CH655795A5

CH655795A5 - Anordnung zur erzeugung magnetischer gleichfelder wechselnder polaritaet fuer die magnetisch-induktive durchflussmessung.

Info

Publication number: CH655795A5
Application number: CH6316/81A
Authority: CH
Inventors: Peter Dr Hafner; Peter Flecken
Original assignee: Flowtec Ag
Priority date: 1980-10-02
Filing date: 1981-10-01
Publication date: 1986-05-15
Also published as: JPS5764910A; SE8105807L; FR2491620B1; BE890573A; DE3037305C2; GB2084827B; SE458311B; GB2084827A; US4410926A; NL8104462A; FR2491620A1; IT1138649B; DD201727A5; JPS6325691B2; DE3037305A1; IT8124179A0

Description

20 Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Erzeugung magnetischer Gleichfelder wechselnder Polarität für die magnetisch-induktive Durchflussmessung mittels einer Feldspule, die über abwechselnd gesteuerte Stellglieder mit einer Gleichspannungsquelle verbunden wird.

2s Bei Anordnungen dieser Art, die beispielsweise aus der DE-AS 2 744 845 bekannt sind, besteht das Problem, dass der durch die Feldspule geschickte Gleichstrom nicht schlagartig seine Richtung ändern kann, so dass die Umpolung des Magnetfelds eine gewisse Zeit dauert. Bei der magnetisch-30 induktiven Durchflussmessung ist man bestrebt, diese Umschaltzeit möglichst kurz zu halten, weil sie für die Beobachtung des Durchflusses nicht nutzbar ist.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Anordnung der eingangs angegebenen Art, die mit geringem zusätz-35 lichem Aufwand die Einstellung einer gewünschten, wesentlich kürzeren Umschaltzeit ermöglicht.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass während der sich an die Umsteuerung der Stellglieder anschliessenden Umschaltzeit ein Kondensator mit der Feld-40 spule zu einem von der Gleichspannungsquelle getrennten Schwingkreis verbunden ist und dass die Kapazität C des Kondensators in Abhängigkeit von der gewünschten Umschaltzeit At im wesentlichen der Wert

45

1

L • (ti2/At3 + R2/4L2)

hat, wobei L die Induktivität und R der ohmsche Widerstand so der Feldspule sind.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen gekennzeichnet.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben 55 sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 das Schaltbild einer ersten Ausführungsform der 60 Anordnung nach der Erfindung in einem Betriebszustand,

Fig. 2 die Anordnung von Fig. 1 in einem zweiten Betriebszustand,

Fig. 3 das Schaltbild einer zweiten Ausführungsform der Erfindung und

65 Fig. 4 das Schaltbild einer dritten Ausführungsform der Erfindung.

Bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform liegt

die Feldspule 1 in der einen Diagonale einer Brückenschaltung 2 aus vier Stellgliedern 3,4,5,6, die zur Vereinfachung als mechanische Schalter dargestellt sind. Die Stellglieder können Relaiskontakte sein, oder auch elektronische Schaltglieder, wie später anhand der in den Figuren 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert wird. An der anderen Brückendiagonale liegt eine Speisegleichspannung, die von einer Gleichspannungsquelle 7 geliefert wird. Als Beispiel ist angenommen, dass die Gleichspannungsquelle 7 ein Netzteil ist, dessen Eingangsklemmen 7a, 7b eine Wechselspannung empfangen und das an seinen Ausgangsklemmen 7c, 7d eine gleichgerichtete Spannung abgibt. Das Netzteil 7 hat ausserdem einen Spannungssteuereingang 7e; durch ein an diesen Eingang angelegtes Steuersignal wird die Grösse der am Ausgang 7c, 7d abgegebenen Gleichspannung bestimmt. Die das negative Ausgangspotential führende Ausgangsklemme 7d des Netzteils 7 ist mit Masse verbunden. Die das positive Potential führende Ausgangsklemme 7c ist über einen Stromregeltransistor 8 und eine Diode 9 mit dem Eckpunkt 2a der Brückenschaltung 2 verbunden. Der gegenüberliegende Brückeneckpunkt 2b ist über einen Strommesswiderstand 10 mit Masse verbunden. Die Feldspule 1 ist zwischen den beiden anderen Brückeneckpunkten 2c, 2d angeschlossen.

