DE2753118A1

DE2753118A1 - DEVICE FOR FLOW MEASUREMENT

Info

Publication number: DE2753118A1
Application number: DE19772753118
Authority: DE
Inventors: Ernst Dr Ing Zehender
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1977-11-29
Filing date: 1977-11-29
Publication date: 1979-06-07
Also published as: GB2009411A; JPS5483857A; FR2410258A1

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zur Durchflußmengenmessung nach der Gattung des Hauptanspruches. Bei bekannten Einrichtungen dieser Art wird die Temperatur eines temperaturabhängigen Widerstandes auf einen konstanten Wert geregelt, wobei der diesem temperaturabhängigen Widerstand zufließende Heizstrom ein Maß für die an dem temperaturabhängigen Widerstand vorbeiströmende Luftmenge ist. Die Regeleinrichtung ist in ihrem Aufbau relativ aufwendig und teuer, außerdem ist das Meßergebnis von der Temperatur des strömenden Mediums abhängig. Soll eine Temperaturunabhängigkeit vom strömenden Medium erreicht werden, sind weitere zusätzliche Schaltungsmaßnehmen erforderlich, die die Einrichtung zur Durchflußmengenmessung noch weiter verteuern.The invention is based on a device for measuring the flow rate according to the genre of the main claim. In known devices of this type, the temperature is a temperature-dependent resistance regulated to a constant value, the temperature-dependent resistance flowing into this Heating current is a measure of the amount of air flowing past the temperature-dependent resistor. The control device is relatively complex and expensive in its structure, and the measurement result depends on the temperature of the flowing medium. If temperature independence from the flowing medium is to be achieved, further additional circuit measures are required required, which make the device for flow rate measurement even more expensive.

Advantages of the invention

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber den Vorteil, daß durch die Differenzbildung mit Hilfe von zwei temperaturabhängigen Widerständen an zwei Stellen mit verschiedenen Rohrquerschnitten und die dadurch bedingte unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeit des durchströmenden Mediums Temperatureinflüsse und sonstige apparative Störeinflüsse ausgeschaltet worden.The inventive arrangement with the characterizing features of the main claim has the advantage that by the Difference formation with the help of two temperature-dependent resistors at two points with different pipe cross-sections and the resulting different flow speeds of the medium flowing through, temperature influences and other disruptive devices have been eliminated.

Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß die Auswertung der unterschiedlichen Temperaturen der temperaturabhängigen Widerstände relativ einfach ist und daß sich die Einrichtung besonders dafür eignet, in Dünnfilmtechnik hergestellt zu werden.Another advantage is that the evaluation of the different temperatures of the temperature-dependent resistors is relatively simple and that the device is particularly suitable to be manufactured in thin-film technology.

Zeichnungdrawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Pig. I die Anordnung zweier temperaturabhängige!· Widerstände in einem Rohr und Fig. 2 den einfachsten Fall einer Aus-Werteschaltung. An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description. Show it Pig. I the arrangement of two temperature-dependent! · Resistors in a tube and FIG. 2 shows the simplest case of an off-value circuit.

