<Desc/Clms Page number 1>
Selbstabgleichende Einrichtung zur Anzeige einer von einer nichtelektrischen in eine elektrische umgeformten und über eine Widerstandsmessbrücke geführten Messgrösse mittels eines Stellpotentiometers
Die Erfindung betrifft eine selbstabgleichende Einrichtung zur Anzeige einer von einer nichtelektischen in eine elektrische umgeformten und über eine Widerstandsmessbrücke geführtenMessgrösse mittels eines Stellpotentiometers.
Zur Messung der an einen Wärmeaustauscher abgegebenen Wärmeleistung ist es notwendig, die Änderung des spez. Gewichtes und der spez. Wärme des Wärmeträgers mit der Temperatur zu berücksichtigen. Mit der Steigerung der Vorlauftemperatur des Wärmeträgers wird, wenn die Abhängigkeit seiner physikalischen Eigenschaften von der Temperatur nicht beachtet wird, der Messfehler der Wärmeleistung beachtlich. Zur Kompensation der temperaturabhängigen Fehler werden Messeinrichtungen verwendet, die entsprechend dem Temperaturbereich aus mehreren Messkreisen und zugehörigen Widerstandsthermometern bestehen.
Für die Messung einer Wärmeleistung wird von einer Messung des Gewichtsdurchflusses des Wärmeträgers ausgegangen ; hiezu dient ein Drosselgerät, dessen Angabe bei Abweichung der Durchlauftemperatur von der geeichten Nennlauftemperatur wegen der Änderung des spez. Gewichtes des Wärmeträ- gers korrigiert werden muss. Unter der Voraussetzung, dass kein Sieden des Wärmeträgers eintritt sowie sein Druck im Vor- und Rücklauf praktisch gleich bleibt, ergibt sich durch Multiplikation des Wertes der Mengenmessung mit einem Temperaturintegral der spez. Wärme des Wärmeträgers, das sich von der Vorlauftemperatur bis zur Rücklauftemperatur erstreckt, die an den Wärmeaustauscher zugeführte Wärmeleistung. Für eine genaue Messung der Wärmeleistung ist daher bei der Integralbildung die Abhängigkeit der spez.
Wärme von der Temperatur zu berücksichtigen.
Es sind Anlagen dieser Art bekanntgeworden, bei denen in einer Widerstandsmessbrücke zwei Zweige der Messbrücke als elektrische Widerstandsgeber ausgebildet sind, die vor bzw. hinter der Wärmeumsatzstelle angeordnet sind. Als Speisespannung dieser Messbrücke findet eine strömungsmengenproportionale Spannung Verwendung, die von einer zweiten mit konstantem Gleichstrom gespeisten Widerstandsbrücke geliefert wird. Eine Kompensation der aus der Temperaturabhängigkeit, der spez. Wärme und des spez. Gewichtes des Wärmeträgers hervorgehenden Fehler ist bei den bekannten Einrichtungen jedoch nicht zu erkennen.
Es stellt sich somit die Aufgabe, eine Einrichtung zur Anzeige einer physikalischen Grösse, insbesondere Wärmeleistung, zu schaffen, die die Temperaturabhängigkeit der spez. Wärme und des spez.
Gewichtes des Wärmeträgers durch eine Fehlerkompensation berücksichtigt und die den Vorteil aufweist, dass für einen angemessenen Temperaturbereich bei vernachlässigbarem Restfehler mit einem geringen Aufwand von Schaltelementen das Auslangen gefunden wird, wobei die Korrektur der Temperaturabhängigkeit der Durchflussanzeige des Wärmeträgers nicht beim Drosselgerät, sondern in der Einrichtung erfolgt.
Gemäss der Erfindung ist die selbstabgleichende Einrichtung der oben erwähnten Art, die mit zwei verschiedenen Messstellen zugeordneten Widerstandsgebern in zwei Brückenzweigen und einem Verstärker in der die Ausgangsspannung liefernden Brückendiagonale versehen ist, derart ausgebildet, dass der Verstärker in der Brückendiagonale ein Wechselstromnullverstärker ist und dass der Nullverstärker einen
<Desc/Clms Page number 2>
Messmotor speist, der den Schleifer eines von einem veränderlichen, der Fehlerkompensation der Mess- wertumformung dienenden Strom gespeisten Stellpotentiometer betätigt,
wobei das Stellpotentiometer mit einem an einer der beiden Messstellen angeordneten Widerstandsgeber und einem Festwiderstand in Reihe liegend über einen Spannungsteiler an die die Widerstandsbrücke speisende Wechselstromquelle geschaltet ist und der vomNullverstärker gespeiste Stellmotor den mit seiner Welle gekuppelten Schleifer im Sinne eines Selbstabgleiches zwischen derAusgangsspannung der Widerstandsmessbrücke einerseits und der am Stellpotentiometer auftretenden Spannung anderseits verstellt ; die Winkelstellung der mit dem Schleifer des Stellpotentiometers gekuppelten Messmotorwelle zeigt den fehlerkompensierten Messwert an.
