DE2728283A1 - Vorrichtung zur ueberwachung des tintenvorrates in tintenschreibeinrichtungen - Google Patents

Vorrichtung zur ueberwachung des tintenvorrates in tintenschreibeinrichtungen

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DE2728283A1 DE19772728283 DE2728283A DE2728283A1 DE 2728283 A1 DE2728283 A1 DE 2728283A1 DE 19772728283 DE19772728283 DE 19772728283 DE 2728283 A DE2728283 A DE 2728283A DE 2728283 A1 DE2728283 A1 DE 2728283A1
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Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT -J " Unser Zeichen Berlin und München VPA 77 P 2 3 5 1 9RQ
Vorrichtung zur Überwachung des Tintenvorrates in Tintenschreibeinrichtungen .
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung des Vorrates von elektrisch leitender Schreibflüssigkeit in einem Vorratsbehälter für Tintenschreibeinrichtungen oder anderen Schreibflüssigkeit benutzenden Schreibeinrichtungen, unter Verwendung von durch Schreibflüssigkeit benetzten Elektroden und einer den elektrischen Widerstand zwischen den Elektroden erfassenden und bei Unterschreitung eines bestimmten Vorratsvolumens eine Anzeigevorrichtung auslösenden Schaltanordnung.
Bei Tintenschreibeinrichtungen wird im allgemeinen ein durch eine motorische Einrichtung entlang von einem Aufzeichnungsträger bewegter Schreibkopf über eine Versorgungsleitung aus einem Tintenvorratsbehälter mit Schreibflüssigkeit versorgt. Wird dabei dieser Tintenvorratsbehälter gemäß einem Vorschlag in dem Schreibkopf integriert angeordnet, so ist eine visuelle Überwachung des Tintenvorrates im Behälter nicht möglich. Eine beständige Überwachung des Tintenvorrates ist aber insbesondere beim Einsatz von Schreibeinrichtungen in Fernschreib- und Datenverkehr notwendig.
Aus dem IBM Technical Disclosure Bulletin Vol. 16, Nr. 3 vom Aug. 1973, Seite 775 ist eine Einrichtung zur Bestimmung der Tintenhöhe in einem offenen Gefäß bekannt. Bei dieser Einrichtung tauchen zwei Elektroden in die Flüssigkeit ein und über eine Schal-
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tungsanordnung wird die Kapazität zwischen den Elektroden gemessen. Diese Kapazität ändert sich entsprechend der Füllhöhe der Schreibflüssigkeit.
Wird nun als Schreibflüssigkeit in der Tintenschreibeinrichtung eine elektrisch leitende Schreibflüssigkeit verwendet, so scheidet ein derartiges Meßverfahren aus. Außerdem bedingt die Anordnung der Elektroden ein offenes Vorratsgefäß. Tintenvorratsbehälter, die durch eine elastische Membran abgeschlossen werden und dabei ihr Vorratsvolumen entsprechend dem Verbrauch an Schreibflüssigkeit ändern, können nicht verwendet werden.
Zur Vermeidung dieser Nachteile wurde bereits vorgeschlagen, anstelle der Kapazitätsmessung mit Hilfe von zwei Elektroden den sich beim Verbrauch an Schreibflüssigkeit verändernden elektrischen Widerstand zu messen und nach Unterschreitung eines bestimmten Vorratsvolumens eine Warnvorrichtung zu betätigen.
Der ohmsche Widerstand, der in der Tintenschreibeinrichtung verwendeten Tinte ist nun aber stark temperaturabhängig. Es ist deshalb notwendig, diese Temperaturänderungen zu kompensieren, wobei vorgeschlagen wurde, dies über einen Heißleiter zu bewerkstelligen. Trotzdem bleibt bei einer derartigen Schaltungsanordnung der Abschaltpunkt von der fabrikationsbedingten Streuung der Tintenleitfähigkeit abhängig.