Wenn bei der bisher beschriebenen Schaltung die beiden in entgegengesetzten Brückenzweigen liegenden Schalter 3 und 5 geschlossen sind, wie in Fig. 1 dargestellt ist, während gleichzeitig die beiden anderen Schalter 4 und 6 offen sind, fliesst ein Gleichstrom If, dessen Grösse durch den Stromregeltransistor 8 bestimmt ist, von der Ausgangsklemme 7c des Netzteils 7 durch den Stromregeltransistor 8 und die Diode 9 zum Brückeneckpunkt 2a, von dort durch den geschlossenen Schalter 3, die Feldspule 1 und den geschlossenen Schalter 5 zum Brückeneckpunkt 2b und schliesslich über den Strommesswiderstand 10 nach Masse. Dieser Stromweg ist in Fig. 1 durch Pfeile angedeutet, die in vollen Linien gezeichnet sind. Wenn dagegen die Schalter 4 und 6 gleichzeitig geschlossen sind, während die Schalter 3 und 5 offen sind, fliesst der Gleichstrom If zwischen den Brückeneckpunkten 2a und 2b über die Schalter 6 und 4 und in entgegengesetzter Richtung durch die Feldspule 1; dies ist in Fig. 1 durch gestrichelte Pfeile angedeutet. Wenn die Schalter 3,5 einerseits und die Schalter 4,6 andrerseits in der geschilderten Weise gleichzeitig paarweise im Gegentakt betätigt werden, werden durch die Feldspule 1 abwechselnd Gleichströme in entgegengesetzten Richtungen geschickt, so dass die Feldspule 1 abwechselnd Magnetfelder gleicher Grösse, aber entgegengesetzten Vorzeichens erzeugt. Diese bekannte Spulenansteue-rung wird auch als «H-Schaltung» bezeichnet.

Der geschilderte Betrieb wird durch eine Steuer- und Regelschaltung 11 gesteuert. Diese hat einen Takteingang 1 la, an dem sie ein Taktsignal empfängt, das beispielsweise durch eine Rechteckspannung gebildet ist, die abwechselnd die Spannungswerte 0 und 1 annimmt. An einem weiteren Eingang 1 lb empfängt die Steuer- und Regelschaltung 11 die am Strommesswiderstand 10 abfallende Spannung, die ein Mass für den über die Feldspule 1 fliessenden Strom ist. Ein Ausgang 11 c liefert ein Steuersignal zur gleichzeitigen Betätigung der Schalter 3 und 5, und ein weiterer Ausgang 1 ld liefert ein Steuersignal zur gleichzeitigen Betätigung der Schalter 4 und 6. An einem Ausgang 1 le liefert die Steuer-und Regelschaltung 11 ein Regelsignal für die Einstellung des Stromregeltransistors 8. Schliesslich ist ein weiterer Ausgang 1 lf der Steuer- und Regelschaltung 11 mit dem Spannungssteuereingang 7e des Netzteils 7 verbunden.

Die Steuer- und Regelschaltung 11 ist so ausgebildet, dass sie bei dem einen Wert des ihrem Takteingang 1 la zugeführten Taktsignals am Ausgang 1 lc ein Signal abgibt, das

3 655 795

die angeschlossenen Schalter 3 und 5 schliesst, während sie gleichzeitig am Ausgang 1 ld ein Signal abgibt, das die angeschlossenen Schalter 4 und 6 öffnet; beim anderen Wert des Taktsignals werden diese Steuersignale umgekehrt. Somit s erfolgt die Gegentaktbetätigung der Schalterpaare 3,5 und 4, 6 in dem durch das Taktsignal bestimmten Rhythmus. Das am Eingang 1 lb empfangene Signal zeigt der Steuer- und Regelschaltung 11 die Grösse des über die Feldspule 1 fliessenden Stroms an. Sie gibt am Ausgang 1 le ein Regelsignal io ab, durch das der Wert dieses Stroms im stationären Zustand durch den Stromregeltransistor 8 auf einem vorgegebenen Sollwert gehalten wird.

