APPARATUS FOR MEASURING EVAPORATION AND/OR PRECIPITATION

Abstract: 1. Apparatus for the electronical, continuous measurement of the volatilization of an open water surface and of an amount of falling down precipitation by a measuring tank (1) filled with water, which tank is in flow connection with a water containing sensing bottle (12) of comparable minor surface, which bottle includes a sensor (2) for the liquid level having outputs, which can be controlled by a circuit (L) of a refilling unit (4, A, alpha, beta, 6) for vaporized water and a discharge unit (7, D, gamma, delta, 9) for deposited water, respectively, which units are separately connected to a counter circuit (G, H), at least one of which is connected to a recording apparatus (K), characterized in that the liquid level sensor (2) consists of a float (3) and a sensor spool, that the flow connection between the measuring tank (1) and the sensor bottle (12) is a tube of less diameter, that within the refilling unit (4, 5, 6) a refilling tube (5) of any diameter is connected through a first valve (4) to a water tank (10), that the refilling tube (5) is provided with two position sensors (alpha, beta) having an adjustable distance from one another, that the discharge opening of the refilling tube (5) is connected through a second valve (6) to the sensor bottle (12), that within the discharge unit (7, 8, 9) a tube extends from the sensor bottle (12) through a third valve (7) to a discharge tube (8) of any diameter, being provided with two position sensors (gamma, delta) having an adjustable distance from one another and that the discharge opening of the discharge tube (8) extends through a fourth valve (9) into the open air.

Description: Gerät zur Messung der Verdunstung und/oder des Niederschlags Die Erfindung betrifft ein elektronisches Verdunstungs- und/oder Niederschlags messgerät, das sich in vorteilhafter Weise zum kontinuierlichen Messen der Verdunstung von Wasser mit hoher Genauigkeit und gleichzeitigem Messen des Niederschlags eignet. Die Verdunstung kann durch Messung des Wasserpegels von im Freien untergebrachten Wannen mit genormten Abmessungen festgestellt werden. Zur Zeit wird die Messung im aligemeinen so vorgenommen, dass, vom relativen Nullniveau ausgehend, mit einer Mikrometer-Schraube eine Plexiglasscheibe an die Wasseroberfläche an genähert wird. So kann zwar der Wasserspiegel gut gemessen werden, weil sich das Glänzen der Plexiglasscheibe plötzlich ändert, wenn sie mit dem Wasser in Berührung kommt, jedoch hat das Verfahren folgende Nachteile: Bei Wind stören die Wellen das genaue Messen; das Verfahren kann nicht automatisiert werden. Wegen Arbeitskraftmangel kann die Messung nur ein- bis zweimal pro Tag durchgeführt werden. Es sind auch solche Geräte bekannt, mit denen nicht mit Hilfe des Pegels des verdunstenden Wassers gemessen wird, sondern mit Hilfe der zum Nachfüllen notwendigen Wassermenge. Hier wird das Wasser aus einem Nachfüllgefäss durch einen Schwimmer, der ein Nadel ventil betätigt, solange in die Verdunstungswanne gelassen, bis der Nominal-Nullpegel erreicht wird. Die Verdunstung kann am Nachfüll-Gefäss abgelesen werden. Die Genauigkeit dieser Methode ist jedoch nicht ausreichend. Gemeinsamer Nachteil dieser Methoden ist, dass im Falle von Niederschlag dieser mit einem gesonderten Gerät gemessen und als Korrekturgrösse berücksichtigt werden muss. Gefordert wird das möglichst kontinuierliche Messen der Anderung des Wasserspiegels mit der Genauigkeit von etwa 0,01 Millimeter, In einer Art und Weise, die sich zum Automatisieren bzw. zum Fernmessen eignet. Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine solche automatische Messeinrichtung zu entwickeln, die der obigen Forderung entspricht und nicht nur die Verdunstung, sondern auch den Niederschlag mit der Genauigkeit von einigen tausendstel Millimetern messen kann. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäss nicht das Wasserniveau der Verdunstungswanne direkt gemessen, sondern durch das erfindungsgemässe Gerät der Pegel mittels eines elektronischen Pegelfühlers mit hoher Genauigkeit auf einem konstanten Wert gehalten. Wenn sich der Pegel in negative (Verdunstung) bzw. positive (Niederschlag) Richtung ändert, steuert der Fühler eine NachfUll- bzw. Ablasseinheit, die in beliebig einstellbaren quantitativen Schritten solange das Wasser der Wanne nachfüllt bzw. ablässt, bis der Pegelfühler nicht mehr den Ausgangspegel fühlt. Die Messung der Verdunstung bzw. des Niederschlags wird mit hoher Genauigkeit bei der Nachfüll- bzw. Ablasseinheit vorgenommen, wobei die elektronischen Schaltkreise des Gerätes die Anzahl der nachgefüllten (Verdunstung) bzw. abgelassenen (Niederschlag) Quanten zählen und das Messergebnis in Form von Ausgangs-Signalen, die zur Weiterverarbeitung bzw. Registrierung geeignet sind, liefern. Die einzelnen Funktionseinheiten des Gerätes können aus verschiedenen Komponenten aufgebaut werden. Der elektronische Wasserpegelfühler kann z.B. mit Komponenten gebaut werden, die nach opto-elektronischen, elektromagnetischen oder elektrodynamischen Prinzipien arbeiten. Die Nachfüll- bzw. Ablasseinheit kann z.B. aus Ventilen und Dosierrohr oder einer Membranpumpe aufgebaut werden. Die Erfindung wird mit einer Zeichnung anhand einer als Beispiel gewählten Ausführung erläutert. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 den Wasser-Kreis einer mög lichen Ausführungsform und Fig. 2 die elektrische Blockschal tung des erfindungsgemässen Gerätes. An die Verdunstungsmesswanne 1 schliesst sich mit einem Rohr das Pegelfühlergefäss 12 an, in dem eine in einer OscillatorschaltunC arbeitende Fühlerspule 2 und ein Schwimmer mit einer Metallplatte 3 untergebracht sind. Eine mögliche Ausführung der Nachfülleinheit bilden die Ventile 4 und 6, das Nachfüllrohr 5, in dem ein Schwimmer mit Dauermagnet schwimmt, und auf wel chem zwet PositionsfUhler z.B. Reed-Kontakte OQ und ss angeordnet sind, und der Tank 10. Die Ablasseinheit besteht z.B. aus den Ventilen 7 und 9, aus dem Ablassrohr 8 mit Magnetschwimmer und PositionsfUhler t und cf und aus dem Auslassrohr 11. Bei einer anderen möglichen Ausfuehrung der NachfUll- und Ablasseinheit könnten die oben beschriebenen E1n- heiten durch Je eine schrittweise gesteuerte Membranpumpe ersetzt werden. Bei Verdunstung nähert sich wegen sinkenden Wasserpegels die am Schwimmer 3 angebrachte Metallplatte der FUhlerspule 2 und ändert ihre EmpfinBlichkeit. Dies beeinflusst die Amplitude des OscAllators, und mit dem so erhaltenen Fehlersignals wird das Ventil 6 gesteuert, welches sich öffnet und so Wasser in das Pegelfuhlergefäss 12 strömen lässt. Die Oberfläche dieses Gefässes entspricht etwa 1/30 der Oberfläche der Verdunstungsmesswanne 1, und das Gefäss ist mit der Wanne durch ein Rohr mit geringem Durchmesser, z.B. 8 mm, verbunden. Das einströende Wasser hebt im Pegelfuhlergefäss 12 den Schwimmer 3, wodurch die Empfindlichkeit der Oscillatoroder Fühlerspule in entgegengesetzte Richtung geändert wird. Das so erhaltene Fehlersignal schliesst das Ventil 6. Wenn der Wasserspiegel des Gefässes 12 sich mit dem in der Wanne 1 ausgleicht, sinkt der Schwimmer 3 wieder und das Signal der FUhlerspule 2 öffnet Ventil 6 wieder. Dieser Vorgang wiederholt sich solange, bis der Nullpegel nach Ausgleich im Pegelfühlergefäss 12 hergestellt wird. Wenn dazwischen der Dauermagnet des Schwimmers im Nachfüllrohr 5 den Reedkontakt C erreicht, dann steuert dieser das Ventil 4. Eine logische Schaltung verriegelt gleichzeitig alle anderen Ventile. So füllt sich das Nachfüllrohr 5 bis der Schwimmer den Reedkontakt p erreicht, welcher dann das Ventil 4 schliesst. Danach setzt sich das Nachfüllen in kleinen Schritten fort, bis das Nullniveau in der Wanne wieder hergestellt ist. Die "kleinen Schritte", die hydraulisch-elektronisch bewirkt werden, könnten auch rein elektronisch erzeugt werden, indem man das Ventil mit einer Kippschaltung steuert. Der Querschnitt des Nachfüllrohres 5 und der Abstand der Reedkontakte, also Daten, die das Nachfüllquantum definieren, werden so gewählt, dass das Quantum einer zu einigen z.B. 5 tausendstel Millimeter Verdunstung gehörenden Wassermenge entspricht. Bei Niederschlag hebt sich der Schwimmer 3 über das Nullniveau und die FUhlerspule 2 steuert das Ventil 7. Jetzt beginnt das Auffüllen des Ablassrohres 8 gleichermassen in kleinen Schritten solange, bis der im Rohr schwimmende Magnet den Reedkontakt S schaltet. Dadurch wird Ventil 9 geöffnet. Gleichzeitig verriegelt eine logische Schaltung die anderen Ventile. Nach dem Entleeren des Ablassrohres schliesst der Reedkontakt durch den Magnetschwimmer das Ventil 9, und der Prozess setzt sich fort, bis der Pegelfühler den ursprünglichen Nullpegel ermittelt. Sooft das Ventil 4 bzw. 9 betätigt wird, bekommt der Verdunstungs- bzw. Niederschlagszähler-Stromkreis einen