Aufgabe der Erfindung ist es, für Tintenschreibeinrichtungen oder ähnliche mit elektrisch leitender Schreibflüssigkeit betriebene Schreibeinrichtungen, eine Vorrichtung zur überwachung des Vorrates an Schreibflüssigkeit bereitzustellen, die einfach und funktionssicher und unabhängig von der Konsistenz und der Temperatur der Schreibflüssigkeit arbeitet und kostengünstig herstellbar ist. Die Vorrichtung soll außerdem so ausgebildet sein, daß eine Fehlmeldung in Folge von Erschütterungen des Vorratsbehälters ausgeschlossen ist.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß mindestens drei Elektroden vorgesehen sind, von denen zwei Elektroden
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zur Erfassung eines flüssigkeitsspezifischen Vergleichswiderstandes und zwei Elektroden zur Erfassung des sich in Abhängigkeit vom Pegelstand der Flüssigkeit verändernden Widerstandes dienen und daß mindestens die den flüssigkeitsspezifischen Vergleichswiderstand erfassenden Elektroden in einem von Flüssigkeit ständig benetzten Bereich des Vorratsbehälters angeordnet sind.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Boden des Tintenvorratsbehälters zwei durch einen Steg getrennte Mulden auf, in deren einer Mulde die den flüssigkeitsspezifischen Vergleichswiderstand erfassenden Elektroden angeordnet sind und in deren anderer Mulde eine weitere Elektrode angeordnet ist, die gemeinsam mit einer den flüssigkeitsspezifischen Vergleichswiderstand erfassenden Elektrode zur Ermittlung des sich in Abhängigkeit vom Pegelstand der Flüssigkeit ändernden Widerstandes dient.
Die Erfindung hat den großen Vorzug, daß damit unabhängig von der Konsistenz und der Temperatur der Tintenflüssigkeit der sich zu Ende neigende Tintenvorrat in einem Tintenvorratsbehälter für eine Tintenschreibeinrichtung leicht festgestellt werden kann. Ein Auswechseln der Tintenflasche, wie es entweder bei zu Ende gehender Tintenflüssigkeit oder beim Wechseln der Farbe der Schreibflüssigkeit notwendig ist, hat auf die Funktion der Erfindung keinen Einfluß.
Eine AusfUhrungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden beispielsweise näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 ein Schnittbild einer in einer Tintenmosaikschreibeinrich-
tung verwendeten Tintenflasche mit drei Elektroden, Fig. 2 eine Draufsicht derselben Tintenflasche bei abgenommener Gummiblase· und
Fig. 3 ein Schaltbild der erfindungsgemäßen. Schaltungsanordnung zur Überwachung des Tintenvorrates.
In einer hier nicht dargestellten Tintenmosaikschreibeinrichtung wird ein sich entlang von einem Aufzeichnungsträger bewegender
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Schreibkopf über eine Versorgungsleitung aus einer in Fig. 1 im Schnitt und in Fig. 2 in der Draufsicht dargestellten Tintenflasche mit Schreibflüssigkeit versorgt. Diese Tintenflasche enthält eine mit elektrisch leitender Schreibflüssigkeit gefüllte flexible Gummiblase 1, die über den aus Gummi bestehenden Flaschenboden 2 gestülpt ist. Der Flaschenboden wird beim Aufsetzen der Flasche auf eine hier nicht dargestellte Haltevorrichtung von einer Hohlnadel 3 durchstoßen, wobei er sich luftdicht an die Hohlnadel 3 anlegt. Die Hohlnadel 3 bildet dabei einen Teil des Tintenversorgungssystems, über das elektrisch leitende Schreibflüssigkeit aus der Tintenflasche in den Schreibkopf transportiert wird.
Im Boden der Tintenflasche befinden sich zwei durch einen Steg 4 getrennte Mulden 5, in die Elektroden 6/1, 6/2, 6/3 ragen.