Infolge der Induktivität der Feldspule 1 kann der durch die Feldspule fliessende Strom If nicht schlagartig seine Riehls tung wechseln. Bei jedem Umschaltvorgang vergeht daher eine gewisse Umschaltzeit At, bis der Strom If von seinem konstanten Festwert des einen Vorzeichens auf den gleichen Festwert des entgegengesetzten Vorzeichens gegangen ist. Es besteht das Bestreben, diese Umschaltzeit möglichst kurz zu 20 halten.

Zur Verkürzung der Umschaltzeit ist bei der in Fig. 1 dargestellten Schaltung ein in besonderer Weise bemessener Kondensator 12 zwischen dem Brückeneckpunkt 2a und Masse angeschlossen.

25 Die Wirkung des Kondensators 12 während des Umschaltvorgangs soll anhand von Fig. 2 erläutert werden. Diese Figur zeigt die Anordnung von Fig. 1 unmittelbar nach der Auslösung des Umschaltvorgangs, also nach dem Öffnen der Schalter 3,5 und dem Schliessen der Schalter 4,6. 30 Vor dem Öffnen der Schalter 3,5 (Fig. 1 ) war der Kondensator 12 auf eine Spannung aufgeladen, die gleich der Ausgangsspannung des Netzteils 7, verringert um die Spannungsabfälle am Stromregeltransistor 8 und an der Diode 9 war. Unmittelbar nach dem Öffnen der Schalter 3,5 und dem 3s Schliessen der Schalter 4,6 (Fig. 2) erzwingt die Feldspule 1 einen Strom, der zunächst noch die gleiche Richtung wie der Strom If im vorhergehenden Schaltzustand (Fig. 1) hat.

Dieser Strom ist in Fig. 2 durch die in vollen Linien gezeichneten Pfeile angedeutet. Er fliesst jedoch nunmehr von Masse 40 über den Strommesswiderstand 10 zum Brückeneckpunkt 2b und von da über den geschlossenen Schalter 4, die Feldspule 1 und den geschlossenen Schalter 6 zum Brückeneckpunkt 2a. Die Diode 9 verhindert, dass dieser Strom zum Netzteil 7 zurückfliessen kann. Daher muss dieser Strom vom Konden-45 sator 12 aufgenommen werden, dessen Ladung vergrössert wird, so dass sich seine Klemmenspannung erhöht.

Infolge der sich am Kondensator 12 aufbauenden Gegenspannung und der inneren Verluste nimmt der Strom ab. Nach Erreichen des Wertes Null kehrt sich die Stromrichtung so um, so dass nunmehr ein Strom vom Kondensator 12 zum Brückeneckpunkt 2a, durch den Schalter 6, die Feldspule 1 und den Schalter 4 zum Brückeneckpunkt 2b und von da durch den Strommesswiderstand 10 nach Masse fliesst; diese Stromrichtung ist in Fig. 2 durch gestrichelte Pfeile ange-55 deutet. Solange die Klemmenspannung des Kondensators 12 grösser als die Ausgangsspannung des Netzteils 7 ist, ist die Diode 9 gesperrt, so dass der Strom ausschliesslich vom Kondensator 12 geliefert wird. Sobald die Klemmenspannung des Kondensators 12 auf einen Wert gefallen ist, der gleich der 60 Ausgangsspannung des Netzteils 7 ist, übernimmt wieder das Netzteil die Stromlieferung.

Die entsprechende Wirkung ergibt sich beim Übergang in den entgegengesetzten Schaltzustand, wie aus der Symmetrie der Schaltung unmittelbar zu erkennen ist.

