SE443237B - - Google Patents

Description

8004700-4 10 15 20 25 30 35 2 givarelement, införlivade i en bryggkoppling, varvid det ena givarelementet bildar en referens och en ändring av det andra givarelementets elektriska egenskaper vid närvaro eller frân- varo av en viss substans ändrar bryggkopplingens jämviktsläge.

Den elektriska storhet, som mäts i dessa kända anordningar och enligt föreliggande uppfinning, är vanligen givarelementets termiska resistans, som ger en utsignal, som anger närvaro eller frånvaro av en främmande substans.

Enligt amerikanska patentskrifterna 3 576 472 och 4 116 045 är två termistorer eller volframtrådar anordnade i en bryggkoppling. Enligt dessa patentskrifter är emellertid åtminstone det ena givarelementet värmt. Enligt patentskriften 3 576 472 är referensgivarelementet väsent- ligen utan värmning och avkänner den i dess omgivande miljö rådande temperaturen för jämförelse med den värmda termistorns elektriska egenskaper. En förändring av de båda termistorer- nas egenskaper över eller under en fast referens till följd av en ökning eller minskning av värmeledningsförmâgan i den värmda termistorns närmaste omgivning detekteras. Som anges i dessa äldre skrifter, sker värmningen av den över- vakande termistorn periodiskt i båda fallen. Enligt patent- skriften 4 116 045 värms referensgivarelementet och det övervakande givarelementet samtidigt. Förändringen av givar- elementens elektriska storheter jämförs sedan för fast- ställande av närvaron eller frånvaron av substansen. En- ligt patentskriften 3 576 472 detekteras ändringen av de båda termistorernas egenskaper under värmningsperioden.

Enligt patentskriften 4 116 045 jämförs och detekteras ändringen av givarelementens elektriska egenskaper däremot efter värmningen, d.v.s. under en svalningsperiod.

Som framgår av de tre ovan angivna patentskrif- terna, kräver de kända detekteringssystemen två eller flera givarelement och en bryggkoppling för detektering av närvaro eller frånvaro av en substans på en vätskeyta.

Vidare kan referensgivarelementet, som inte kan uppta samma 'plats som det övervakande givarelementet, inte ge ett sant 10 15 20 25 30 35 8004700-4 3 referensvärde med avseende på vätskan i närheten av det övervakande givarelementet, enär referensgivarelementet befinner sig antingen i ett från det övervakande givar- elementet avlägset omrâde av vätskan eller i en helt annan vätska eller miljö.

En aspekt av föreliggande uppfinning ligger i användningen av ett enda halvledargivarelement, som i det föredragna utförandet är en diod, såsom både referens- givarelement och övervakande givarelement och i lagringen av de avkända temperaturer, vilkas skillnad skall be- stämmas. En annan aspekt ligger i användningen av en styr- logikanordning för sekventiell och periodisk uttagning och lagring av de bestämda temperaturerna i omedelbar närhet av givarelementet, för påföljande värmning av givar- elementet, för uttagning och lagring av de bestämda tem- peraturerna hos givarelementet efter värmningen därav och för bestämning av skillnaderna mellan de bestämda topptemperaturerna och de bestämda omgivningstempe~ raturerna för fastställande av en ändring i skillna- den.

Ett förfarande enligt uppfinningen innefattar åt- gärderna att lagra av ett vid en vätskeyta beläget givar- element avkända omgivningstemperaturer, att därpå värma givarelementet genom att tillföra värmningseffekt under en bestämd period, att lagra givarelementets av värmningen be- tingade topptemperaturer, att bestämma skillnaden mellan de lagrade omgivningstemperaturerna och de lagrade topptempe~ raturerna och att detektera en ändring i skillnaden, såsom närmare anges i kravet 1.

Andra fördelar med uppfinningen framgår av föl- jande beskrivning av ett föredraget utförande, som äter- ges på ritningarna.

Figur 1 är ett schematiskt blockschema över en apparat för utförande av förfarandet enligt upp- finningen.

Figur 2 är ett kopplingsschema för ett utförande 8004700-4 10 15 20 25 30 35 H av en del av apparaten enligt figur 1. _ Figur 3 återger olika vågformer tagna vid valda punkter i kopplingsschemat enligt figur 2.

Figur 4 är ett kopplingsschema över ett utför- ande av en del av apparaten enligt figur 1.

Figur 5 är ett kopplingsschema över en annan del av apparaten enligt figur 1.