Mit Hilfe dieser Elektroden wird über eine nachfolgend beschriebene Schaltungsanordnung der Widerstand der Tinte im Vorratsbehälter gemessen und zwar einerseits der Widerstand zwischen den Elektroden 6/1 und 6/2, der sogenannte flüssigkeitsspezifische Vergleichswiderstand. Dieser Widerstand ändert sich mit der Temperatur und der Zusammensetzung der Tinte genauso, wie andererseits der eigentlich zwischen den Elektroden 6/2 und 6/3 gemessene Meßwiderstand, ist aber im Gegensatz zu diesem Meßwiderstand von der FUllmenge unabhängig und dient dazu, die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung unabhängig von der jeweiligen Konsistenz der Tinte zu machen.
Im Prinzip arbeitet dabei die Überwachung wie folgt: Solange genügend Tinte im Tintenvorratsbehälter 1 enthalten ist, ist der Widerstand zwischen der Mittelelektrode 6/2 und der Elektrode 6/3 kleiner als der Widerstand zwischen den Elektroden 6/2 und der Elektrode 6/1, infolge der geringeren aktiven Oberfläche der Elektrode 6/1. Bei diesen Widerstandsverhältnissen ist die Überwachungsschaltung im betriebsbereiten Zustand. Sinkt der Tintenspiegel, so steigen zunächst beide Widerstände langsam an, wobei aber der Widerstand zwischen der Elektrode 6/3 und der Mittenelektrode 6/2 kleiner bleibt als der flüssigkeitsspezifische Vergleichswiderstand zwischen der Elektrode 6/2 und der Elektrode 6/1.
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Fällt der Tintenspiegel weiter, so wird der leitende Tintenquerschnitt zwischen den Elektroden 6/3 und der Mittenelektrode 6/2 durch den dazwischen liegenden Steg 4 stark verringert, so daß dieser Widerstand stärker zunimmt, als der flüssigkeitsspezifisehe Vergleichswiderstand. Schließlich wird der Widerstand zwischen der Mittenelektrode 6/2 und der Außenelektrode 6/3 größer als der flüssigkeitsspezifische Vergleichswiderstand und in diesem Falle spricht die überwachungsschaltung an.
Im einzelnen funktioniert die in der Fig. 3 dargestellte Schaltungsanordnung wie folgt: Ein Impulsgenerator 7 erzeugt an seinem Ausgang 8 Rechteckimpulse mit einer Amplitude von ca. 11 V mit einem Impulspausenverhältnis von annähernd 1:1. Seine Frequenz bestimmen die Widerstände 9 und 10 und der Kondensator 11. Diese Impulse werden über einen Kondensator 12 einer Meßbrückenschaltung zugeführt, deren einer Zweig aus einem ersten Spannungsteiler aus den zu erfassenden Tintenwiderständen und deren anderer Zweig aus einem zweiten Spannungsteiler aus Festwiderständen 13 und 14 besteht. Damit liegt an der Elektrode 6/3 eine nullsymmetrische Wechselspannung von etwa 10 V (Spitze-Spitze). In der Brückendiagonale liegt angekoppelt über Kondensatoren 15 und 16 ein als Wechselspannungsdifferenzverstärker betriebener Operationsverstärker 17. Ein Spannungsteiler aus den Widerständen 18 und 19 legt über die Widerstände 20 und 21 bzw. den Widerstand die Eingänge des Operationsverstärkers 17 auf eine Vorspannung von ungefähr 6 V.
Die Meßbrückenschaltung läßt sich in einer hier nicht dargestellten Weise auch so aufbauen, daß der erste Spannungsteiler aus einem Festwiderstand 13 und einem der zu erfassenden Tintenwiderstände besteht und der zweite Spannungsteiler aus dem anderen Festwiderstand 14 und dem weiteren zu erfassenden Tintenwiderstand.
