DE1028222B

DE1028222B - Compensation circuit for measuring arrangements, the output size of which depends on the strength of a magnetic field

Info

Publication number: DE1028222B
Application number: DES51510A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Karl-Heinz Spittel
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1956-12-07
Filing date: 1956-12-07
Publication date: 1958-04-17

Description

Kompensationsschaltung für Meßanordnungen, deren Ausgangsgröße von der Stärke eines Magnetfeldes abhängt Zusatz zum Patent 1010 634 Im Hauptpatent ist eine Kompensationsschaltung für Meßanordnungen mit einem Meßfühler beschrieben, der auf eine zu messende Eingangsröhre anspricht und dessen Ausgangsgröße von der Stärke des Feldes eines Magneten, vorzugsweise eines Elektromagneten abhängig ist, wobei der Meßspannung die Spannung eines Hallgenerators entgegengeschaltet und die Differenzspannung einem Verstärker zugeführt ist, dessen Ausgangsstrom üljer Gleichrichter den Stenerstromkreis des Hallgenerators speist. Als bevorzugtes Anwendungsgebiet der Kompensationsschaltung ist die induktive Durchflußmessung angegeben. Hierbei strömt eine Flüssigkeit zwischen zwei Elektroden hindurch, und diese geben eine der Strömungsgeschwindigkeit proportionale Spannung ab, wenn die Flüssigkeit in der Umgebung der Elektroden senkrecht zur Strömungsrichtung von einem Magnetfeld durchsetzt ist. Wird die vom Meßfühler, d. h. die von den beiden Elektroden in der Flüssigkeit abgegebene Spannung, wie im Hauptpatent angegeben. unmittelbar der Spannung des Hallgenfierators entgegengeschaltet, so nimmt die Differenzschaltung leicht Störspannungen auf, da die Meßspannnng besonders in den unteren Durchflußmeßbereichen nur sehr klein ist. Gemäß der Zusatzerfindung wird die vom Meßfühler abgegebene Spannuiig von der Differenzschaltung in einem an sich bekannten, stark gegengekoppelten Meßverstärker verstärkt, und der Hallgenerator liegt in einem Magnetfeld, das von der gleichen Spannungsquelle wie das Magnetfeld des Meßfühlers erzeugt ist. Compensation circuit for measuring arrangements, the output of which of the strength of a magnetic field depends. Addendum to patent 1010 634 in the main patent describes a compensation circuit for measuring arrangements with a measuring sensor, which responds to an input tube to be measured and its output variable from the Strength of the field of a magnet, preferably an electromagnet, is dependent, whereby the voltage of a Hall generator is opposed to the measuring voltage and the Differential voltage is fed to an amplifier whose output current is rectifier feeds the star circuit of the Hall generator. As a preferred area of application the compensation circuit indicates the inductive flow measurement. Here a liquid flows between two electrodes, and these give one voltage proportional to the flow velocity when the liquid is in the vicinity of the electrodes perpendicular to the direction of flow of a magnetic field is interspersed. If the sensor, i. H. those of the two electrodes in the Liquid delivered voltage as stated in the main patent. immediately the tension of the Hallgenfierator switched in the opposite direction, the differential switching increases slightly Interfering voltages, as the measuring voltage especially in the lower flow measuring ranges is just very small. According to the additional invention, the output from the sensor is Spannuiig from the differential circuit in a known, strongly negative feedback Amplifier amplified, and the Hall generator is in a magnetic field that is generated by the same voltage source as the magnetic field of the probe is generated.

Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung ein Schaltungsbeispiel der Erfindung. Die Flüssigkeit, deren Strömungsgeschwindigkeit bestimmt werden soll. durchfließt die Rohrleitung 1 in deren Wände die Elektroden 4 und 5 isoliert eingesetzt sind. Die Flüssigkeit wird von einem Magnetfeld durchsetzt, das ein Elektromagnet 3 erzeugt. Dieser Elektromagnet ist beispielsweise an das Wechselstromnetz angeschlossen. Die vom Maß fühler, d. h. den Elektroden 4 und 5 abgegebene Meßspannung wird dem Eingang eines sehr stark entgegengekoppelten Meßverstärkers 11 zugeführt. Die Ausgangsspannung dieses Verstärkers wird einer Differenzschaltung, im Beispiel der Zeichnung einer Übertragungsanordnung 12 zugeführt, die aus zwei in Differenz geschalteten tlbertragern 13 und 4 besteht. Die Spannung für den Übertrager 14 wird einem Hallgenerator 6 entnormen, dessen Hilfsstronikreis über die Anschlüsse 9 und 10 vorn Ausgang des Differenzverstarkes 15 gespeist wird. Ein Widerstand 16 dient zur Einstellung bzw. Justierung der Hallwechselspannung. Das Magnetfeld für den Hallgenerator liefert ein Elektromagnet 17, der in Reihe mit einem Widerstand 18 an die gleiche Wechselspannungsquelle wie der Magnet 3 angeschlossen ist. Zur Einstellung der Phase des magnetischen Wechselfeldes ist beispielsweise der Luftspalt des Magneten 17 verstellbar. The drawing shows a schematic representation of a circuit example the invention. The liquid whose flow rate is to be determined. flows through the pipeline 1 in the walls of which the electrodes 4 and 5 are insulated are. The liquid is penetrated by a magnetic field, which is an electromagnet 3 generated. This electromagnet is connected to the alternating current network, for example. The measure sensor, d. H. the electrodes 4 and 5 output measurement voltage is the Input of a very strongly negative feedback measuring amplifier 11 is supplied. The output voltage this amplifier is a differential circuit, in the example of the drawing one Transmission arrangement 12 is supplied, which consists of two differential-connected transfer devices 13 and 4 consists. The voltage for the transformer 14 is supplied to a Hall generator 6 denorm, the auxiliary electronics circuit of which via the connections 9 and 10 at the front output of the Differential amplifier 15 is fed. A resistor 16 is used for setting or Adjustment of the Hall alternating voltage. The magnetic field for the Hall generator supplies an electromagnet 17 in series with a Resistor 18 to the same AC voltage source how the magnet 3 is connected. For setting the phase of the alternating magnetic field For example, the air gap of the magnet 17 is adjustable.

