DE1214426B

DE1214426B - Square root transducer, especially for flow meters

Info

Publication number: DE1214426B
Application number: DES57825A
Authority: DE
Inventors: Udo Damer
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1958-04-14
Filing date: 1958-04-14
Publication date: 1966-04-14

Description

Radizierender Meßwertumformer, insbesondere für Durchflußmesser Bei radizierenden Meßwertumformern für die Durchflußmessung ist die Meßwertanzeige bei kleinen Durchflüssen im Bereich des Nullpunktes unsicher. Es läßt sich daher kein Mengenzähler anschließen, wenn der Durchfluß gelegentlich den Wert Null erreicht, sonst wird die Mengenzählung fehlerhaft, da der Meßwertumformer an Stelle des Wertes Null einen um den Nullpunkt pendelnden Wert anzeigt. In vielen praktischen Fällen unterschreitet der Durchfluß niemals einen Wert, der weniger als 10 01o vom Meßbereich beträgt, abgesehen von dem Wert Null, der gelegentlich auch auftritt, wenn das in einer Leitung strömende Medium ausfällt, z.B. abgestellt ist. In einem solchen Fall muß man den Durchflußzähler außer Betrieb setzen, um eine Fehlanzeige zu vermeiden. Dies ist aber mit großen Schwierigkeiten verbunden und praktisch kaum durchführbar.Square root transducer, especially for flow meters Bei square root transducers for flow measurement are the measured value display for small flow rates in the area of the zero point unsafe. It can therefore not be a Connect the totalizer if the flow occasionally reaches zero, otherwise the quantity counting will be erroneous because the transducer replaces the value Zero indicates a value oscillating around the zero point. In many practical cases the flow never falls below a value that is less than 10 01o of the measuring range is, apart from the value zero, which occasionally occurs when the in A medium flowing in a pipe fails, e.g. is switched off. In such a case you have to put the flow meter out of operation to avoid false readings. However, this is associated with great difficulties and can hardly be carried out in practice.

Bei Durchflußmeßgeräten, die nicht nach dem Kompensationsprinzip arbeiten, z. B. Ringwaagen, Quecksilberschwimmermanometern u. dgl., hat man bereits eine mechanische Unterdrückung des Nullpunktes vorgenommen. Hierzu wird, wie auch bei elektrischen Meßgeräten üblich, eine vorgespannte Feder verwendet, die das bewegliche System des Meßwerkes gegen einen im Nullpunkt angebrachten Anschlag führt. Weiter ist es bekannt, bei einem radizierenden Meßwertumformer für die Durchflußmessung mit einer die auslenkende Kraft des Meßwerks kompensierenden Kraftvergleichseinrichtüng mit Hilfe eines Permanentmagneten eine Zusatzkraft über die Kraftvergleichseinrichtung auszuüben, um im Nullpunkt des Meßumformers ein Pendeln zu vermeiden. Da die Zusatzkraft iiber den ganzen Meßbereich wirksam ist, wird hierdurch die Kennlinie des Meßumformers verschoben und ein Anzeigefehler hervorgerufen, der bei der bekannten Einrichtung dadurch kompensiert ist, daß für die Anzeige ein elektrodynamischer Zähler verwendet ist, der eine bestimmte Ansprechwelle und einen Reibungsfehler besitzt. For flowmeters that do not work according to the compensation principle work, e.g. B. ring balances, mercury float manometers and the like., One already has a mechanical suppression of the zero point made. This is how also Commonly used in electrical measuring devices, a preloaded spring is used to make the movable System of the measuring mechanism leads against a stop attached at the zero point. Further it is known in a square root transducer for flow measurement with a force comparison device that compensates for the deflecting force of the measuring mechanism with the help of a permanent magnet an additional force via the force comparison device to avoid oscillation in the zero point of the transmitter. Because the additional force is effective over the entire measuring range, the characteristic of the measuring transducer is thereby determined shifted and caused a display error in the known device is compensated by the fact that an electrodynamic counter is used for the display which has a certain response wave and a friction error.

Nach der Erfindung wird der Anzeigefehler des bekannten, insbesondere für Durchflußmesser zu verwendenden Meßwertumformers mit einer auf die Kraftvergleichseinrichtung wirkenden Zusatzkraft dadurch vermieden, daß für die Einrichtung zur Erzeugung der Zusatzkraft eine von der Kompensationsgröße gesteuerte Schalteinrichtung vorgesehen ist, der eine bestimmte Ansprechschelle und einen wertes der Kompensationsgröße einschaltet. According to the invention, the display error of the known, in particular transducer to be used for flow meters with a force comparison device acting additional force avoided that for the device for generating the Additional force a switching device controlled by the compensation variable is provided is a certain threshold and a value of the compensation variable turns on.