Hinsichtlich der bekannten Einrichtungen weist die erfindungsgemässeEinrichtung neben der Fehlerkompensation noch weitere Vorteile auf. So kann mit Netzwechselspannung gemessen werden, deren Netzspannungsschwankungen sich schaltungsbedingt kompensieren. Es entfällt die bisher übliche aufwendige konstante Gleichspannungsspeisung, statt eines aufwendigen Gleichspannungsmessverstärkers in der Ausgangsdiagonale der Brücke kann hier ein einfacher Wechselspannungsverstärker verwendet werden. Weiter fällt der Messwert an Stelle eines Gleichstromsignals als Winkelstellung des Stellpotentiometers an, dessen Antrieb durch den leistungsstarken Messmotor eine einfache Grenzwertmeldung durch Schalter und direkte mechanische Zählung des physikalischen Messwertes durch mechanische Zähler erlaubt.
Zur Veranschaulichung der Wirkungsweise dieser selbstabgleichenden Einrichtung sei auf nachstehendes hingewiesen :
Die Ausgangsspannung der mit zwei Festwiderständen und zwei temperaturabhängigen Widerstandsgebern versehenen Widerstandsbrücke ist wegen der Temperaturabhängigkeit des mit Fehlern behafteten Messvorganges nur annähernd der verbrauchten Wärmeleistung proportional.
Wenn gemäss einemweiteren Merkmal derErfindung in denZweigen der Widerstandsbrücke, in denen keine Widerstandsgeber angeordnet sind, Festwiderstände von etwa gleichem Widerstandswert liegen, ist es mittels des Stellpotentiometers möglich, für einen genügend grossen Temperaturbereich eine der Wärmeleistung proportionale Schleiferstellung zu erhalten, wozu in Serie mit dem Stellpotentiometer einFestwiderstand sowie ein oder zwei Widerstandsgeber liegen, die im Vorlauf und Rücklauf des Wärmeträgers vorgesehen sind.
Neben der ausreichenden Temperaturkompensation der physikalischen Eigenschaften des Wärmeträgers werden die Restfehler infolge der nichtlinearen Widerstandsänderung der Widerstandsgeber und der temperaturabhängigen Durchflussmengenmessung des Wärmeträgers (Messblendentemperaturgang des Drosselgerätes) erfindungsgemäss praktisch dadurch vermieden, dass in der Widerstandsbrücke temperaturunabhängige Widerstände vorgesehen sind, deren Widerstandsgrösse einen etwa 50-100fachen Wert gegenüber dem bei 00C gegebenen Wert der Platin-Widerstandsthermometer aufweist, und dass im Stellpotentiometerkreis die Grösse des Festwiderstandes einschliesslich des Stellpotentiometers einen etwa 3-25fachen Wert gegenüber dem bei 00C gegebenen Wert des dem Stellpotentiometerkreis zugehörigen Platin-Widerstandsthermometers besitzt,
das einer Messstelle für die Vorlauftemperatur des Wärmeträgers zugeordnet ist, wobei der für die Wärmemengenmessung dienende Messwertumformer in den Rücklauf des Wärmeträgers eingeschaltet ist.
Bei den bisher verwendeten Messeinrichtungen dieser Art waren für die Kompensation der Messfehler zufolge derTemperaturabhängigkeit des spez. Gewichtes und der spez. Wärme des Wärmeträgers je zwei temperaturabhängige Widerstandsgeber im Vorlauf und Rücklauf des Wärmeträgers erforderlich. Bei der erfindungsgemässen Einrichtung erübrigt sich ein temperaturabhängiger Widerstandsgeber im Stromkreis des Stellpotentiometers.
An Hand der Zeichnung sind ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und weitere Einzelheiten derselben erläutert ; bei der dargestellten selbstabgleichenden Einrichtung handelt es sich um die Messung einer Wärmeleistung, bei der die Messfehler infolge der Temperaturabhängigkeit des spez. Gewichtes und der spez. Wärme des Wärmeträgers vermieden sind.
Die Figur zeigt einen von einerwechselspannung gespeisten Transformator 1 mit zwei Sekundärwicklungen ; an die eine Sekundärwicklung 2 ist über einen Vorwiderstand 3 ein Potentiometer 4 angeschlossen, dessen Schleifer 5 an einen für die Mengenmessung des Wärmeträgers dienenden Mess- wertumformer 6 gekuppelt ist, wobei die Gewichtsmengenmessung beim Rücklauf des Wärmeträgers nach demWärmeaustausch vorgenommen wird.
