspannung angeschlossen wird.

Aufladung und Entladung kann durch einen Timerbaustein, z. B. ein IC (NE 555), realisiert werden.

Die Ladezeit der Sensorkapazität entspricht dem Wasserpegel. Die Kapazitätsgröße wird also von der Wasserhöhe bestimmt, weil das Wasser die Kapazitätsflächen miteinander "verbindet".

Die relative Dielektrizitätskonstante von Luft = 1, von destilliertem Wasser = 80.

Die Aufladung der Sensorkapazität erfolgt über einen definierten Widerstand.

Erreicht die Ladespannung einen definierten "Schwellwert", so hat die Zeitdauer dieses Ladevorganges eine Größe, die im Verhältniss zur Kapazität also zur Wasserhöhe steht.

Dann wird die Sensorkapazität wieder entladen, um eine neue Messung durchzuführen.

Grundsätzlich kann der Sensor Wasserpegeländerungen messen, die weniger als den hundertsten Teil eines Millimeters betragen. Diese Messung ist aber nur realistisch, wenn das Wasser entsprechend konstante dielektrische Werte hat.