Solange ausreichend Tinte vorhanden ist, ist die Spannung an der Elektrode 6/2 der Tintenflasche größer als die Vergleichsspannung am Spannungsteiler aus den Widerständen 13 und 14. Damit bestimmt der nicht invertierende Eingang des Operationsverstärkers 17 dessen Ausgangsspannung. Da der Verstärker nicht gegengekoppelt ist,
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liegen an seinem Ausgang Rechteckimpulse, die gleichphasig mit der Ausgangsspannung des Impulsgenerators 7 sind. Geht die Tinte zu Ende, so wird der Tintenwiderstand zwischen den Elektroden 6/3 und 6/2 größer, während der flüssigkeitsspezifische Widerstand zwischen den Elektroden 6/2 und 6/1 nahezu unverändert bleibt.
Die Spannung an der Elektrode 6/2 wird kleiner als die Vergleichsspannung am Spannungsteiler 13 und 14. Jetzt steuert der invertierende Eingang (durch ein Minuszeichen gekennzeichnet) den Operationsverstärker 17, dessen Ausgangsspannung nun um 180° phasenverschoben ist.
Der verwendete Operationsverstärker 17 hat am Ausgang einen offenen Kollektor und benötigt zum Betrieb einen externen Lastwiderstand, der üblicherweise an einer Gleichspannung liegt. Hier ist der Lastwiderstand 23 nait dem Ausgang des Impulsgenerators 7 verbunden und ermöglicht so auf einfache Weise einen Phasenvergleich. Solange die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 17 gegenphasig zum Impulsgenerator 7 ist (das entspricht dem Flaschenzustand leer), bleibt der Ausgang des Operationsverstärkers 17 auf einem mit "L" bezeichneten Potential, das der Bedeutung Tintenflasche leer entspricht, da der Ausgangstransistor gerade während der Impulsdauer leitend ist. Ist dagegen der Ausgang gleichphasig, ist also die Tintenflasche voll, so ist der Ausgangstransistor während der Impulspause leitend, so daß am Ausgang die gleichen Impulse anstehen, wie am Impulsgenerator 7·
Durch die Messung der Tintenwiderstände über einen Phasenvergleich von Impulsreihen ist es möglich, die Tintenwiderstände mit reiner symmetrischer Wechselspannung ohne Gleichstromanteil zu messen.
Ein derartiger Gleichstromanteil würde zu einer Zersetzung der Elektroden bzw. der Tinte führen. Die von dem Differenzverstärker 17 ausgehenden Impulse laden über eine Diode 24 einen Kondensator 25 auf etwa 10 V auf. Über einen Spannungsteiler aus den Widerständen 26 und 27 wird diese Spannung einem Schwellwertschalter 28 zugeführt und bringt diesen zum Ansprechen. Sein Ausgang 29 ist in diesem Falle offen, während er bei leerem Kondensator 25, d.h. also bei einer leeren Flasche, gegen 0 V durchgeschaltet ist. Diese Signale werden nun der Steuerung des Tintenmosaikdruckers 48 zugeführt. 809881/0353
Um das Herannahen des Tintenvorrates rechtzeitig zu erkennen, ist innerhalb der Schaltungsanordnung noch eine zusätzliche Schaltungsanordnung zur Vorwarnung angeordnet, die aus einem Operationsverstärker 30 besteht. Am nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 30 liegt die durch den Spannungsteiler 13 und 14 gebildete Vergleichsspannung. Am invertierenden Eingang liegt die durch den Spannungsteiler 20 und 21 verminderte Spannung der Tintenelektrode 6/2. Daher spricht beim Leerwerden der Tintenflasche 1 der Operationsverstärker 30 früher an als der Operationsverstärker 17.
Der Spannungsteiler 20-21 kann so bemessen werden, daß nach dem Ansprechen der "Vorwarnung" noch ca. 15 Minuten Dauerschreibbetrieb möglich ist, ehe die Endabschaltung durch den Operationsverstärker 17 erfolgt.