Den i figur 1 visade apparaten 10 för detektering av närvaro eller frånvaro av en substans på en (icke visad) vätskeyta innefattar följande element, varav föredragna utföringsformer beskrivs närmare nedan: En styrlogikanordning 12 är inrättad att sekventiellt och periodiskt utta och lagra omgivningstemperaturer, som mäts medelst en temperaturmätkoppling 26, i närheten av en temperaturgivare ZH, att aktivera en värmekälla 22, som tillför temperaturgivaren ZH en konstant värmningseffekt under en bestämd tid, utta och lagra de av värmningen betingade topptemperaturerna hos temperaturgivaren ZH, vilka återigen mäts av temperaturmätkopplingen 26, att bestämma skillnaden mellan de lagrade omgivningstemperaturerna och de lagrade topptemperaturerna och att bestämma tidsmedel- värdet av dessa temperaturskillnader, varigenom en signi- fikant ändring i skillnaden mellan de lagrade temperaturer- na är detektcrbar som en angivelse av närvaro eller frân- varo av en substans. Tenperraturmätkopplingen 26 innefattar företrädesvis också organ för förspänning av den enligt uppfinningen använda temperaturgivaren 2fl på i det följ- ande beskrivet s ätt.

Styrlogikanordningen matas med en konventionell kraftkälla och inrymmer ett styrprogram för apparatens 10 arbete. Det inses, att styrlogikanordningen 12 kan inne- fatta en enda storskalig integrerad koppling, såsom en mikroprocessor eller mikrodatcr, vilken är programmerad att utlösa de ovan angivna funktionerna. Såsom visas i figur 1, innefattar ett utförande av styrlogikanordningen en sekvens- och tidgivarenhet 20 med tre utgångar för Sekventiell och periodisk aktivering och desaktivering av 10 15 20 30 35 8004700-4 5 apparatens 10 olika funktioner, två bilaterala omkopplare 28 och 29, som översänder vardera en analogsignal V1 (spänning) angivande en av temperaturmätkopplingen 26 be- stämd temperatur asynkront i förhållande till den andra i beroende av de olika tillstånden av sekvens- och tid- givarenhetens 20 utgångar, en temperaturtagnings- och lagringsenhet 30 för uttagning och lagring av analog- signaler Vi (spänning), som återger den i närheten av temperaturgivaren 2H mätta omgivningstemperaturen, i beroende av ett slutet tillstånd av den bilaterala om- kopplaren 28, en temperaturtagnings- och lagringsenhet 31 för uttagning och lagring av analogsignaler Vf (spän- ning), som återger de mätta topptemperaturerna hos temp- eraturgivaren 2H vid värmning från värmekällan 22, i beroende av ett slutet tillstånd hos den bilaterala om- kopplaren 29, en differensförstärkare 32 för jämförelse av och bestämning av skillnaden mellan signalerna Vi och Vf för bildning av en differenssignal V2 och en filtrerings- och tidsutjämningsenhet 34 för säkerställande av att en ändring i signalen V2 inte är endast en störsignal, som felaktigt anger närvaro eller frånvaro av en substans på vätskeytan. Som utsignal från logikanordningen erhålls sålunda en signal V3 (spänning), som återger skillnaderna mellan de i närheten av temperaturgivaren 2U mätta omgiv- níngstemperaturerna (Vi) och de efter värmning medelst värmekällan 22 mätta topptemperaturerna hos temperatur- givaren 2U (Vf), varigenom en ändring i den filtrerade och tidsutjämnade differenssignalen V3 kan detekteras med någon konventionell detektorenhet.

Generellt innehåller värmekällan 22, temperatur- givaren 2%, de bilaterala omkopplarna 28 och 29, tempera- turtagníngs- och -lagringsenheterna 30 och 31 samt diffe- rensförstärkaren 32 konventionella elektriska anordningar, och de behöver därför beskrivas endast i korthet.

Värmekällan 22 kan vara någon konventionell värme- strömkälla, som vid en lämplig signal från styrlogikanord- ningen 12 (en utsignal från sekvens- och tidgivarenheten 20) 8004700-4 10 15 20 25 30 35 6 aktiveras periodiskt för att leda en konstant värmnings- ström (effekt) till temperaturgivaren 2H. I ett före- draget utförande av uppfinningen är temperaturgivaren 2H en zenerdiod, som medelst förspännings- och temperatur- mätkopplingen 25 förspänns att arbeta i backriktningen med- an den värms och förspänns att arbeta i framriktningen under temperaturavkänningen. Genom omkastning av förspän- ningen av zenerdioden under värmningen tillåter den högre zenerdiodspänningen i backriktningen tillförsel av avse- värt större värmningseffekt, så att givaren 24 kan arbeta vid högre temperatur, vilket förbättrar dess noggrannhet.