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In Fig. 1 ist ein Rohr 10 dargestellt, das Stellen unterschiedlichen Querschnitts aufweist. Mit F ist dabei die Stelle größeren Querschnitts gekennzeichnet und mit F„ eine Stelle kleineren Querschnittes. In dem Rohr fließt ein Medium, dessen Durchflußmenge gemessen werden soll. Beispielsweise kann das fließende Medium Kraftstoff sein und für eine Kraftstoffverbrauchsanzeige soll die durchfließende Menge gemessen werden. An der Stelle größeren Querschnittes des Rohres 10 befindet sich ein erster temperaturabhängiger Widerstand 11 und an der Stelle kleineren Querschnittes befindet sich ein zweiter temperaturabhängiger Widerstand 12. Diese Widerstände 11 und 12 haben wenigstens annähernd gleiche elektrische Eigenschaften und können als Hitzdraht- oder Heißfilmwiderstände ausgebildet sein. Sie sind, wie aus Fig. 2 zu erkennen ist, Bestandteil einer Brückenschaltung und untereinander in Reihe geschaltet, wobei der Verbindungspunkt der beiden Widerstände 11 und 12 ein Punkt einer Brückendiagonale der Brückenschaltung ist, die neben den temperaturabhängigen Widerständen 11 und 12 noch temperaturunabhängige Widerstände 13 und lh aufweist. Die Brückenschaltung mit den Widerständen 11, 12, 13 und 14 wird mit konstanter Spannung oder konstantem Strom betrieben, so daß sich eine Übertemperatur der Widerstände 11 und 12 gegenüber dem umgebenden Gas oder der umgebenden Flüssigkeit einstellt. Durch ein strömendes Medium werden die temperaturabhängigen Widerstände 11 und 12 über den Wärmeleitungsanteil hinaus gekühlt. Der Widerstand 11 wird dabei weniger als der Widerstand 12 gekühlt werden, da die Wärmeabfuhr von der Strömungsgeschwindigkeit abhängt und die Strömungsgeschwindigkeit in dem Rohrabschnitt mit größerem Querschnitt geringer ist als in dem Rohrabschnitt mit kleinerem Querschnitt. Für die pro Zeiteinheit abgeführte Wärmemenge Q an den Widerständen 11 bzw. 12 gilt:In Fig. 1, a tube 10 is shown, which has points of different cross-section. The point with a larger cross-section is marked with F and a point with a smaller cross-section is marked with F. A medium flows in the pipe, the flow rate of which is to be measured. For example, the flowing medium can be fuel and the amount flowing through is to be measured for a fuel consumption display. At the point of the larger cross section of the tube 10 there is a first temperature-dependent resistor 11 and at the point of the smaller cross section there is a second temperature-dependent resistor 12. These resistors 11 and 12 have at least approximately the same electrical properties and can be designed as hot wire or hot film resistors. As can be seen from FIG. 2, they are part of a bridge circuit and are connected in series with one another, the connection point of the two resistors 11 and 12 being a point on a bridge diagonal of the bridge circuit which, in addition to temperature-dependent resistors 11 and 12, also temperature-independent resistors 13 and has lh . The bridge circuit with the resistors 11, 12, 13 and 14 is operated with constant voltage or constant current, so that an overtemperature of the resistors 11 and 12 with respect to the surrounding gas or liquid occurs. The temperature-dependent resistors 11 and 12 are cooled by a flowing medium beyond the heat conduction component. The resistor 11 will be cooled less than the resistor 12, since the heat dissipation depends on the flow velocity and the flow velocity in the pipe section with a larger cross section is lower than in the pipe section with a smaller cross section. The following applies to the amount of heat Q dissipated at resistors 11 and 12 per unit of time:

Q = Δ T . a_± ( λ + a₂ y ν j> c ).Q = Δ T. a _± (λ + a ₂ y ν j> c).

Dabei ist Δ T die sich einstellende Temperaturdifferenz zwischen den Widerständen 11 bzw. 12 und dem Medium, "X die Wärmeleitung, ν die Geschwindigkeit, 9 die Dichte und c die spezifische Wärme des strömenden Mediums. Die Faktoren a₁ und a~ sind von den Dimensionen der Einrichtung abhängig. Für die Differenz der Temperatur zwischen den Widerständen 11 und 12 ergibt sichΔ T is the resulting temperature difference between the resistors 11 or 12 and the medium, "X the heat conduction, ν the velocity, 9 the density and c the specific heat of the flowing medium. The factors a ₁ and a ~ are of the The dimensions of the device depend on the temperature difference between the resistors 11 and 12

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ΔΔΤ = F ( Λ, f^, ff )ΔΔΤ = F (Λ, f ^, ff)

