DE3632019A1 - Einrichtung zur ueberwachung und/oder messung der dichte einer fluessigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Überwachung und/oder Messung der Dichte einer Flüssigkeit, mit einem einen Zulauf und einen Auslauf aufweisenden Gehäuse, mit einer im Gehäuse ausgebildeten, mit der Flüssigkeit ange­ füllten Meßkammer, in welcher eine Meßspindel schwebend in die Flüssigkeit eintaucht, mit einem unterhalb der Meßspindel angeordneten Näherungsschalter und einer diesem zugeordneten Auswert-Elektronik.

Bei vielen Verfahrensabläufen, insbesondere aber bei der Herstellung und Ätzung von elektrischen Leiterplatten, ist es erforderlich, die Dichte einer Flüssigkeit kon­ tinuierlich zu überwachen. Hierzu ist es bekannt, einen Teil der fraglichen Flüssigkeit durch eine Einrichtung der eingangs genannten Art hindurchzuleiten, wie sie bei­ spielsweise aus der DE-PS 21 40 215 oder auch aus der DE-OS 34 22 276 bekannt ist. Soll eine derartige Einrich­ tung auf eine andere Dichte der Flüssigkeit umgestellt werden, muß das Gewicht der Meßspindel verändert werden. Dies geschieht in einer Weise, daß die Eintauchtiefe der Spindel in der Flüssigkeit mit veränderter Dichte dieselbe ist, so daß also wiederum der Schaltabstand zum Näherungs­ schalter erreicht wird. Diese "Trimmung" des Gewichtes der Meßspindel ist jedoch ein komplizierter Vorgang und gelingt häufig nicht mit der gewünschten Genauigkeit.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß die Umstellung auf eine andere Dichte der Flüssigkeit problem­ los und schnell möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Näherungsschalter (10) ein analog arbeitender Nähe­ rungsschalter ist.

Analog arbeitende Näherungsschalter zeichnen sich dadurch aus, daß sie analoges Ausgangssignal abgeben, welches in annähernd linearer Beziehung zu der Entfernung zwischen dem Näherungsschalter und dem Objekt, welches vom Nähe­ rungsschalter überwacht wird, steht. Derartige Näherungs­ schalter sind als solche bekannt (vergl. hierzu z. B. die Zeitschrift "Polyscope" 12/86, Seite 25 ff). Die Verwend­ barkeit derartiger Näherungsschalter zur Lösung des o. g. Problemes wurde jedoch erstmals mit der vorliegenden Er­ findung erkannt. Der Gedanke dabei ist, auf eine konstante Eintauchtiefe der Meßspindel in der Flüssigkeit zu ver­ zichten, wodurch ein "Trimmen" des Meßspindel-Gewichtes entbehrlich wird. Stattdessen wird das analoge, die Ent­ fernung zwischen der Unterseite der Meßspindel und dem Näherungsschalter anzeigende Signal in geeigneter Weise verarbeitet. Im einfachsten Falle dient es der direkten Messung und Anzeige der Dichte der Flüssigkeit.

Vorteilhafterweise umfaßt jedoch die Auswert-Elektronik einen Regler (17), der bei Über- oder Unterschreiten eines Grenzwertes des ihm zugeführten, die Dichte der Flüssigkeit repräsentierenden Signals ein Ausgangssignal abgibt. In diesem Falle genügt es, den Grenzwert durch Einstellung eines elektrischen Regelelementes vorzugeben, um die gesamte Einrichtung auf eine bestimmte Dichte der Flüssigkeit "einzustellen", also auf die Einhaltung dieser Dichte zu überwachen. Veränderungen an den mechanischen Komponen­ ten der Einrichtung sind nicht mehr erforderlich.

Weiter empfiehlt sich, daß ein Temperatursensor vorgesehen ist und die Auswert-Elektronik eine Temperatur-Kompensa­ tionsschaltung umfaßt, welcher sowohl das Signal des Tem­ peratursensors als auch das Signal des Näherungsschalters zugeführt wird und die hieraus ein Ausgangssignal erstellt, welches eine auf eine bestimmte Temperatur normierte Dichte der Flüssigkeit repräsentiert. Hierdurch lassen sich Ein­ flüsse der Temperatur auf die Dichte der Flüssigkeit wei­ testgehend ausschalten.