Dies ist in der Zeichnung durch den Pfeil 19 angedeutet. Im Ausgang des Differenzverstärkers 15 liegt eine phasengesteuerte Gleichrichterschaltung hekannter Art, beispielsweise ein Ringinodulator 21. Die Steuerspannung für diesen Ringmodulator wird am Widerstand 18 abgegriffen. Der Ausgangsstrom des Ringmodulators durchfließt das Anzeigegerät 20 und den Hallgenerator 6 über die Anschlüsse 9 und 10.This is indicated in the drawing by the arrow 19. In the exit of the differential amplifier 15 is a phase-controlled rectifier circuit known Kind, for example a ring modulator 21. The control voltage for this ring modulator is tapped at resistor 18. The output current of the ring modulator flows through it the display device 20 and the Hall generator 6 via the connections 9 and 10.

Die Hallwechselspannung an den Elektroden 7 und 8 ist der Ausgangsspannung und der Stärke des vom Magneten 17 erzeugten Magnetfeldes proportional.The Hall alternating voltage at electrodes 7 and 8 is the output voltage and the strength of the magnetic field generated by the magnet 17 is proportional.

Nach dem bekannten Prinzip der Kompensationsschaltung stellt sich am Hallgenerator ein Hilfsstrom ein, der eine Halispannung erzeugt, die mit der Meßspannung übereinstimmt und diese kompensiert.The well-known principle of the compensation circuit arises An auxiliary current is applied to the Hall generator, which generates a Hali voltage that corresponds to the Measurement voltage matches and compensates for it.

Die neue Schaltung zeichnet sich durch eine sehr große Meßgenauigkeit ans. Der Vorverstärker wird zweckmäßig in der Nähe des Maß fühlers angeordnet. The new circuit is characterized by a very high measurement accuracy ans. The preamplifier is expediently arranged in the vicinity of the measurement probe.

Seine Ausgangsspannung kann dann über praktisch beliebige Entfernung zum Ort der Anzeige der Meßgröße geführt werden. Hier wird die übrige Schaltung mit dem Hallgenerator angeordnet. Für den Hallgenerator genügt ein verhältnismäßig kleiner Magnet, dessen Luftspalt der Größe des Hallgenerators angepaßt ist.Its output voltage can then be over practically any distance be guided to the location of the display of the measured variable. Here is the rest of the circuit arranged with the Hall generator. For the Hall generator, one is relatively sufficient small magnet, the air gap of which is adapted to the size of the Hall generator.

Die in der Zeichnung parallel geschalteten Magnetspulen 3 und 17 können auch mit dem Widerstand 18 in Reihe geschaltet werden. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die Rohrleitung 1 einen verhältnismäßig großen Querschnitt besitzt und deshalb von einem verhältnismäßig schwachen Magnetfeld durchsetzt ist. The magnet coils 3 and 17 connected in parallel in the drawing can also be connected in series with resistor 18. This is special advantageous if the pipeline 1 has a relatively large cross section and is therefore penetrated by a relatively weak magnetic field.

PATENTANSPRi.CHE 1. Kompensationsschaltung für Meßanordnungen mit einem Meßfühler, der auf eine zu messende Eingangsgröße anspricht (z. B. Strömungsgeschwindigkeit bei der induktiven Durchflußmessung) und dessen Ausgangsgröße (Meßspannung) von der Stärke des Feldes eines Magneten, vorzugsweise eines Elektromagneten abhängig ist, wobei der Meßspannung die Spannung eines Hallgenerators entgegengeschaltet ist und die Differenzspannung einem Verstärker (Differenzverstärker) zugeführt ist, dessen Ausgangsstrom über Gleichrichter den Hilfsstromkreis des Hallgenerators speist, nach Patent 1 010 634, dadurch gekennzeichnet. daß die vom Meßfühler abgegebene Spannung vor der Differenzschaltung in einem an sich bekannten, stark gegengekoppelten Meßverstärker verstärkt ist und der Hall generator in einem Magnetfeld liegt, das von der gleichen Spannungsquelle wie das Magnetfeld des Meßfühlers erzeugt ist. PATENT CLAIMS 1. Compensation circuit for measuring arrangements with a sensor that responds to an input variable to be measured (e.g. flow velocity in inductive flow measurement) and its output variable (measuring voltage) of the strength of the field of a magnet, preferably an electromagnet depending is, with the voltage of a Hall generator connected in opposition to the measuring voltage is and the differential voltage is fed to an amplifier (differential amplifier), whose output current feeds the auxiliary circuit of the Hall generator via a rectifier, according to patent 1 010 634, characterized. that the output from the sensor Voltage before the differential circuit in a known, strongly negative feedback Measuring amplifier is amplified and the Hall generator is in a magnetic field that is generated by the same voltage source as the magnetic field of the probe.

Claims

2. Compensation circuit according to claim 1 for measuring arrangements with an electromagnet fed by alternating current, characterized in that the Auxiliary circuit of the Hall generator to a phase-selective rectifier in the output of the differential amplifier auge ^ is closed.