Ehuru zenerdioden är en föredragen temperaturgivare 2M, kan man använda en vanlig diod med tillfredsställande resultat, och i själva verket kan man ersätta zenerdioden med diverse andra temperaturbestämmande pn-övergângselement, exempelvis transistoren utan att gå utanför uppfinningens ram. _ De med de bilaterala omkopplarna 28 och 29, med temperaturtagnings- och -lagringsenheterna 30, 31 och med differensförstärkaren 32 avsedda funktionerna kan genom- föras medelst en totalt integrerad styrlogikanordning 12, såsom en mikrodator, men i det i fig. 1 visade utförandet åstadkommas de med individuella konventionella kopplingar.

De bilaterala omkopplarna 28 och 29 är transmissionsgrin- dar med förmåga att styra eller verkställa logiska sig- naler. Transmissionsgrindarna blir ledande, så att en analogsignal V1 sänds mellan anslutningar a och b som svar på en av en logisk etta (1) bestående signal på digital- ingången c. Så länge som en av en logisk nolla (0) be- stående signal ligger på digitalingàngen c, förblir trans- missionsgrinden oledande. Temperaturtagnings- och -lag- ringsenheterna 30 och 31 kan vara godtycklíga konventionella uttagnings- och hållkretsar. Exempelvis kan en av RCA till- verkad Bi-MOS-operationsförstärkare CA 31U0 användas på konventionellt sätt för att bilda en uttagnings- och håll- krets för att utföra temperaturtagnings- och -lagrings- enheternas 30, 31 funktioner. Differens- eller operations- 10 15 20 25 30 35 8004700-4 7 förstärkaren 32 kan vara en sådan som tillverkas av National Semiconductor Corporation i ett dubbelt inte- grerat kopplingspaket betecknat LM 7H7. Det främsta kravet på differensförstärkaren 32 är att den skall kunna bestämma skillnaden mellan spänningarna Vi och Vf för att ge en ut- signal V2, som återger skillnaderna mellan omgivningstem- peraturerna (Vi) och temperaturgivarens 24 topptempera- tur (Vf).

Sekvens- och tidenhetens 20, förspännings- och temperaturmätkopplingens 26 och filtrerings- och medel- värdesberäkningsenhetens 34 funktioner beskrivs närmare i det följande. Den i figur 1 visade apparaten 10 arbetar emellertid i stora drag på följande sätt. En likspänning läggs på styrlogikanordningen 12, närmare bestämt på , sekvens- och tidenheten 20, från en kraftkälla, vari lik- spänningen omvandlas till flera vågformer, som represen- terar olika perioder (figur 3). Vågformerna i samverkan med tillhörande logikkopplingar bringar sekvens- och tid- enhetens 20 tre utgångar att periodiskt skifta logiskt tillstånd. Till en början överförs en logisk etta (1) till den bilaterala omkopplaren 28, medan sekvens- och tiden- hetens 20 båda andra utgångar har sådana logiska tillstånd, att värmekällan 20 och den bilaterala omkopplaren 29 hålls urkopplade eller overksamma. Följaktligen är temperatur- givaren (zenerdioden) 2H förspänd i framriktningen av förspännings- och temperaturmätkopplingen 26, så att den i omedelbar omgivning av temperaturgivaren 2h rådande temperaturen mäts av förspännings- och temperaturmät- kopplingen 26 samt uttas och lagras av temperaturtagnings- och -lagringsenheten 30. Som visas i figur 1, är den av enheten 26 avgivna spänningen V1 från början lika med den omgivningstemperaturen återgivande spänningen Vi, vilken uttas och lagras av uttagnings- och -lagringsenheten 30.