Die Schleiferstellung 5 entspricht wegen der Tempe-
EMI2.1
<Desc/Clms Page number 3>
die aus zwei gleichenFestwiderständen 7, 8 und zwei temperaturabhängigen Widerstandsgebern 9,10 für den erwünschten Temperaturbereich, vorzugsweise aus Platin-Widerstandsthermometern, besteht, wobei der Widerstandsgeber 9 einer Temperaturmessstelle vor dem Wärmeaustausch zugeordnet ist und der Widerstandsgeber 10 für die Temperaturmessung nach dem Wärmeaustausch im Rücklauf des Wärmeträgers am gleichen Messort eingebaut ist, an dem die Mengenmessung des Wärmeträgers vorgenommen wird. Mittels der Temperaturmessungen in der Widerstandsbrücke 7, 8, 9, 10 erfolgt eine Produktbildung desGewichtsdurchflusses desWärmeträgers mit einer der Integralbildung der sepz.
Wärme gleichwertigen Differenz, die aus der Messung der Vorlauf- und Rücklauf temperatur des Wärmeträgers abgeleitet ist. Hiebei wird die Abhängigkeit der spez. Wärme des Wärmeträgers von der Temperatur nicht berücksichtigt und daher ist die Ausgangsspannung an den Klemmen 11, 12 der Widerstandsbrücke nur annähernd der verbrauchten Wärmeleistung verhältnisgleich. Die Ausgangsspannung der Widerstandsbrücke wird über einen Nullverstärker 13, der eine Ansprechempfindlichkeit von einigen Mikrovolt besitzt, einem Schleifer 14 des Stellpotentiometers 15 zugeführt ; der Schleifer 14 des Stellpotentiometers ist an einen Messmotor 16 gekuppelt, der an den Ausgang des Nullverstärkers 13 angeschlossen ist.
Die zweite Sekundärwicklung 17 des Transformators 1 ist über einen aus den Widerständen 18, 19 bestehenden Spannungsteiler in Serie mit einem Festwiderstand 20 und einem von der Vorlauftemperatur des Wärmeträgers abhängigen Widerstandsgeber an die Enden des Stellpotentiometers 15 angeschlossen. Der Widerstandsgeber 21, der als Platin-Widerstandsthermometer ausgebildet ist, ist am gleichen Messort, nämlich im Vorlauf des Wärmeträgers angeordnet, an dem sich auch der Widerstandsgeber 9 befindet.
Der Schleifer 14 des Stellpotentiometers 15 wird von dem mittels des Nullverstärkers gesteuerten Stellmotor 16 derart nachgestellt, dass die am Schleifer 14 des Stellpotentiometers 15 ab- fallende Spannung gleich der an der Brückendiagonale 11, 12 auftretenden Ausgangsspannung der Wi- derstandsbrücke ist.
Durch den selbsttätigen Abgleich der Ausgangsspannung der Widerstandsbrücke 7,8, 9,10 auf eine am Stellpotentiometer 15 einstellbare Kompensationsspannung, die über die Serienschaltung des Festwiderstandes 20 und des von der Vorlauftemperatur des Wärmeträgers beeinflussten Widerstandsgebers 21 abhängig ist, ergibt sich eine der verbrauchten Wärmeleistung proportionale Schleiferstellung 14 des Stellpotentiometers 15.
Erfindungsgemäss sind nun die Grössen der beiden Festwiderstände 7,8 in der Widerstandsbrücke und des im Stellpotentiometerstromkreis vorgesehenen Festwiderstandes 20 auf den durch die Vorlaufund Rücklauftemperatur des Wärmeträgers gegebenen Messbereich derart festgelegt, dass der von der Sekundärwicklung 17 des Transformators 1 erzeugte, über die Schaltelemente 20 und 21 für die Kompensation der Temperaturabhängigkeit veränderliche Strom im Stellpotentiometer 15 so gross ist, dass durch den Spannungsabgleich eine die Temperaturabhängigkeit der physikalischen Wärmeträgereingenschaften ausgleichende Schleiferstellung 14 erreicht wird. Da der Schleifer 14 mit dem Messmotor 16 starr gekuppelt ist, zeigt dessen Winkellage die fehlerkompensierte, verbrauchte Wärmeleistung an.
Im allgemeinen kompensiert die erfindungsgemässe Einrichtung nicht nur die Messfehler, die infolge der Temperaturabhängigkeit des spez. Gewichtes und der spez. Wärme des Wärmeträgers für einen erwünschten Temperaturbereich auftreten ; auch die Nichtlinearität des Temperaturganges der PlatinWiderstandsthermometer und die Änderungen des Öffnungsdurchmessers des Drosselgerätes (Messblendentemperaturgang) werden weitgehendst unterdrückt und bewirken in der erfindungsgemässen Einrichtung einen geringen, praktisch nicht zu berücksichtigenden Restfehler.
Für eine nahezu konstante Vorlauftemperatur und für Schwankungen derselben in einem kleinen Bereich ist es nicht erforderlich, den zweiten temperaturabhängigen Widerstandsgeber 21, der in den Kompensationsstromkreis des Stellpotentiometers 15 eingeschaltet ist, anzubringen, soferne man einen kleinen Restfehler der Wärmeleistungsmessung in Kauf nimmt.
An diesem Ausführungsbeispiel wurde die erfindungsgemässe selbstabgleichende Einrichtung für die
EMI3.1
schaften im erwünschten Messbereich nicht konstant sind.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.