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Meßgerät zur Anzeige des Feuchtigkeitsgehaltes Die Meßgeräte zur
Bestimmung des Feuchtigkeitsgehaltes von Werkstoffen oder Gegenständen sind im allgemeinen
mit Verstärkern versehen. Wegen der hierzu notwendigen Elektronenröhren sind sie
jedoch nicht nur schwer und unhandlich, sondern auch störanfällig, denn bei der
Durchführung von Messungen im Freien oder in Lagerschuppen, wie z. B. bei Feuchtigkeitsmessungen
von Holz, Getreide od. dgl., ist die Behandlung der Geräte oft nicht sorgEåltig
genug.
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Um die genannten Nachteile zu vermeiden, ist ein Meßgerät zur Anzeige
des Feuchtigkeitsgehaltes von insbesondere festen Werkstoffen durch Messen des elektrischen
Widerstandes mittels angelegter oder eingeführter Elektroden gemäß der Erfindung
mit einem zwischen Meßstrecke und Anzeigeinstrument in an sich bekannter Weise als
Verstärker arbeitenden Transistor, vorzugsweise des npn-Typs, ausgestattet, wobei
zur Aufhebung von Spannungs- und Temperaturschwankungen zwei Transistoren symmetrisch
gegeneinander oder mindestens zwei Transistoren in Stufenschaltung hintereinander
geschaltet sind.
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Bei einer Verstärkungsschaltung mittels Elektronenröhren wird bekanntlich
eine ziemlich hohe Heizleistung benötigt, so daß entsprechend bemessene Batterien
erforderlich sind, durch die ein tragbares Meßgerät ziemlich schwer und unhandlich
wird.
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Dieser Nachteil fällt bei der Verwendung von Transistoren weg, weil
diese praktisch keinen Leistungsverbrauch haben. Die erforderlichen Transistorenspannungen
lassen sich daher einer kleinen Batterie mit langer Lebensdauer entnehmen. Für die
Verwendung eines Transistors an Stelle von Elektronenröhren wird jedoch Patentschutz
nicht beansprucht.
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Eingehende Untersuchungen haben gezeigt, daß die logarithmische Abhängigkeit
des von dem Feuchtigkeitsgehalt des betreffenden Stoffes oder Gegenstandes abhängigen
Widerstandes der Exponentialcharakteristik der Transistoren ohne Schwierigkeiten
anzupassen ist. Das Meßgerät kann daher eine praktisch lineare Anzeigeskala aufweisen,
die sich beispielsweise von etwa 40 kQ bis zu etwa 100 kr erstrecken kann. Infolge
der Eigenart der Transistoren hinsichtlich ihrer verstärkenden Wirkungen bei verschiedener
Ausführung der möglichen Schaltungen und Anschlüsse ihrer Elektroden läßt sich eine
vielseitige Anpassung des Meßkreises an die praktischen Bedürfnisse durchführen,
wobei je nach den Erfordernissen des Meßvorganges und der Empfindlichkeit des Anzeigeinstrumentes
eine geeignete Bemessung und Auswahl der verschiedenen Einzelelemente vorgenommen
werden kann.
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Einige Ausführungsbeispiele von Meßgeräten mit verschiedenen Transistor-Verstärkerschaltungen
im Sinne der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt, wobei in Fig.
1 und 2 jeweils zwei Transistoren symmetrisch gegeneinander und in Fig. 3 hintereinander
geschaltet sind. Selbstverständlich sind auch andere Schaltungen möglich, wobei
auch mehr als zwei Transistoren verwendet werden können. Die hierbei notwendigen
einzelnen Schaltelemente, wie z. B. Widerstände, Kondensatoren usw., sind selbstverständlich
an sich bekannt. Das Erfinderische besteht darin, ein handliches und nicht störanfälliges
Meßgerät zu erhalten, welches den Feuchtigkeitsgehalt in weitem Bereich unabhängig
von Spannungs- und Temperaturschwankungen schnell, zuverlässig und genau anzeigt
und vielseitig verwendbar ist. Dabei ist es gleichgültig, um was für Werkstoffe
oder Gegenstände es sich handelt, deren Feuchtigkeitsgehalt festgestellt werden
soll.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig, 1 ist eine z. B. aus einer
Batterie bestehende Stromquelle U von einem einstellbaren SpannungsteilerS überbrückt.
Der zu messende Widerstand Rx ist einerseits an die Stromquelle U angeschlossen
und steht andererseits mit den Emittern der beiden Transistoren T1 und T2 in Verbindung.
Dazwischen können je nach Bedarf Kopplungswiderstände K zwischengeschaltet sein.
Die Basis eines jeder der beiden Transistoren T1 und T2 ist an den die Stromquelle
U überbrückenden Spannungsteiler S angeschlossen, der außerdem über einen regelbaren
Symmetrierungswiderstand Wb mit dem Emitterkreis in Verbindung steht. Die beiden
Kollektoren
der Transistoren T, und T2 sind ebenfalls miteinander
verbunden und an das Anzeigeinstrument A angeschlossen, welches außerdem auf übliche
Weise mit der Stromquelle: U verbunden ist. Im Bedarfsfalle kann in den Ausgangskreis
noch ein einstellbarer Angleichungswiderstand Wa zur günstigsten Skalenangleichung
zwischengefügt werden.