Därefter bryts båda de bilaterala omkopplarna 28 och 29 som svar på en logisk nolla (0) från enheten 20, och en utsignal med lämpligt logiskt tillstånd ges från enheten 20 till värmekällan 22 och kopplingen 26, så att tempera- 8004700-4 10 15 20 25 30 35 8 turgivaren ZH förspänns i backriktningen och värmekällan 22 aktiveras för att avge en värmningsström till tempera- turgivaren Zh. Denna värms under en av sekvens- och tid- enheten 20 bestämd period, varunder temperaturgivaren 2% när en topptemperatur. Denna av värmningen betingade topptemperatur hos temperaturgivaren ZU beror på värmeled- ningsförmágan i temperaturgivarens ZU omedelbara omgiv- ning, enär givarens 2H termiska resistans, d.v.s. dess för- måga att avge värme till omgivningen, står i invers rela- tion till ändringar i omgivningens värmeledningsförmâga.

När omgivningens värmeledningsförmåga minskar (i närvaro av ett kolväte), ökar följaktligen givarens 24 termiska resistans, så att givarens 2H topptemperatur blir högre.

När omgivningens värmeledningsförmâga ökar (t.ex. när givaren 2H blir helt införd i vätskan), minskar däremot givarens 2H termiska resistans, så att givarens 2H topp- temperatur blir lägre. Apparaten enligt uppfinningen är där- för användbar för detektering av närvaron av en substans på en vätskeyta, frånvaron av en substans på vätskeytan eller något annan tillstånd, såsom total införing av givaren 2H i vätskan, genom utnyttjande av en ändring i differensen mellan omgivningstemperaturerna och topptem- peraturerna, varvid denna ändring kan vara en ökning eller minskning av topptemperaturen.

Värmekällan 23 desaktiveras sedan vid ett passande logiskt tillstånd hos en utsignal från enheten 20, och omedelbart därefter eller nästan samtidigt därmed läggs en signal i form av en logisk etta (1) på den bilaterala omkopplaren 29. Denna sluts därför, temperaturgivaren 24 får åter förspänning i framriktningen, den av värmningen beroende topptemperaturen hos givaren 2% mäts, innan giv- aren har svalnat, och den mätta topptemperaturen tas ut och lagras av temperaturtagnings- och -lagringsenheten 31. Den i figur 1 angivna spänningen V1 är vid denna tid under apparatens 10 arbete lika med spänningen Vf, som återger givarens 24 topptemperatur, vilken har uttagits och lagrats av enheten 31. 10 15 20 25 30 35 8004700-4 9 Differensförstärkaren 32 bestämmer sedan skillnaden mellan Vi och Vf för att ge en spänningsdifferens V2, som anger skillnaden mellan den i givarens 2U omedelbara omgiv- ning rådande temperaturen (Vi) och givarens 2H av värm- ningen betingade och av omgivningens värmeledningsförmåga beroende topptemperatur (Vf). En ändring av differens- spänningen V2 kan därför tolkas som frånvaro eller när- varo av en substans som har annan (mindre eller större) värmeledningsförmåga än den gränsyta mellan vätska och luft, där givaren 2h befinner sig, eller som fullständigt införande av givaren 2H i vätskan, vars värmelednings- förmåga är mindre än den vid gränsytan mellan vätska och luft rådande.

För att säkerställa, att en ändring i spännings-. differensen V2 inte skall bero på störningar, filtreras signalen V2 och bestämmes dess medelvärde i enheten Bh, så att styrlogikanordningens 12 utspänning ger en exakt indikation på förändringen i skillnaden mellan Vi och Vf.

En utföringsform av sekvens- och tidenheten 20 vi- sar i figur 2, och därtill hörande vågformer tagna vid valda ställen l schemat enligt figur 2 jämförs i figur 3 för underlättande av förståelsen av sekvens- och tidenhetens 20 funktion.

En multivibratorkrets M0 fungerar som en fyrkants- vågsoscillator och ger en elektrisk puls var sextionde sekund vid anslutningen A, såsom visas i figur 3, vari- genom upprättas en tidsbas för aktivering och desaktivering av apparatens 10 olika funktioner. En konventionell spän- ningskomparator H1, såsom LM 2091 från National Semiconduc- tor Corporation, är kopplad i kombination med resistorer H2, M3, M5, UB, H7 och en kondensator på konventionellt sätt för att bilda en fyrkantsvågsoscillator. Frekvensen av de vid punkten A uppträdande pulserna beror på kompo- nentvärdena för de resistorer H2, H3, H5, H6 och H7 och den kondensator UM, som ingår i fyrkantsvägsoscillatorn.

