DE1288330B

DE1288330B - Electrical level monitor

Info

Publication number: DE1288330B
Application number: DE1965S0100279
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Karl; Pfister
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1965-10-30
Filing date: 1965-10-30
Publication date: 1969-01-30

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Flüssigkeitsstandüberwachung auf elektrischem Weg. Dabei wird eine Meßsonde mit mindestens einem beheizten Widerstand mit temperaturabhängigem Widerstandswert verwendet und das Prinzip ausgenutzt, daß einem solchen aufgeheizten Widerstand innerhalb der Flüssigkeit laufend Wärme entzogen und bei Austauchen aus der Flüssigkeit weniger Wärme entzogen wird, so daß der Widerstand dann eine höhere Temperatur annimmt. Auf diese Weise kann die Änderung des Ohmschen Widerstandswertes dieses Widerstandes als Kriterium für das Austauchen aus dem Flüssigkeitsspiegel herangezogen werden. The invention relates to an arrangement for monitoring the liquid level by electrical means. A measuring probe with at least one heated resistor is used used with temperature-dependent resistance value and exploited the principle that heat is continuously withdrawn from such a heated resistance within the liquid and less heat is extracted from the liquid when it is submerged, so that the resistance then takes on a higher temperature. In this way the change in ohmic Resistance value of this resistance as a criterion for emerging from the liquid level can be used.

Bei einem derartigen elektrischen Niveauwächter nach dem Prinzip des Wärmeüberganges geheizter Körper auf das umgebende Medium kann auch eine Temperaturkompensation vorgenommen werden, was insbesondere dort von Bedeutung ist, wo es sich um die Niveauüberwachung besonders heißer Flüssigkeiten handelt. Dies ist vornehmlich bei Dampfkraftanlagen der Fall, in denen das Arbeitsmittel unter hohem Druck und hoher Temperatur in Behältern einen Flüssigkeitsstand ausbildet, oberhalb dessen Dampf vorhanden ist. Bei einer bekannten Anordnung enthält die Meßsonde eine Drahtwendel, die in Abschnitte unterteilt ist, von denen einer den eigentlichen Meßwiderstand und andere Abschnitte einen Kompensationswiderstand bilden. With such an electrical level monitor according to the principle the heat transfer of heated bodies to the surrounding medium can also be a temperature compensation which is particularly important where the level monitoring is concerned particularly hot liquids. This is primarily with steam power plants the case in which the working fluid is under high pressure and high temperature in containers forms a liquid level above which vapor is present. At a known arrangement, the probe contains a wire helix, which is divided into sections one of which is the actual measuring resistor and other sections are one Form compensation resistor.

Die bekannten Niveauwächter, die nach diesem Prinzip arbeiten, enthalten im allgemeinen beheizte metallische Leiter mit nennenswertem positivem Temperaturkoeffizienten. Sie haben aber den Nachteil, daß die Meßwerte verhältnismäßig klein sind und demgemäß ein großer Aufwand für die Auswertung der Signalgabe erforderlich ist. The well-known level monitors that work according to this principle contain generally heated metallic conductors with a significant positive temperature coefficient. But they have the disadvantage that the measured values are relatively small and accordingly a great deal of effort is required for evaluating the signaling.

Um größere Meßsignale zu erhalten, hat man auch schon elektrische Niveauwächter mit Halbleitern versehen, die als Heißleiter oder Kaltleiter wirksam sein können. Derartige Niveauwächter weisen aber den Nachteil auf, daß die in dem Halbleiter umsetzbare Heizleistung nur relativ klein sein kann. Daher erfolgt beim Austauchen aus der Flüssigkeit mit größerer Wärmeübergangszahl einerseits ein großer Zeitverzug, andererseits auch eine fehlerhafte Signalgabe, da sich zunächst die Verdampfungswärme auswirkt und das Signal in entgegengesetztem Sinn abgewandelt wird. In order to obtain larger measurement signals, electrical ones are already used Level monitors provided with semiconductors that act as NTC thermistors or PTC thermistors could be. Such level monitors have the disadvantage that the in the Semiconductor convertible heating power can only be relatively small. Therefore, the Exchanging from the liquid with a higher heat transfer coefficient is, on the one hand, a large one Time delay, on the other hand also a faulty signaling, because initially the Heat of evaporation and the signal modified in the opposite sense will.