65 Es ist somit zu erkennen, dass während jedes Umschaltvorgangs die Feldspule 1 mit dem Kondensator 12 zu einem Schwingkreis verbunden ist, der durch die Diode 9 vom Netzteil 7 abgetrennt ist. Wenn der Kondensator 12 die Kapazität

655 795

4

C hat und die Feldspule 1 eine Induktivität L und einen ohm-schen Widerstand R aufweist, ist die Resonanzfrequenz des Schwingkreises durch die folgende, für gedämpfte elektrische Schwingkreise bekannte Beziehung gegeben:

C0= }l — — 0)

V LC 4L2

Für eine gewünschte Umschaltzeit At ist dann die Kapazität C (in Farad) des Kondensators 12 in erster Näherung durch die folgende Beziehung bestimmt:

C = ! F (2)

L-(7i2/At2 + R2/4L2)

Wenn man die folgenden Grössen einführt:

Uc: Ladespannung des Kondensators 12 vor der Auslösung des Umschaltvorgangs;

Umax: Maximale Klemmenspannung am Kondensator 12; Us: Speisegleichspannung an der Brücke;

so ergibt sich für das dynamische Verhalten des Schwingkreises unter Vernachlässigung der ohmschen Verluste der folgende Zusammenhang:

*, 1 f . Uc . Us

At = — (jt - arc sin - arc sin s) (3)

Û) Umax Umax

Dabei wird etwa die folgende maximale Klemmenspannung am Kondensator 12 erreicht:

u-s y u2+ — -ip (4)

Durch das Vorhandensein des ohmschen Widerstands im Schwingkreis tritt einerseis eine Verlängerung der Umschaltzeit und andrerseits ein Energieverlust auf. Damit nach der Umpolung der dem Betrag nach gleiche Stromwert in der Feldspule erreicht wird, muss das Netzgerät in Funktion treten. Damit die Vorteile der beschriebenen Anordnung erreicht werden, müssen die Schwingkreisgrössen die folgende Bedingung erfüllen:

Nach der Umpolung des Feldes liegt der Absolutwert des Spulenstroms If infolge der ohmschen Verluste unter dem Sollwert. Eine Spannungsanhebung am Ausgang 7c des Netzteils 7 beschleunigt das Wiedererreichen des Sollwerts des Stroms If durch die Feldspule 1. Diesem Zweck dient die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Verbindung zwischen dem Ausgang 1 lf der Steuer- und Regelschaltung 11 und dem Steuereingang 7e des Netzteils 7. Die Steuer- und Regelschaltung 11 gibt am Ausgang 1 lf während des Umschaltvorgangs ein Steuersignal ab, das die Ausgangsspannung des Netzteils 7 vorübergehend erhöht, bis der Strom durch die Feldspule 1 seinen Sollwert erreicht hat, was durch das dem Eingang 1 lb zugeführte Signal angezeigt wird.

In Fig. 3 ist eine Ausführungsform dargestellt, die sich von der Ausführungsform von Fig. 1 und 2 nur dadurch unterscheidet, dass die Stellglieder 3,4,5,6, die in Fig. 1 und 2 als mechanische Schalter (z.B. Relaiskontakte) dargestellt waren, durch Transistoren 13,14,15,16 gebildet sind. Der Kollektor des Transistors 13 ist mit dem Brückeneckpunkt 2a und sein Emitter mit dem Brückeneckpunkt 2c verbunden. In entsprechender Weise sind die Kollektor-Emitter-Kreise des Transistors 14 zwischen den Brückeneckpunkten 2c, 2b, des Transistors 15 zwischen den Brückeneckpunkten 2d, 2b und des Transistors 16 zwischen den Brückeneckpunkten 2a, 2d angeschlossen. Die Basen der Transistoren 13 und 15 empfangen über Basiswiderstände 13a bzw. 15a gemeinsam ein Steuersignal vom Ausgang 11 c der Steuer- und Regelschaltung 11, und die Basen der Transistoren 14 und 16 empfangen über Basiswiderstände 14a bzw. 16a gemeinsam ein Steuersignal vom Ausgang 1 ld der Steuer- und Regelschaltung 11. Da Transistoren, im Gegensatz zu den in Fig. 1 und 2 dargestellten mechanischen Schaltern, einen Strom nur in einer Richtung übertragen können, ist der Kollektor-Emitter-strecke jedes Transistors eine Diode 17,18,19 bzw. 20 mit entgegengesetzter Durchlassrichtung parallelgeschaltet.