Den vid punkten A alstrade elektriska pulsen för- dröjs en relativt kort tid och inverteras medelst en för- 8004700-4 (fl 10 15 20 25 30 35 10 dröjnings- och inverteringsenhet 50, så att den vid punkten B (figur 3) uppträdande vägformen blir inverterad och för- dröjd i förhållande till vågformen vid punkten A, varvid fördröjningen bestäms av värdet av den till komparatorn S1 hörande RC-tidskonstanten. En komparator 58 är också elektriskt sammankopplad med resistorer SH, 55 och 59 och kondensatorer 56 och 60 på konventionellt sätt för att bilda en annan fyrkantsvägsoscillator, som fördröjer och inverterar insignalen (vågform vid punkt B) och ger en sådan vågform vid punkt C som visas i figur 3. Fördröj- ningen av vâgformen vid punkt B bestäms också av värdet på den till komparatorn 58 hörande RC-tidskonstanten.

En sekvenskrets 62 innefattar tre logikgrindar 63, 64, 65, som i beroende av de vid fyrkantsvågsgeneratorerr nas anslutningar A, B och C föreliggande vâgformerna upp- rättar ett styrprogram för aktivering och desaktivering av apparatens 10 funktioner. Det är att märka, att grind- arna 53, 6% och 65 kan vara inverterande eller icke inver- terande beroende på polariteterna i övriga delar av appa- raten 10. Som framgår av figur 2, reagerar en och-grind 63 med två ingångar för pulserna vid punkterna A och B.

Under den tid när båda pulserna vid punkterna A och B är logiska ettor (1), är grindens 63 utsignal Ti en logisk etta (1), såsom visas i figur 3. Vid alla andra tillfällen är grindens 63 utsignal Ti en logisk nolla (0). Grindens 63 utsignal Ti läggs på transmissionsgrinden 28 (figur 1), så att den temperaturgivarens 2H omgivningstemperatur representerande spänningen Vi uttas och lagras som svar på tillståndet av en logisk etta (1) hos utsignalen Ti.

En inverterande och-grind SH påverkas av de vid punkterna A och C uppträdande pulserna. Under den tid när båda pulserna vid A och C är logiska ettor (1), är grin- dens SH utsignal H en logisk nolla (0). Vid alla andra tidpunkter är grindens BH utsignal H en logisk etta (1).

Som visas av den inverterade vågformen i figur 3, skulle en och-grind kunna användas som ersättning för den inver- terande och~grinden, om den för aktivering av värmekällan 10 15 20 25 30 35 8004700-4 11 22 erforderliga signalen måste vara en logisk etta (1) i stället för en nolla (0). Grindens SM utsignal H be- stämmer den tid varunder värmningseffekt tillförs temp- eraturgivaren 2H. I det föredragns utförandet av apparaten 10 värms temperaturgivaren 2H periodiskt med perioder av ca 30 s som svar på grindens SH utsignal H.

En annan och-grind 65 med två ingångar påverkas av de vid punkterna B och C uppträdande pulserna. Under den tid när båda pulserna vid B och C är logiska ettor (1), är grindens 65 utsignal Tf en logisk etta (1), såsom visas i figur 3. Vid alla andra tidpunkter är grindens 65 ut- signal Tf en logisk nolla (0). Grindens 65 utsignal Tf läggs på transmissionsgrinden 29 (figur 1) så att den spänning Vi, som representerar temperaturgivarens 2H av värmningen framkallade maximitemperatur, uttas och lagras när utsignal- en Tf är en logisk etta (1).

Som framgår vid en jämförelse mellan de i figur 3 visade vågformerna, är alltså sekvens- och tidenheten 20 inrättad att i följd och periodiskt avge lämpliga signaler för uttagning och lagring av den i temperaturgivarens 2H närmaste omgivning rådande temperaturen, för värmning av temperaturgivaren ZU och för uttagning och lagring av tempera- turgivarens 2h på värmningen beroende maximitemperatur under varje 60 sekunders period av apparatens 10 arbete.