Die Zusatzkraft kann mit Hilfe elektromagnetischer oder pneumatischer Einrichtungen erzeugt werden. Zum Ein- oder Ausschalten lassen sich z. B. elektrische oder pneumatische Relais verwenden, die bei einem bestimmten kleinsten Meßwert ansprechen. The additional force can be electromagnetic or pneumatic Establishments generated will. To switch on or off z. B. electrical or use pneumatic relays that respond to a certain minimum measured value.

Eine besonders einfache Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dem Kompensationsstrom über einen Gleichrichter einen Hilfsstrom zu überlagern. Hierbei ist die den Hilfsstrom erzeugende Spannungsquelle über den Gleichrichter an einen Widerstand angeschlossen, der vom Kompensationsstrom durchflossen wird. A particularly simple embodiment of the invention consists in to superimpose an auxiliary current on the compensation current via a rectifier. Here, the voltage source generating the auxiliary current is via the rectifier connected to a resistor through which the compensation current flows.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen an Hand der Zeichnung noch näher erläutert werden. Embodiments of the invention are to be made with reference to the drawing are explained in more detail.

In Fig.l ist ein Diagramm dargestellt, das im oberen Teil in der rechten Hälfte im Quadranten 1 den Verlauf der Kompensationskraft K in Abhängigkeit vom Kompensationsstrom 1k bei einem Meßwertumformer ohne Unterdrückungsschaltung darstellt. Das Kompensationssystem kann hierbei ein elektromagnetisches System sein, wie es z. B. in den F i g. 2 und 3 dargestellt ist. Dort sitzt an einem Ende des Waagebalkens 1 eine Tauchspule 2, die in den ringförmigen Luftspalt eines Magneten 3 eintaucht. Die Spule 2 und die Erregerspule 4 des magnetischen Systems sind dabei in Reihe geschaltet und werden von dem Kompensationsstrom durchflossen, den der Ausgangskreis des Verstärkers 5 liefert. In Fig.l a diagram is shown in the upper part of the right half in quadrant 1 the course of the compensation force K as a function of the compensation current 1k for a transducer without a suppression circuit represents. The compensation system can be an electromagnetic system, how it z. B. in F i g. 2 and 3 is shown. There sits at one end of the Balance beam 1 has a plunger coil 2 which is inserted into the annular air gap of a magnet 3 dips. The coil 2 and the excitation coil 4 of the magnetic system are included connected in series and are traversed by the compensation current that the Output circuit of the amplifier 5 supplies.

Im zweiten Quadranten des Diagramms ist der Verlauf der Kompensationskraft in Abhängigkeit vom Ausgangsstrom des Verstärkersia dargestellt, der anzustreben ist, wenn die Kompensationskraft im Bereich des Nullpunktes einen bestimmten festen Wert annehmen soll, so daß der Waagebalken in der Nullage festgehalten wird. The course of the compensation force is in the second quadrant of the diagram shown as a function of the output current of the amplifier, which should be aimed at is when the compensation force in the area of the zero point is a certain fixed Should assume a value so that the balance bar is held in the zero position.

Diesen Verlauf kann man erreichen, wenn man auf den Waagebalken eine Hilfskraft wirken läßt, die ausgeschaltet wird, sobald der Kompensationsstrom den Wert 1ko erreicht. Ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Anordnung soll an Hand der Fig. 2 erläutert werden. Der Meßwertumformer besteht in bekannter Weise aus dem an der Stelle 6 drehbar gelagerten Waagebalken 1, auf den die Meßkraft über die dem Differenzdruck der Strömung ausgesetzte Membran 7 wirkt. You can achieve this progression by placing a Can act auxiliary power, which is switched off as soon as the compensation current the Value 1ko reached. An embodiment of a such arrangement is to be explained with reference to FIG. The transducer consists of a known Way from the balance beam 1 rotatably mounted at the point 6, on which the measuring force acts via the membrane 7 exposed to the differential pressure of the flow.