Die übrigen Bestandteile der Anordnung von Fig. 3 haben den gleichen Aufbau und die gleiche Funktionsweise wie die entsprechenden Bestandteile der Anordnung von Fig. 1 und 2, und sie sind mit den gleichen Bezugszeichen wie dort bezeichnet. Insbesondere ist auch die Kapazität des Kondensators 12 in der zuvor geschilderten Weise so bemessen, dass die gewünschte Umschaltzeit At erzielt wird.

Wenn angenommen wird, dass die Steuer- und Regelschaltung 11 am Ausgang 1 lc ein Signal abgibt, das die Transistoren 13 und 15 stromführend macht, während gleichzeitig am Ausgang 1 ld ein Signal abgegeben wird, das die Transistoren 14 und 16 sperrt, hat die Anordnung von Fig. 3 den in Fig. 1 dargestellten Betriebszustand. Es fliesst dann ein Strom von der Klemme 7c des Netzteils 7 über den Stromregeltransistor 8, die Diode 9 zum Brückeneckpunkt 2a, von dort über den stromführenden Transistor 13 durch die Feldspule 1 und den stromführenden Transistor 15 zum Brückeneckpunkt 2b und von da schliesslich über den Strommesswiderstand 10 nach Masse.

Die in Fig. 3 eingezeichneten Pfeile entsprechen dem Betriebszustand von Fig. 2, d.h. den Verhältnissen beim Übergang von dem zuvor geschilderten Schaltzustand in den entgegengesetzten Schaltzustand, also unmittelbar nach dem Sperren der Transistoren 13,15 und dem Öffnen der Transistoren 14,16.

Im Anfangszustand hält die Feldspule 1 einen Strom in der gleichen Richtung wie zuvor aufrecht; dieser Strom ist in Fig. 3 durch die in vollen Linien gezeichneten Pfeile angedeutet. Dieser Strom fliesst nunmehr von Masse über den Strommesswiderstand 10 zum Brückeneckpunkt 2b und von da über die Diode 18, die Feldspule 1 und die Diode 20 zum Brückeneckpunkt 2a. Da dieser Strom infolge der Sperrwirkung der Diode 9 nicht zum Netzteil 7 zurückfliessen kann, wird er vom Kondensator 12 aufgenommen, dessen Klemmenspannung sich in der zuvor geschilderten Weise erhöht. Wenn dieser Strom zu Null wird, kehrt sich die Stromrichtung um, und es fliesst nunmehr der durch gestrichelte Pfeile angedeutete Strom vom Kondensator 12 zum Brückeneckpunkt 2a, von da durch den stromführenden Transistor 16, die Feldspule 1 und den stromführenden Transistor 14 zum Brückeneckpunkt 2b und schliesslich über den Strommesswiderstand 10 nach Masse.

Diese Vorgänge laufen in der gleichen Weise ab, wie sie zuvor für die mechanischen Schalter von Fig. 1 und 2 erläutert worden ist. Es ist somit zu erkennen, dass jeder der Transistoren 13,14,15,16 von Fig. 3 mit der gegenpolig parallelgeschalteten Diode 17,18,19,20 die gleiche Funktion wie der entsprechende mechanische Schalter von Fig. 1 und 2 erfüllt. Insbesondere ist auch bei der Anordnung von Fig. 3 die Feld-

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

5 655795

spule 1 mit dem Kondensator 12 während des Umschaltvor- Beim anderen Wert des Taktsignals wird der Transistor 25

gangs zu einem Schwingkreis zusammengeschaltet, der durch gesperrt und der Transistor 26 geöffnet, so dass nunmehr ein die Diode 9 vom Netzteil 7 abgetrennt ist. Strom von Masse über den Strommesswiderstand 22 und die

Bei der Ausführungsform von Fig. 4 liegt die Feldspule 21 Feldspule 21 zum Schaltungspunkt 24 fliesst, von wo er über nicht in der Diagonale einer Brückenschaltung, sondern in s den geöffneten Transistor 26 und die Diode 32 zur Klemme

Reihe mit dem Strommesswiderstand 22 im Querzweig einer 30d des Netzteils 30 geht. Der Kondensator 34 ist dabei im

T-Schaltung 23 zwischen dem Schaltungspunkt 24 und wesentlichen auf die negative Spannung der Klemme 30d

Masse. In diesem Fall werden nur zwei Stellglieder benötigt, aufgeladen, abgesehen vom Spannungsabfall an der Diode die in den beiden Längszweigen der T-Schaltung 23 liegen. In 32.