Diese Nachteile sollen durch die Erfindung beseitigt werden. Bei der Erfindung wird ebenfalls von der Verwendung eines Halbleiters Gebrauch gemacht, wobei aber die Erwärmung des Halbleiters nicht oder nicht allein durch seine eigene Verlustleistung erfolgt, vielmehr die als Meß- und/oder Kompensationswiderstände herangezogenen Widerstände mit temperaturabhängigem Widerstandswert von einem gesonderten Heizwiderstand beheizte, als Heißleiter oder Kaltleiter wirksame Halbleiter sind. These disadvantages are intended to be eliminated by the invention. at the invention is also made use of the use of a semiconductor, but the heating of the semiconductor is not or not solely by its own Power loss occurs, rather as measuring and / or compensation resistors used resistors with temperature-dependent resistance value from a separate Heating resistor are heated semiconductors effective as thermistors or PTC thermistors.

Die Erfindung besteht darin, daß bei einer solchen Anordnung ein allein oder zusätzlich den Halbleiter beheizender Widerstand ein Widerstand mit temperaturabhängigem Widerstandswert ist, dessen Widerstandscharakteristik so bemessen und so in die Meßschaltung einbezogen ist, daß die Widerstandsänderung des Heizwiderstandes meßwertvergrößernd im Meßkreis wirkt. The invention is that in such an arrangement a alone or in addition the semiconductor heating resistor with a resistor temperature-dependent resistance value, whose resistance characteristic is dimensioned and is so included in the measuring circuit that the change in resistance of the heating resistor Increases the measured value in the measuring circuit.

Während es bisher nur bekannt war, bei Flüssigkeitsüberwachungssonden als temperaturab- hängige Widerstände Halbleiter zu verwenden, ermöglicht die Erfindung durch Einbeziehen des Temperaturganges des Heizwiderstandes in die Meßschaltung eine größere Empfindlichkeit und Meßsicherheit. Unter Ausnutzung des Temperaturkoeffizienten des Heizwiderstandes können zunächst zwei Fälle unterschieden werden. Je nach dem Verhältnis des Widerstandswertes des temperaturabhängigen Widerstandes zum Widerstandswert des konstanten Widerstandes im Meßkreis wird bei angenähert konstanter Speisespannung entweder der Strom oder der Spannungsabfall am temperaturabhängigen Widerstand der Temperaturänderung proportional. Man kann nun daran denken, zur Verbesserung des Effektes einen Heizwiderstand mit einem temperaturabhängigen Widerstandswert solcher Charakteristik zu verwenden und diesen schaltungsmäßig so auszunutzen oder indirekt oder direkt in den Meßkreis einzubeziehen, daß die temperaturabhängigen Werte des Heizsystems gleichsinnig auf das Meßsignal im Halbleiterkreis wirken, also sich meßwertvergrößernd im Meßkreis bemerkbar machen. Die Signalgabe gewinnt damit an Sicherheit. While it was previously only known for liquid monitoring probes as temperature-dependent The invention makes it possible to use semiconductors with pending resistors by including the temperature response of the heating resistor in the measuring circuit greater sensitivity and measurement certainty. Using the temperature coefficient of the heating resistor, a distinction can be made between two cases. Depending on Ratio of the resistance value of the temperature-dependent resistor to the resistance value of the constant resistance in the measuring circuit is at an approximately constant supply voltage either the current or the voltage drop across the temperature-dependent resistor of the Temperature change proportional. One can now think of improving the Effect a heating resistor with a temperature-dependent resistance value of such To use characteristic and to use this circuit-wise or indirectly or to include it directly in the measuring circuit that the temperature-dependent values of the Heating system act in the same direction on the measurement signal in the semiconductor circuit, so themselves Make the measured value increase noticeable in the measuring circuit. The signaling thus gains Safety.