I figur U visas ett föredraget utförande av för- spännings- och temperaturmätenheten 26, som innefattar dels en anordning 70 för förspänning av temperaturgivaren (zenerdioden) 24 i framriktningen under temperaturavkän- ningen och i backriktningen under värmningen, dels en anordning 90 för detektering och mätning av den av temp- eraturgivaren 2H avkända temperaturen. Om en annan tempera- turgivare, t.ex. en vanlig diod eller termistor, används, är förspänningsanordningen 70 onödig och kan utelämnas, Anordningen 70 pâverkas av den i sekvenskopplingen 62 in- gående inverterande och-grindens SH utsignal H och inne- fattar en operatíonsförstärkare 71, exempelvis en för- stärkare av typen LM 7H1 från National Semiconductor 8004700-4 10 'JS 20 25 30 12 Corporation, vars positiva ingång (+) påverkas av till- ståndet hos två transmissionsgrindar 72, 73. Huruvida transmissionsgrinden 72 är öppen eller sluten beror på tillståndet hos en inverterande och-grind 74 med två in-* gångar. Varje ingång till grinden 7H är elektriskt kopp- lad till och därför beroende av den i sekvenskretsen 62 ingående inverterande och-grindens 64 utgång, så att när grindens 64 utsignal H är en logisk nolla (0) transmissions- grinden 72 är sluten och när grindens 64 utsignal H är en logisk etta (1) transmissionsgrinden 72 är bruten. Trans- missionsgrindens 73 tillstånd bestäms av den inverterande och-gríndens 64 utsignal H, så att när denna är en logisk nolla (G) grinden 73 är bruten och när den är en logisk etta (1) grinden 73 är sluten. Som ovan anges, aktiveras värmekällan 22 som svar på en logisk nolla (0) som ut- signal H och förblir desaktiverad som svar på en logisk etta (1) som utsignal H. Således är transmissionsgrinden 72 sluten under värmningen och bruten under temperatur- avkänningen samt grinden 73 sluten under temperaturavkän- ningen och bruten under värmningen.

Transmissionsgrindens 73 ena anslutning a är elektriskt kopplad till en strömkälla med 15 V spänning, vilken reduceras till en referensspänning av 1,2 V medelst en kombination av en resistor 75, en zenerdiod 76 och ett spänningsdelarnät innefattande resistorer 77 och 78. Grin- dens 73 andra anslutning är elektriskt kopplad till för- stärkarens 71 positiva ingång (+).

En anslutning b hos transmissionsgrinden 72 är elektriskt kopplad till ett spänningsdelarnät innefattande resistorer 79 och 84, vilket ger en referensspänning av H V. Grindens 72 andra anslutning a är också elektriskt kopplad till förstärkarens 71 positiva ingång.

Förstärkarens 71 negativa ingång (-) är elektriskt kopplad till och därför beroende av spänningen från ett av resistorer 82 och 83 bildat spänningsdelarnät, som ger en referensspänning av H V på förstärkarens 71 negativa ingång. 10 15 20 25 30 35 8004700-4 13 Pörstärkarens 71 utgång är genom en resistor 80 och en zenerdiod 81 elektriskt kopplad till temperatur- givaren 2H. Genom att temperaturgivaren (zenerdioden) 2h förspänns genom resistorn 80 svarar den genom temperatur- givaren 2U gående-strömmen i huvudsak mot temperaturgiv- arens 2H temperatur.

I det föredragna utförandet av temperaturgivaren 24 används en 20 V zenerdiod med 1,2 V förspänning i fram- ríktningen. Under temperaturavkänning medelst temperatur- givaren 2h är transmissionsgrinden 73 sluten och släpper igenom den erforderliga 1,2 V referensspänningen för framåt- riktad förspänning av temperaturgivaren (zenerdioden) 2u.

När sekvenskretsens 52 grind GH ger en utsignal H för värm- ning av temperaturgivaren, sluts transmissionsgrinden 77, så att U V uppträder vid både den positiva och den negativa ingången till förstärkaren 71. Således blir temperatur- givaren ZH förspänd i backriktningen och resistorn 80 så förspänd, att spänningen blir 20 V vid båda ändarna. Allt- så går ingen ström genom resistorn 80. Zenerdioden 81 tjänar till att ge en tillräcklig nedgång av spänningen om 20 V över temperaturgivaren QU för att givaren 2u skall kunna arbeta inom förstärkarens 71 spänningsområde. Efter- som värmekällan 22 arbetar med konstant spänning, blir ök- ningen av strömmen genom temperaturgivaren 2M ett mått på givarens 2H temperatur.