Impuls, der die Information nach-entsprechender Umformung an den Punktschreiber weitergibt. Um zu vermeiden, dass beim Nachfüllen bzw. Ablassen infolge zeitweiligen Oberschwingens des Schwimmers 3 das Fehlersignal der Fühlerspule das Ventil des gegengesetzten Prozesses ansteuert, also z.B. beim Nachfüllen das Ablassen bewirkt, wird bei jeder Funktion die gegengesetz¯teFunktion für eine gewisse Zeit verriegelt. Figur 2 zeigt das elektrische Blockschaltbild des erfindungsgemässen Gerätes. Der Fühler E ist an den Verstärker F angeschlossen, auf den nach dem Verdunstungs- bzw. Niederschlags-Auszug je ein Schmitt-Kreis B bzw. C folgt. An den logischen Stromkreis L schliesst sich am Eingang neben B und C je ein bistabiler Flip-flop A und D an, die von den jeweiligen Reedkontakten des Nachfüll- bzw. Ablassrohres gesteuert werden. Die Ventile 4, 6, 7 und 9 sind an den Ausgang des logischen Stromkreises L angeschlossen, ferner folgen die Zähler G und H der Ventile 4 bzw. 9, die über die Umformer I bzw. J an gesonderte Eingänge des Registriergerätes K angeschlossen sind. Die Funktion der Stromkrelse ist aus der Beschreibung der Fig. 1 eindeutig ersichtlich. Das Gerät ermöglicht einen kontinuierlichen Betrieb ohne Personal und liefert unmittelbar zur Messdatenverarbeitung oder Registrierung geeignete elektrische Signale. Die Messung kann praktisch mit beliebiger Auflösung durchgeführt werden, indem man die Geometrie des Nachfüllrohres 5 und des Ablassrohres 8 entsprechend wählt bzw be einer anderen Ausführung die Nachfüll- und Ablassmengen entsprechend wählt. Das Messen der Verdunstung und des Niederschlages wird an demselben Ort mit dem gleichen Fühler vorgenommen, wodurch die Fehlerkorrektur der bisher verwendeten Methoden wegfällt. Das Pegelfühlergefäss ist geschützt und geschlossen, wodurch ein eventueller durch Wellenbildung auf der Wasseroberfläche verursachter Fehler vermieden wird. Die Montage des Gerätes ist einfach und es kann an die typisierten Verdunstungsmesswannen leicht angeschlossen werden, ohne deren ursprünglichen Parameter zu beeinflussen.

Claims: Patentansprüche: 1. Gerät zur elektronischen, kontinuierlichen Messung der Verdunstung und/oder des Niederschlages, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass an eine Verdunstungsmesswanne (1) ein elektronischer Flüssigkeitspegel fühler (2, E) angeschlossen ist, von dem ein Ausgang über einen logischen Stromkreis (L) mit einer Nachfülleinheit (4, 5, 6) und ein anderer Ausgang über einen logischen Stromkreis (L) mit einer Ablasseinheit (7, 8, 9) verbunden ist, welche Einheiten separat an Zähler Kreise (G, H) angeschlossen sind, von denen wenigstens einer eventuell über einen Signalwandler-Stromkreis (I, J) mit einem Registriergerät verbunden ist. 2. Gerät nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der FlUs- sigkeitspegelfühler (2) aus einem Schwimmer (3) und einer unter oder ober ihm untergebrachten FUhlerspule besteht, die in einem mit der Verdunstungsmesswanne (1) über ein Rohr verbundenen, im Vergleich zum Wannenquerschnitt kleinen Fühlergefäss (12) angeordnet sind. 3. Gerät nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in der Nach fülleinhelt (4, 5, 6) an einem Wassertank (10) Uber ein Ventil (4) ein Nachfüllrohr (5) angeschlossen ist, in welchem ein Schwimmer mit einem Dauermagnet angeordnet ist, wobei am Rohr (5) je ein Positionsfühler (oder montiert ist, und der Auslass-Stutzen des Rohres (5) über ein weiteres Ventil (6) zum Pegelfühlergefäss (12) geführt ist, dass in der Ablasseinheit (7, 8, 9) vom Pegelfühlergefäss (12) ein Rohr über ein Ventil (7) zum Ablassrohr (8) führt, in dem sich ein Schwimmer befindet, der einen Dauermagnet trägt und an dem je ein Positionsfühler ( t , J ) be- festigt ist, und dass der Auslass-Stutzen des Rohres (8) über ein weiteres Ventil (9) ins Freie führt. 4. Gerät nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Nachfüll- und Ablasseinheit aus je einer Membranpumpe besteht. 5. Gerät nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Flüssigkeitspegelfühler (2) an eine Verzögerungsschaltung angeschlossen ist, die die jeweilige entgegengesetzte Funktion, bei Verdunstung also die Niederschlagmessung und umgekehrt, für eine bestimmte Zeitdauer verriegelt.

Inventors: KARSAI, HENRIK, VALERIA, AMBRUS, DR., Valéria, Ambrus, Dr.
Applicants: GANZ MUSZER MUVEK
Application year: 1980
Main classification: G01W1
IPC codes: G01W1, G01F23