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Als Transistoren eignen sich insbesondere Flächentransistoren der
npn-Type, da diese höher belastbar sind und somit eine höhere Verstärkung ergeben
sowie außerdem besonders niedrige Eingangswiderstände haben. Durch die Gegeneinanderschaltung
der beiden Transistoren T1 und T2 werden außerdem Spannungs- und Temperaturschwankungen,
denen gegenüber bekanntlich Transistoren besonders empfindlich sind, ausgeglichen,
so daß das Meßgerät stets eine gleich gut bleibende Anzeigegenauigkeit aufweist.
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Durch den Widerstand Wb kann der günstigste Arbeitspunkt der Transistoren
festgelegt werden, während durch den SpannungsteilerS eine gute Anpassung der Eingangspotentiale
an den Emittern gegenüber den Ausgangspotentialen an den Kollektoren möglich ist.
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In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel ähnlich demjenigen in Fig.
1 schematisch dargestellt. Hierbei sind an Stelle eines Spannungsteilers zwei hintereinander
geschaltete kleine Stromquellen U1 und U2 vorgesehen. An die Stromquelle U1 ist
der zu messende WiderstandRx angeschlossen, der andererseits im Gegensatz zu dem
vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel nicht mit den Emittern, sondern mit den Basen
der beiden Transistoren T1 und T2 verbunden ist. An den Verbindungspunkt zwischen
den beiden Stromquellen U1 und U2 sind in Parallelschaltung die Emitter der beiden
Transistoren T1 und T2 angeschlossen, wobei im Bedarfsfalle feste oder regelbare
Anpassungswiderstände W1 und W2 eingefügt werden können. Die Kollektoren der beiden
Transistoren T1 und T2 sind vorzugsweise über Symmetrierungswiderstände R1 und R2
in Parallelschaltung an das Anzeige instrument A angeschlossen, das außerdem wie
üblich mit der Stromquelle U2 in Verbindung steht. Auch ein Meßgerät mit dieser
Schaltung besitzt die gleichen Vorteile wie ein Meßgerät mit einer Schaltung nach
Fig. 1. Selbstverständlich ist es ohne weiteres möglich, die verschiedenen Widerstände
je nach Bedarf entsprechend zu bemessen oder anzuordnen.
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In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei welchem an
Stelle der einen Gleichstromquelle eine Wechselstromquelle verwendet wird, wobei
die beiden hintereinandergeschaltetenTransistoren T1 und T2 eine mehrstufige Verstärkung
ergeben. Der Wechselstrom kann beliebig erzeugt werden, so z. B. durch einen kleinen
Generator oder einen Oszillator oder einen Transistor-Gleichspannungswandler. Die
zweite Stromquelle U2, bestehend aus einer kleinen Batterie, ist wie üblich mit
der Wechselstromquelle U1, einpolig verbunden. Der zu messende Widerstand Rx ist
an die Wechselstromquelle U1, angeschlossen und steht außerdem über einen Kondensator
F1 mit der Basis des Transistors T1 in Verbindung. Vor dem Kondensator F1 zweigt
die Verbindungsleitung zu dem Kollektor des Transistors T1 ab, in welche ein fester
oder regelbarer Dämpfungswiderstand Rd eingefügt ist. Der Emitter des Transistors
T1 ist außerdem mit dem Emitter des zweiten Transistors T2 verbunden und beide sind
an den Verbindungspunkt der beiden Stromquellen U1, und U2 angeschlossen.
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Der Kollektor des Transistors T1 ist ferner über einen Kopplungskondensator
F2 und parallel hierzu über einen regelbaren KopplungswiderstandRk mit des Basis
des Transistors T2 verbunden sowie außerdem unmittelbar an den Kollektor des Transistors
T, angeschlossen. Parallel an dem letzteren liegen des weiteren ein Rückführungswiderstand
Rf sowie der Übertrager Ü mit jeweiligem Anschluß an die Stromquelle U2. Durch den
Übertrager Ü wird der Meßstrom auf das Anzeigeinstrument A auf übliche Weise übertragen,
in dessen Zuleitungen im Bedarfsfall Gleichrichter eingefügt sind. Auch mit einer
derartigen Schaltungsanordnung lassen sich hochohmige Widerstände oder die entsprechenden
Leitwerte, wie sie bei Feuchtigkeitsmessungen und Isolationsmessungen auftreten,
schnell, genau und zuverlässig bestimmen.
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PATENTANSPRÜCHB: 1. Meßgerät zur Anzeige des Feuchtigkeitsgehaltes
von insbesondere festen Werkstoffen durch Messen des elektrischen Widerstandes mittels
angelegter oder eingeführter Elektroden, gekennzeichnet durch die Anwendung eines
zwischen Meßstrecke und Anzeigeinstrument in an sich bekannter Weise als Verstärker
arbeitenden Transistors, vorzugsweise des npn-Typs, wobei zur Aufhebung von Spannungs-
und Temperaturschwankungen zwei Transistoren symmetrisch gegeneinander oder mindestens
zwei Transistoren in Stufenschaltung hintereinander geschaltet sind.