Kopplingen 90 för mätning och detektering av giv- arens ZH temperatur övervakar spänningen över givaren (zenerdioden) 2U. Givarens 2H spänning minskar linjärt när strömmen eller temperaturen stiger. N¶gfling¶1 90 inne- fattar en operationsförstärkare 91, som kan vara av typ LM 7U7 från National Semiconductor Corporation. Resistorer 92, 93, 95, triskt kopplade till förstärkaren 91 på konventionellt sätt och ger i kombination med förstärkaren 91 en spänning V1 som är proportionell mot ändringen i spänningen (temp- 96 och 100 samt en kondensator 9H är elek- eraturen) över givaren (zenerdioden) 2U. Utspänningen V1 har en räckvidd av i M V. Resistorerna 92 och 93 är 8004700-4 10 15 20 25 30 35 lü variabla i kalibreringssyfte. De kan emellertid utan väsentlig inverkan på arbetet ersättas med resistorer, som har fast resistans. En resistor 97, en zenerdiod 98 och en diod 99 är inkopplade på i fig. H visat sätt mellan förstärkarens 91 positiva ingång (+) och tempera- turgivaren 2H för att hindra påläggning av hela den till givaren (zenerdioden) 2H hörande spänningen av 20 V på förstärkarens 91 positiva ingång under värmningen av givaren 24.

Differensförstärkarens 32 utspänning V2 kan åter- ges med ekvationen V2 = Vf - Vi = K - AT där AT = Tf - Ti och K är en konstant, som represen- terar proportionalitetsförhâllandet mellan kopplingens . 90 utspänning V1 och givarens 24 temperatur T. För att en falsk indikation på närvaro eller frånvaro av ett material inte skall detekteras, filtreras och utjämnas differensförstärkarens 32 utspänning V2, så att ökningar eller minskningar i spänningen V2 på grund av störningar kompenseras. En koppling 3H (figur 5) ger systemets 10 utsignal V3 = Všïtï och innefattar två konventionella låg- passfilter 102 och 104, vartdera associerat med en trans- missionsgrind 103, 105. När en logisk etta (1) verkar på deras digítalingångar c tillåter dessa grindar filtren 102 och 104 att ta ut spänningen V2 och hålla den under en viss tid. Det är att märka, att om grindarna 103 och 105 släppte igenom ström ständigt, skulle enheten SH tjäna som ett lâgpassfilter och ge ett tidsmedelvärde av diffe- rensförstärkarens 32 utspänning V2 under en given tid. En pulsgenerator 106 ger periodiskt en signal för inter- mittent slutning av grindarna 103 och 105, så att filtren 102 och 10U kan bestämma tidsmedelvärdet över en längre tid och filtrera dífferensförstärkarens 32 utspänning V2. Pulsgeneratorn 106 kan vara en konventionell fyrkants- vågsoscillator, som periodiskt ger en lämplig elektrisk puls för slutning av grindarna 103 och 105.

Den erhållna utspänningen V3 från apparaten 10 8004700-4 15 (figur 1) kan jämföras med förinställda en konventionell (icke visad) detektorkopplíng, så att när utspänningen V3 ökar eller minskar, detektorkoppling tröskelnivåer hos visuellt eller auditivt anger närvaro eller frånvaro av ett material på vätskeytan eller total nedsänkning av givaren 24 i vätskan.

Claims (5)

8004700-4 10 15 20 25 16 PATENTKRAV

1. Förfarande för detekteríng av närvaron av en sub- stans på en vätskeyta, k ä n n e t e c k n a t av att man lagrar de av ett vid vätskeytan beläget temperaturgivär- element avkända omgivningstemperaturerna, därefter värmer temperaturgivarelementet genom att tillföra värmeeffekt under en viss tid, lagrar de av värmningen framkallade topp- temperaturerna hos givärelementet, bestämmer skillnaden mel- lan omgivningstemperaturerna och topptemperatureraa och detekterar en ändring i skillnaden mellan dessa temperaturer.

2. Förfärande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k- n a t ev att man bestämmer omgivningstempcraturernä och topptemperäturernä genom att mäta givarelementets elektriska resistans. '

3. Pörfärande enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k- n a t av att värmningen sker genom ätten konstant elektrisk ström leds genom givärelementet under den givna tiden.

4. H. Förfarande enligt patentkravet 3, k ä n n e t e c k- n a t av att man förspänner temperaturgivarelementet i framriktningen för ävkänning och i backriktningen för värmning.

5. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e C k~ n ä t av att man efter bestämning av differensen mellan omgivningstemperäturerna och topptemperaturerna bestämmer medelvärdet av flera differenser under en viss tid, varigenom falska indikationer beroende på störförändringar i diffe- rensen mellan temperaturerna undertryckes.