Der Ausschlag des Waagebalkens steuert den induktiven Abgriff 8 und damit den Kompensationsverstärker 5 aus. Der Kompensationsverstärker erzeugt den Kompensationsstrom, der das elektromagnetische System 3, und zwar sowohl die Feldspule 4 als auch die Tauchspule 2 hintereinander durchfließt. In den Kompensationsstromkreis ist außerdem die Wicklung 9 eines Relais eingeschaltet Das Relais besitzt einen Ruhekontakt 10, der geschlossen ist, solange der Kompensationsstrom einen bestimmten Wert unterschreitet. Eine Hilfsspannungsquelle 11 schickt einen Strom über den geschlossenen Kontakt 10 in die Spule 12 eines Elek tromagneten, der über den Anker 13 den Waagebalken 1 der Kraftvergleichseinrichtung nach unten zieht und damit das andere Ende gegen den Anschlag 14 legt. Erst wenn der Kompensationsstrom einen bestimmten Wert überschreitet, reicht die Kraft des Relais 9 aus, um den Kontakt 10 zu trennen und damit die auf den Waagebalken 1 wirkende Kompensationskraft auszuschalten. Unterschreitet der Durchfluß von größeren Werten her eine bestimmte Größe, so reicht schließlich die Kraft des Relais nicht mehr aus, um den Ruhekontakt offenzuhalten, und dieser schließt sich, so daß der Magnet 12 eingeschaltet und der Waagebalken gegen den Anschlag 14 gedrückt wird. The deflection of the balance beam controls the inductive tap 8 and so that the compensation amplifier 5 off. The compensation amplifier generates the Compensation current that the electromagnetic system 3, both the field coil 4 and the plunger coil 2 flows through one after the other. In the compensation circuit the winding 9 of a relay is also switched on. The relay has a Break contact 10, which is closed as long as the compensation current is a certain Value falls below. An auxiliary voltage source 11 sends a current through the closed Contact 10 in the coil 12 of an elec tromagnet, which is on the armature 13 the balance beam 1 pulls the force comparison device downwards and thus pulls the other end against it the stop 14 sets. Only when the compensation current exceeds a certain value, the force of the relay 9 is sufficient to separate the contact 10 and thus the on switch off the compensation force acting on the balance beam 1. If the If the flow rate is a certain size from larger values, then the Force of the relay is no longer sufficient to keep the normally closed contact open, and this closes so that the magnet 12 is switched on and the balance beam against the stop 14 is pressed.

Die Zusatzkraft kann auch durch pneumatische Mittel, beispielsweise einen Ausdehnungsbalg oder eine Ausströmdüse erzeugt werden. Die der Düse entströmende Luft drückt beispielsweise auf ein Blättchen, das am Waagebalken 1 befestigt ist. Zur Einschaltung der pneumatischen Hilfskraft kann ein elektrisches Relais oder auch ein pneumatisches Relais verwendet werden, wenn die Kompensationskraft nicht wie in F i g. 2 gezeigt, elektrisch, sondern in ebenfalls bekannter Weise pneumatisch erzeugt wird. The additional force can also by pneumatic means, for example an expansion bellows or a discharge nozzle can be generated. The one flowing out of the nozzle Air presses, for example, on a leaf that is attached to the balance beam 1. An electrical relay or a pneumatic relay can also be used if the compensating force is not as in Fig. 2 shown electrically, but also pneumatically in a known manner is produced.