Fig. 4 ist angenommen, dass die Stellglieder, wie im Fall von io Es soll nun der Umschaltvorgang unmittelbar nach dem

Fig. 3, wieder durch Transistoren 25,26 gebildet sind, wobei Sperren des Transistors 25 und dem Öffnen des Transistors dem Kollektor-Emitterkreis jedes Transistors eine Diode 27 26 betrachtet werden.

bzw. 28 gegenpolig parallelgeschaltet ist. Vor der Auslösung des Umschaltvorgangs hat der Strom in

Diese Schaltung setzt voraus, dass das Netzteil 30, das an der Feldspule 21 die Richtung, die durch den in voller Linie den Eingangsklemmen 30a, 30b wieder eine Wechselspan- is gezeichneten Pfeil angedeutet ist, also vom Schaltungspunkt nung empfängt, an seinen Ausgangsklemmen 30c und 30d 24 nach Masse. Nach dem Sperren des Transistors 25 hält die zwei in bezug auf Masse symmetrische Gleichspannungen Feldspule 21 zunächst die Stromrichtung aufrecht, jedoch abgibt. Die Ausgangsklemme 30c, welche die gegen Masse muss nunmehr dieser Strom vom Kondensator 34 geliefert positive Spannung liefert, ist über eine Diode 31 mit dem werden. Es fliesst daher ein Strom von Kondensator 34 über

Kollektor des Transistors 25 verbunden, dessen Emitter an 20 die Diode 28 zum Schaltungspunkt 24, wie durch die in den Schaltungspunkt 24 angeschlossen ist. Die die negative vollen Linien gezeichneten Pfeile angedeutet ist. Die negative

Spannung liefernde Ausgangsklemme 30d ist über eine Klemmenspannung des Kondensators 34 nimmt daher dem

Diode 32 mit dem Emitter des Transistors 26 verbunden, Betrag nach zu, wodurch die Diode 32 in der Sperrichtung dessen Kollektor mit dem Schaltungspunkt 24 verbunden ist. vorgespannt wird. Wenn der Strom in der Feldspule 21 zu

Am Verbindungspunkt zwischen der Diode 31 und dem 25 Null wird, kehrt sich die Stromrichtung um, und es fliesst

Kollektor des Transistors 25 ist die eine Klemme eines Kon- dann ein Strom in der durch die gestrichelten Pfeile angedeu-densators 33 angeschlossen, dessen andere Klemme an Masse teten Richtung von Masse durch den Strommesswiderstand liegt. In entsprechender Weise ist am Verbindungspunkt zwi- 22 und die Feldspule 21 zum Schaltungspunkt 24 und von da sehen der Diode 32 und dem Emitter des Transistors 26 die durch den geöffneten Transistor 26 zum Kondensator 34.

eine Klemme eines Kondensators 34 angeschlossen, dessen 30 Sobald die negative Klemmenspannung des Kondensators 34

andere Klemme an Masse liegt. Jeder dieser beiden Konden- dem Betrag nach gleich der Spannung an der Ausgangs-

satoren hat eine Kapazität C, die in Abhängigkeit von der klemme 30d des Netzteils 30 wird, übernimmt wieder das

Induktivität L und dem Widerstand R der Feldspule 21 sowie Netzteil die Stromlieferung.

von der gewünschten Umschaltzeit At in der zuvor beschrie- Es ist somit zu erkennen, dass während des Umschaltvor-

benen Weise bemessen ist. 35 gangs der Kondensator 34 mit der Feldspule 21 zu einem

Der Betriebsablauf der Schaltung wird durch die Steuer- Schwingkreis zusammengeschaltet ist, in dem die gleichen und Regelschaltung 35 gesteuert, die an ihrem Eingang 35a Vorgänge ablaufen, wie sie zuvor für die Anordnung von Fig.

ein Taktsignal empfängt, das den Umschalttakt bestimmt. 1 und 2 erläutert worden sind. Dieser Schwingkreis ist wäh-

Der Eingang 35b empfängt den Spannungsabfall am Strom- rend des Umschaltvorgangs durch die Diode 32 vom Netzteil messwiderstand 22, der ein Mass für den über die Feldspule 40 30 getrennt.