Der Ausgang des Operationsverstärkers 30 arbeitet ebenfalls als Phasenvergleicher. Da seine Eingänge vertauscht sind, bleibt der Kondensator 31 leer, solange genügend Tinte vorhanden ist. Solange bleibt auch der am Spannungsteiler aus den Widerständen 32 und 33 liegende "Reset" Eingang 34 eines Impulsgebers 35 stromlos und sein Ausgang liegt auf "H" Potential (Flasche voll). Mit dem Ansprechen des Operationsverstärkers 30 wird der Kondensator 31 über den Widerstand 36 und die Diode 37 langsam aufgeladen und der Impulsgeber 35 freigegeben. Er liefert ein Blinksignal mit einer durch die Widerstände 38 und 39 und den Kondensator 40 bestimmten Impuls- und Periodendauer. Dieses Signal wird wiederum der Steuerlogik zugeführt und bringt eine Kontrollampe 47 zum Blinken.
Da die Tintenflasche auf dem Schreibwagen angeordnet ist, wirken bei der Bewegungsumkehr Beschleunigungskräfte auch auf die Tinte ein. Besonders bei Leerwerden der Flasche kann dadurch die Spannung an der Meßelektrode 6/2 erheblich schwanken und gegebenenfalls kurzzeitig eine leere Flasche vortäuschen. Damit dies nicht zu einem vorzeitigen Ansprechen des Schwellwertschalters 28 führt, ist das Zeitglied aus dem Kondensator 25 den Widerständen 26 und 27 vorgesehen, dessen Zeitkonstante ausreichend bemessen ist. Dem gleichen Zwecke dient das Zeitglied aus dem Kondensator 31 den Widerständen 32 und 33 bei der Vorwarnung.
A° " 77 P2 35 1 BRD Das Ansprechen des Schwellwertschalters 28 bei "Tintenende" führt zum Abschalten des Druckers 48 und damit zum Stillstand des Schreibwagens. Es besteht nun die Möglichkeit, daß sich der noch in der Flasche befindliche Tintenrest an den Elektroden ansammelt, wobei die Spannung an der Elektrode 6/2 geringfügig ansteigen kann. Damit dies nicht zum erneuten Einschalten des Druckers führt, ist eine Wiedereinschaltsperre vorgesehen, die aus dem Widerstand 41 und der Diode 42 besteht. Solange genügend Tinte vorhanden ist, liegt der Ausgang 43 des Schwellwertschalters 28 auf niederem (11L") Potential. Dadurch ist der Widerstand 41 über die Diode 42 parallel zum Widerstand 14 geschaltet und stellt die Vergleichsspannung für die beiden Operationsverstärker auf den betriebsmäßigen Wert ein. Wenn nun bei Leerwerden der Flasche die Spannung an der Meßelektrode solange unter dieser Vergleichsspannung bleibt bis der Kondensator 25 unter die Ausschaltschwelle des Schwellwertschalters 28 entladen ist, wird der Ausgang 43 gesperrt und die Vergleichsspannung steigt auf den durch die Widerstände 13 lind 14 festgelegten Wert an. Ein Wiedereinschalten des Druckers ist erst möglich, wenn die Spannung an der Tintenelektrode 6/2 über diesen Wert liegt. Dies ist aber erst nach dem Auswechseln der Tintenflasche der Fall.
Gegen sporadische Störspannungen ist die Schaltung durch das beschriebene Zeitglied aus dem Kondensator 25, den Widerständen 26 und 27 zuverlässig geschützt.
Bei der beschriebenen Tintenmosaikschreibeinrichtung wird mit Hilfe des Tintenschreibkopfes zeilenweise im Takt eines Zeichengenerators auf einen über eine Schreibwalze gespannten Aufzeichnungsträger geschrieben. Der Tintenmosaikdrucker 48 muß also auch abgeschaltet werden, wenn das Papier zu Ende ist. Aus diesem Grunde kann das Signal "Tintenende11 mit dem Signal "Papierende" funktionell kombiniert werden. Dabei entspricht das niedere "L" Potential dem nicht bereiten Zustand. Beim Schließen des Papierendekontaktes 44 wird über die Diode 45 und den Widerstand 46 bzw. 49 der Kondensator 25 entladen, dadurch wird das Signal "Tintenende" simuliert und der Drucker ebenfalls abgeschaltet.