Die Temperatur-Kompensationsschaltung kann ein Bauelement enthalten, dessen Wert entsprechend dem Temperatur-Dichte Koeffizienten der Flüssigkeit einstellbar ist.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält die Temperatur-Kompensationsschaltung einen Differenzverstär­ ker, dessen einem Eingang ein von dem Näherungsschalter abgeleitetes Signal und dessen anderem Eingang ein von dem Temperatursensor abgeleitetes Signal zugeführt wird.

Das von dem Näherungsschalter abgegebene analoge Signal repräsentiert besonders genau den Abstand zwischen der Meßspindel und dem Näherungsschalter, wenn an der Unter­ seite der Meßspindel eine flache Metallscheibe angebracht ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 eine Einrichtung zur Überwachung oder Messung der Dichte einer Flüssigkeit schematisch im Schnitt mit einem Blockschaltbild der zugeord­ neten Auswert-Elektronik;

Fig. 2 die in Fig. 1 enthaltene Temperatur-Kompen­ sationsschaltung im Detail.

Im oberen Bereich der Fig. 1 ist der mechanische Teil der Einrichtung zur Überwachung oder Messung der Dichte einer Flüssigkeit dargestellt. Dieser umfaßt ein Gehäuse 1 mit einem Zulauf 2 für die zu vermessende Flüssigkeit und einem Auslauf 3. Im unteren Teil des Gehäuses 1 be­ findet sich eine Meßkammer 4, die mit Flüssigkeit ange­ füllt ist. Eine Spindel 5 taucht in die Flüssigkeit schwe­ bend ein. Ihre Vertikalbewegung wird durch Bohrungen in zwei Halterungen 6, 7 geführt.

Die Flüssigkeit strömt über eine Überlaufkante 8 in eine im oberen Teil des Gehäuses 1 ausgebildete Auslaufkammer 9 und von dort zum Auslauf 3.

In den Boden der Meßkammer 4 unterhalb der Spindel 5 ist ein analog arbeitender induktiver Näherungsschalter 10 eingesetzt. Er wirkt mit Metallpartikeln 11 im unteren, erweiterten Bereich der Meßspindel 5 und zusätzlich mit einer Metallscheibe 12 zusammen, die an der Unterseite der Meßspindel 5 befestigt ist. Die Metallscheibe 12, durch welche die Genauigkeit der Anzeige des Näherungs­ schalters 10 verbessert wird, besteht aus einem Material, welches von der zu vermessenden Flüssigkeit nicht ange­ griffen wird. Handelt es sich hierbei um eine Ätzflüssig­ keit, wie sie bei der Herstellung elektrischer Leiter­ platten verwendet wird, besteht die Metallscheibe 12 aus Titan.

In den Zulauf 2 ist ein Temperatursensor 13 eingesetzt, der die Temperatur der zuströmenden Flüssigkeit überwacht.

Der Näherungsschalter 10 gibt an seinem Ausgang ein analo­ ges Signal ab, welches in (annähernd) linearer Beziehung zu dem Abstand zwischen dem Näherungsschalter 10 und der Metallscheibe 12 steht. Dieses Signal wird zunächst einer Temperatur-Kompensationsschaltung 14 zugeführt, die außer­ dem mit dem Temperatursensor 13 in Verbindung steht. Hier wird der Einfluß der Temperatur auf die Dichte der Flüssig­ keit in noch zu beschreibender Weise berücksichtigt.

Das Ausgangssignal der Temperatur-Kompensationsschaltung 14 wird einer Anzeige 15 zugeführt, an welcher die Dichte der Flüssigkeit unmittelbar abgelesen werden kann. Außer­ dem liegt es an einem Signalausgang 16 zur weiteren Ver­ arbeitung oder Aufzeichnung.