Wie oben erwähnt, hat die Erfindung nicht nur Bedeutung für einfache Meßsonden, sondern auch für solche, bei denen eine Temperaturkompensation vorgenommen wird, bei denen also beispielsweise ein zusätzlicher stromdurchflossener Leiter vorgesehen ist. Dabei können Meßwiderstände und Kompensationswiderstände hinsichtlich ihrer Flächenbelastung unterschiedlich ausgebildet sein. Diese Eigenschaften können sowohl auf elektrischem Wege als auch durch geeignete Anordnung und Ausbildung des Fühlerkopfes hervorgerufen werden. As mentioned above, the invention is not only important for simple ones Measuring probes, but also for those in which temperature compensation is carried out where, for example, an additional current-carrying conductor is provided. Measuring resistors and compensation resistors can be used in this regard their wing loading can be designed differently. These properties can both by electrical means and by suitable arrangement and design of the Caused by the sensor head.

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel in seinen für die Erfindung wesentlichen Teilen in stark vereinfachter, schematischer Darstellung. The invention is to be explained in more detail with reference to the drawing. The figure shows an embodiment in its essential for the invention Parts in a greatly simplified, schematic representation.

Die Figur veranschaulicht einen Fühlerkopf mit einem in die zu überwachende Flüssigkeit eintauchenden Mantel 1, in dessen Innerem sich nahe an der Stirnseite 2 des Fühlers ein Halbleiter 3 als Meßwiderstand befindet. Die Zuleitungen4 und 5 zum Halbleiter 3 sind durch einen Keramikstab 6 hindurchgeführt. Der Halbleiter 3 kann in eine Gießharzmasse 7, gegebenenfalls Silikongummi, eingebettet sein. Die den Außenmantel 1 bildende Hülse kann aus Stahl oder einem anderen wärmebeständigen festen Metall bestehen, das sich entsprechend dünn ausbilden läßt und damit einen guten Wärmeübergang ermöglicht und eine geringe Wärmekapazität aufweist. The figure illustrates a sensor head with one to be monitored Liquid immersed jacket 1, inside which is close to the end face 2 of the sensor is a semiconductor 3 as a measuring resistor. The supply lines4 and 5 to the semiconductor 3 are passed through a ceramic rod 6. The semiconductor 3 can be embedded in a casting resin compound 7, possibly silicone rubber. the the outer jacket 1 forming the sleeve can be made of steel or some other heat-resistant consist of solid metal that can be made correspondingly thin and thus a allows good heat transfer and has a low heat capacity.

Auf einem rohrförmigen Träger 8 befindet sich eine Heizwicklung 9, deren Zuleitungen 10 und 11 ebenfalls durch den Keramikstab 6 hindurchgeführt sind. Die Heizwicklung 9 besteht mit Vorteil aus einem Material, dessen Temperaturcharakteristik sich in meßwertvergrößernder Weise auf den Halbleitermeßkreis auswirkt. On a tubular support 8 there is a heating coil 9, the leads 10 and 11 of which are also passed through the ceramic rod 6. The heating coil 9 is advantageously made of a material whose temperature characteristics affects the semiconductor measuring circuit in a manner that increases the measured value.

Claims

Claim: Arrangement for the electrical monitoring of liquid levels with probes, the indirectly heated measuring and preferably also compensation resistors with a temperature-dependent resistance value that are within the liquid heat is continuously withdrawn and heat is reduced when it emerges from the liquid is withdrawn, the used as measuring and / or compensation resistors Resistors with a temperature-dependent resistance value from a separate heating resistor heated semiconductors are effective as NTC thermistors or PTC thermistors, d a du r c h g e k e n n - z e i c h n e t that one alone or in addition the semiconductor (3) heating resistor (9) a resistor with a temperature-dependent resistance value is, whose resistance characteristic is so dimensioned and so included in the measuring circuit is that the change in resistance of the heating resistor (9) increases the measured value in Measuring circuit is effective.