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Ist nur noch wenig Tinte in der Tintenflasche, so daß beim Zuendegehen des Papiers die Tintenvorwarnung über den Schalter 35 bereits anspricht, so ist auch in diesem Fall nach dem Erneuern des Papiers die Wiedereinschaltsperre der Tintenüberwachungs wirksam. Nach dem Papiereinlegen kann also der Drucker 48 erst wieder eingeschaltet werden, wenn zugleich auch die Tintenflasche ausgewechselt wurde.
6 Patentansprüche
3 Figuren
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Claims (6)

  1. Patentansprüche
    ΐί Vorrichtung zur überwachung des Vorrates von elektrisch leitender Schreibflüssigkeit in einem Vorratsbehälter für Tintenschreibeinrichtungen oder anderen Schreibflüssigkeit benutzenden Schreibeinrichtungen, unter Verwendung von durch Schreibflüssigkeit benetzten Elektroden und einer den elektrischen Widerstand zwischen den Elektroden erfassenden und bei Unterschreitung eines bestimmten Vorratsvolumens eine Anzeigevorrichtung auslösenden Schaltanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei Elektroden (6/1, 6/2, 6/3) vorgesehen sind, von denen zwei Elektroden (6/1, 6/2) zur Erfassung eines flüssigkeitsspezifischen Vergleichswiderstandes und zwei Elektroden (6/2, 6/3) zur Erfassung des sich in Abhängigkeit vom Pegelstand der Flüssigkeit verändernden Widerstandes dienen und daß mindestens die den flüssigkeitsspezifischen Vergleichswiderstand erfassenden Elektroden (6/2, 6/1) in einem von Flüssigkeit ständig benetzten Bereich des Vorratsbehälters (1) angeordnet sind.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des Tintenvorratsbehälters zwei durch einen Steg (4) getrennte Mulden (5) aufweist, in deren einer Mulde (5) die den flüssigkeitsspezifischen Vergleichswiderstand erfassenden Elektroden (6/1, 6/2) angeordnet sind und daß in der anderen Mulde (5) eine weitere Elektrode (6/3) angeordnet ist, die gemeinsam mit einer der den flüssigkeitsspezifischen Vergleichswiderstand erfassenden Elektroden (6/2) zur Ermittlung des sich in Abhängigkeit vom Pegelstand der Flüssigkeit ändernden Widerstandes dient.
  3. 3. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßbrückenschaltung vorgesehen ist, deren einer Zweig aus einem ersten Spannungsteiler aus den zu erfassenden Tintenwiderständen und deren anderer Zweig aus einem zweiten Spannungsteiler aus Festwiderständen (13, 14) besteht.
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  4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Spannungsteiler aus einem Festwiderstand (13) und einem der zu erfassenden Tintenwiderstände und der zweite Spannungsteiler aus einem Festwiderstand (14) und dem weiteren zu erfassenden Tintenwiderstand besteht.
  5. 5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Brückendiagonale der Meßbrücke mit den Eingängen eines Differenzverstärkers (17) verkoppelt ist, der in Verbindung mit einem die Meßbrücke speisenden Impulsgenerator (7) in Abhängigkeit von den Spannungszuständen an der Meßbrücke über die Phasenlage seiner Ausgangssignale die Schaltungsanordnung steuert.
  6. 6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines eindeutigen Schaltverhaltens der Schaltungsanordnung die aktive Oberfläche einer dtr den flüssigkeitsspezifischen Vergleichswiderstände erfassenden Elektroden (6/1) kleiner ist als die der anderen Elektroden (6/2, 6/3) oder daß bei gleicher aktiver Oberfläche aller Elektroden, die I'estwiderstände (13, 14) derart bemessen werden, daß bei gefülltem Vorratsbehälter der Spannungsabfall an den den flüssigkeitsspezifischen Widerstand erfassenden Elektroden höher ist als der Spannungsabfall an den anderen Elektroden.
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