Schließlich wird das Ausgangssignal der Temperatur-Kompen­ sationsschaltung 14 einem Regler 17 zugeführt. Dieser ändert sein am Ausgang 18 erscheinendes Ausgangssignal, wenn sein Eingangssignal, das für einen bestimmten tempe­ ratur-kompensierten Dichtewert der Flüssigkeit steht, einen Grenzwert über- oder unterschreitet, der an einem Potentiometer 19 eingestellt ist.

Zur Veränderung der Dichte, bei welcher die beschriebene Einrichtung anspricht, genügt also eine Veränderung der Ein­ stellung des Potentiometers 19.

Einzelheiten der Temperatur-Kompensationsschaltung 14 sind in Fig. 2 dargestellt.

Ein in dem Temperatursensor 13 enthaltener temperaturemp­ findlicher Widerstand R _T ist über den Eingang 25 der Tem­ peratur-Kompensationsschaltung 14 als Zweig einer Wider­ standsbrücke geschaltet, die insgesamt mit dem Bezugs­ zeichen 20 gekennzeichnet ist. Das Fehlersignal der Wider­ standsbrücke 20 wird einem Verstärker 21 zugeführt.

An einem Trimmpotentiometer R _TDK wird ein Teil der Aus­ gangsspannung des Verstärkers 21 abgegriffen und dem Minus- Eingang eines Differenzverstärkers 22 zugeführt. Die Ein­ stellung des Trimmpotentiometers R _TDK erfolgt entspre­ chend dem bekannten Temperatur-Dichte-Koeffizienten (TDK) der jeweils vermessenen Flüssigkeit.

Das am Eingang 23 der Temperatur-Kompensationsschaltung 14 liegende Signal des Näherungsschalters 10 wird, in geeigneter Weise herabgeteilt, an den Plus-Eingang des Differenzverstärkers 22 gelegt. Am Ausgang des Differenz­ verstärkers 22, der gleichzeitig der Ausgang 24 der Tempe­ ratur-Kompensationsschaltung 14 ist, erscheint ein Signal, welches repräsentativ für die auf eine bestimmte Temperatur normierte Dichte der zu vermessenden Flüssigkeit ist.

Claims (6)

1. Einrichtung zur Überwachung und/oder Messung der Dichte einer Flüssigkeit, mit einem einen Zulauf und einen Auslauf aufweisenden Gehäuse, mit einer im Gehäuse ausge­ bildeten, mit der Flüssigkeit angefüllten Meßkammer, in welcher eine Meßspindel schwebend in die Flüssigkeit ein­ taucht, mit einem unterhalb der Meßspindel angeordneten Näherungsschalter und einer diesem zugeordneten Auswert- Elektronik, dadurch gekennzeichnet, daß der Näherungsschal­ ter (10) ein analog arbeitender Näherungsschalter ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswert-Elektronik einen Regler (17) umfaßt, der bei Über- oder Unterschreiten eines Grenzwertes des ihm zugeführten, die Dichte der Flüssigkeit repräsentie­ renden Signals ein Ausgangssignal abgibt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Temperatursensor (13) vorgesehen ist und die Auswert-Elektronik eine Temperatur-Kompensa­ tionsschaltung (14) umfaßt, welcher sowohl das Signal des Temperatursensors (13) als auch das Signal des Nähe­ rungsschalters (10) zugeführt wird, und die hieraus ein Ausgangssignal erstellt, welches eine auf eine bestimmte Temperatur normierte Dichte der Flüssigkeit repräsentiert.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur-Kompensationsschaltung (14) ein Bauelement (R _TDK ) enthält, dessen Werte entsprechend dem Temperatur-Dichte-Koeffizienten der Flüssigkeit einstellbar ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Temperatur-Kompensationsschaltung (14) einen Differenzverstärker (22) enthält, dessen einem Eingang (+) ein von dem Näherungsschalter (10) abgeleite­ tes Signal und dessen anderem Eingang (-) ein von dem Temperatursensor (13) abgeleitetes Signal zugeführt wird.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Unterseite der Meßspindel (5) eine flache Metallscheibe (12) angebracht ist.