Fig.3 zeigt als Beispiel eine rein elektrisch wirkende Schaltung zur Erzeugung der Hilfskraft. Die Hilfskraft wird dabei vom Kompensationssystem selbst erzeugt. Der Kornpensationsstrom 1k muß in Abhängigkeit vom Ausgangsstrom des Verstärkers den im Quadranten III der F i g. 1 dargestellten Verlauf haben. Der Verstärkerausgangsstrom durchfließt wie auch im Beispiel der F i g. 2 das Anzeigeinstrument 20, das den Durchflußmeßwert anzeigt oder mit einem Mengenzählwerk verbunden ist. In den Kom pensationskreis ist außerdem nach F i g. 3 ein Widerstand 17 eingeschaltet, an dem durch den Kompensationsstrom ein Spannungsabfall entsteht. Dieser Widerstand 17 kann auch entfallen, wenn die ohmschen Widerstände der Wicklungen des elektromagnetischen Systems 3 einen ausreichenden Spannungsabfall erzeugen. An den Widerstand 17 ist über einen Gleichrichter 12 eine Hilfsspannungsquelle 18 angeschlossen. Solange der Ausgangsstrom des Verstärkers Ja kleiner ist als dem gewünschten Ansprechwert des Meßwertumformers entspricht, kann über den Qleichrichter 19 ein Hilfsstrom durch die Spulen 2 und 4 des Kompensationssystems und den Widerstand 17 zur Spannungsquelle 18 fließen. Der Kompensationsstrom 4, der durch die Spulen 2 und 4 und den Widerstand 17 fließt, setzt sich aus dem Vlerstärkungsausgangsstrqm Ja und dem. H;ilfsstrom zus amme». Die konstante Hilfs&pannnng bewirkt, daß der Kompensationsstromll, unterhalb des gewünschten Ansprechwertes des Meßwertumformers konstant bleibt. Unterhalb des Ansprechwertes wird das Kraftvergleichssystem somit gegen seinen Anschlag 14 gedrückt. Erst wenn die Meßkraft einen bestimmten Wert überschreitet, wird die Kraftwaage 1 ausgelenkt und der Verstärker so weit ausgesteuert, daß der Ausgangsstrom die Kraftwaage zum Ansprechen bringt. Der Spannungsabfall am Widerstand 17 und den Widerständen der Spulen 2 und 4 wird jetzt größer als die Spannung der Hilfsspannungsquelle 18. Der Gleichrichter 19 sperrt hierbei den Weg des Verstärkerausgangsstromes über die Hilfsspannungsquelle. Im Anzeigebereich besteht zwischen dem das Instrument 20 durchfließenden Anzeigestrom und dem Kompensationsstrom eine lineare Beziehung. Das Gerät arbeitet innerhalb seines Meßbereiches so, als ob die Unterdrückung nicht vorhanden wäre, d. h., die Unterdrückungsschaltung bringt keine zusätzlichen Meßfehler. As an example, FIG. 3 shows a purely electrically operating circuit to generate the assistant. The assistant is from the compensation system self-generated. The compensation current 1k must be dependent on the output current of the amplifier in quadrant III of FIG. 1 have the course shown. The amplifier output current flows through it as in the example in FIG. 2 the display instrument 20, which displays the measured flow value or is connected to a quantity counter. In the compensation circle is also shown in FIG. 3 a resistor 17 switched on, at which a voltage drop occurs due to the compensation current. This resistance 17 can also be omitted if the ohmic resistances of the windings of the electromagnetic Systems 3 generate a sufficient voltage drop. At the resistor 17 is An auxiliary voltage source 18 is connected via a rectifier 12. So long the output current of the amplifier Ja is less than the desired response value of the transducer corresponds, an auxiliary current can be passed through the rectifier 19 the Coils 2 and 4 of the compensation system and the resistor 17 to the voltage source 18 flow. The compensation current 4 flowing through the coils 2 and 4 and the resistor 17 flows, is made up of the amplification output stream Yes and the. Auxiliary current together ». The constant auxiliary voltage causes the compensation current remains constant below the desired response value of the transducer. Below of the response value, the force comparison system is thus against its stop 14 pressed. Only when the measuring force exceeds a certain value does the force balance become 1 deflected and the amplifier driven so far that the output current the Makes the power balance respond. The voltage drop across resistor 17 and the resistors the coils 2 and 4 is now greater than the voltage of the auxiliary voltage source 18. The rectifier 19 blocks the path of the amplifier output current via the Auxiliary voltage source. In the display area there is between the one flowing through the instrument 20 Display current and the compensation current have a linear relationship. The device works within its measuring range as if the suppression were not present, d. That is, the suppression circuit does not bring any additional measurement errors.

Claims

Claims: 1. Root extracting transducer, in particular for Flow meter with a force comparison device that compensates for the deflecting force of the measuring mechanism and a device for generating a force acting on the force comparison device Additional force, d a d u r c h characterized that for the device (11, 12, 13; 2, 3, 4, 17, 18) to generate the additional force one controlled by the compensation variable Switching device (9, 10; 19) is provided, which the additional force below a The threshold value of the compensation variable switches on.

2. Square root transducer according to claim 1, characterized by an electromagnetic or pneumatic device to generate the additional force and this facility when falling below a certain, possibly adjustable The electrical or pneumatic relay that triggers the value of the compensation variable.

3. Square root transducer according to claim 1 with an electromagnetic Force comparison device, characterized in that the coils (2, 4) of the force comparison device are connected to an auxiliary voltage source (18) via a rectifier (19), a series resistor (17) being connected upstream of the coils if necessary.

Considered publications: German Patent Specifications No. 924 827, 813 89 &; Instruments and Automation, April 1957, pp. 678, 679; Electronics, 1956, pp. 47 to 49; A. Palm, "Electrical measuring devices and measuring devices", 3rd ed. (1948), Springer-Verlag, p. 16/17.