Diese Größe ΔΔ T bestimmt das Ausgangssignal, es ist bei einem gegebenen λ und einem Querschnittsverhältnis F2/P1 von der Strömungsgeschwindigkeit ν abhängig. Der Verlauf des Ausgangssignales an der Brückendiagonale hängt außer von den Werten Λ j^ und c auch noch davon ab, ob die Heizstromstärke, die Heizspannung oder die Temperatur eines der temperaturabhängigen Widerstände 11 oder 12 konstantgehalten wird. Dabei ergibt sich, daß der durch den Verlauf der Ausgangsspannung an der Brückendiagonale bestimmte nutzbare Meßbereich beim Betrieb mit konstanter Spannung oder Stromstärke auf kleinere Strömungsgeschwindigkeiten begrenzt ist als bei der Regelung einer der beiden Widerstände 11 oder 12 auf eine konstante Übertemperatur.This variable ΔΔ T determines the output signal, it is at one given λ and an aspect ratio F2 / P1 of the flow velocity ν dependent. The course of the output signal on the bridge diagonal also depends on the values Λ j ^ and c also depend on whether the heating current, the Heating voltage or the temperature of one of the temperature-dependent resistors 11 or 12 is kept constant. This results in that the by the course of the output voltage at the Bridge diagonal certain usable measuring range when operating with constant voltage or current strength at lower flow velocities is limited than when regulating one of the two resistors 11 or 12 to a constant overtemperature.

Als Auswerteschaltung genügt beim Betrieb mit konstanter Spannung oder Stromstärke im einfachsten Fall eine Wheatstonesche Gleichstrombrückenschaltung, wobei die temperaturabhängigen Widerstände 11 und 12 beheizt werden. Wie schon weiter oben angedeutet, sind die Widerstände 13 und 14 temperaturunabhängig, und sollen die gleiche Temperatur, z.B. die Umgebungstemperatur aufweisen. Die Brückenschaltung ist bekannterweise so abgeglichen, daß bei einer Strömungsgeschwindigkeit = 0 die Brückenspannung AU=O wird. Bei einer Geschwindigkeit ungleich 0 stellt sich zwischen den Widerständen 11 und 12 eine Temepraturdifferenz Δ Τ und damit an der Brückendiagonale eine Spannung Δ U ein. Solange der Temperaturkoeffizient der temperaturabhängigen Widerstände 11 und unabhängig von der Temperatur des strömenden Mediums ist, wird die Anzeige der Differenzspannung Δ U an der Brückendiagonale von der Temperatur des strömenden Mediums unabhängig sein. Die Spannung Λ U der Brückdiagonale kann mit verhältnismäßig einfachen Anzeigemitteln vorgenommen werden. Ggf. ist zwischen die Brückendiagonale und ein Anzeigeinstrument ein Impedanzwandler zu schalten. In the simplest case, a Wheatstone DC bridge circuit is sufficient as an evaluation circuit for operation with constant voltage or current strength, with the temperature-dependent resistors 11 and 12 being heated. As already indicated above, the resistors 13 and 14 are temperature-independent and should have the same temperature, for example the ambient temperature. As is known, the bridge circuit is balanced in such a way that the bridge voltage AU = 0 when the flow velocity = 0. If the speed is not equal to 0, there is a temperature difference Δ Τ between the resistors 11 and 12 and thus a voltage Δ U at the bridge diagonal. As long as the temperature coefficient of the temperature-dependent resistors 11 is independent of the temperature of the flowing medium, the display of the differential voltage Δ U on the bridge diagonal will be independent of the temperature of the flowing medium. The voltage Λ U of the bridge diagonal can be made with relatively simple display means. If necessary, an impedance converter should be connected between the bridge diagonal and a display instrument.

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Claims

R. 4 2 3 9

11/9/1977 Ka / Thu

Robert Bosch GmbH, Stuttgart

Expectations

Iy device for flow rate measurement of a medium flowing in a tubular body, with a first temperature-dependent resistor arranged in the flowing medium, which is arranged in a first branch of a bridge circuit, characterized in that a second temperature-dependent resistor (12) is provided which is in a second branch of the bridge circuit is arranged that the two temperature-dependent resistors (11, 12) are arranged at points with different pipe cross-sections (P ₁ / Fp) and that a signal characterizing the flow rate can be derived from the bridge detuning.

2. Device according to claim 1, characterized in that the two temperature-dependent resistors (11, 12) have a branch of the Form a bridge circuit, the connection point of the two resistors being a point on the bridge diagonal to which an evaluation device, in particular a measuring instrument is connected

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ORIGINALORIGINAL

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the bridge circuit is connected to a constant voltage source or to a constant current source.

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