21 fliessenden Strom ist. Die Basis des Transistors 25 ist mit Der Umschaltvorgang in den entgegengesetzten Schaltzu-einem Ausgang 35c und die Basis des Transistors 26 mit stand ergibt sich unmittelbar aus der Symmetrie der Schal-einem Ausgang 35d der Steuer- und Regelschaltung 35 ver- tung. Beim Sperren des Transistors 26 und dem Öffnen des bunden. Schliesslich liefert ein Ausgang 35e der Steuer- und Transistors 25 fliesst der Strom in der Feldspule 21 zunächst Regelschaltung 35 ein Steuersignal zum Spannungssteuerein- 45 weiter in der durch den gestrichelten Pfeil angegebenen Rich-gang 30e des Netzteils 30. tung. Dieser Strom geht über die Diode 27 zum Kondensator Bei der dargestellten Anordnung ist kein besonderer 33, wodurch dessen positive Klemmenspannung erhöht wird, Stromregeltransistor vorgesehen, sondern die beiden als so dass die Diode 31 in der Sperrichtung vorgespannt wird. Stellglieder dienenden Transistoren 25,26 übernehmen Beim Nulldurchgang des Stroms kehrt sich die Stromrich-zugleich die Funktion der Stromregelung. Die Steuer- und 50 tung um, so dass ein Strom vom Kondensator 33 über den Regelschaltung 35 ist daher so ausgebildet, dass sie an ihren geöffneten Transistor 25 zum Schaltungspunkt 24 und von da Ausgängen 35c, 35d Steuersignale liefert, die in Abhängigkeit in der entgegengesetzten Richtung durch die Feldspule 21 von dem am Eingang 35b anliegenden Signal den über den und den Strommesswiderstand 22 nach Masse fliesst. Sobald jeweils geöffneten Transistor 25 oder 26 fliessenden Strom die Klemmenspannung des Kondensators 33 auf die Spanauf den gewünschten konstanten Wert regeln. ss nung an der Ausgangsklemme 30c gefallen ist, übernimmt Dies Schaltung arbeitet in folgender Weise: wieder das Netzteil die Stromlieferung. Bei diesem Umschalt-Beim einen Wert des am Eingang 35a anliegenden Taktsig- Vorgang ist somit der Kondensator 33 mit der Feldspule 21 zu nals gibt die Steuer- und Regelschaltung 35 am Ausgang 35c einem Schwingkreis zusammengeschaltet.

ein Signal ab, das den Transistor 25 stromführend macht, Auch bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform während sie gleichzeitig am Ausgang 35d ein Signal abgibt, 60 können die Stellglieder durch mechanische Schalter (z.B.

das den Transistor 26 sperrt. Demzufolge fliesst ein Gleich- Relaiskontakte) gebildet sein; in diesem Fall ist es jedoch ström von der Ausgangsklemme 30c des Netzteils 30 über die erforderlich, in jedem Längszweig der T-Schaltung einen

Diode 31 und den geöffneten Transistor 25 zum Schaltungs- zusätzlichen Stromregeltransistor vorzusehen.

punkt 24 und von da über die Feldspule 21 und den Strom- Ferner kann auch bei der Schaltung von Fig. 4 eine weitere messwiderstand 22 nach Masse. Der Kondensator 33 ist 6s Verkürzung der Umschaltzeit dadurch erreicht werden, dass dabei im wesentlichen auf die positive Spannung der die Ausgangsspannung des Netzteils während des Umschalt-Klemme 30c aufgeladen, abgesehen vom Spannungsabfall an Vorgangs vorübergehend erhöht wird. Dies geschieht durch der Diode 31. das vom Ausgang 35e der Steuer- und Regelschaltung 35 zum

655795

Steuereingang 30e des Netzteils 30 gelieferte Steuersignal.

Anstelle von Transistoren können auch andere Halbleiterschaltungselemente als Stellglieder Verwendung finden. Soweit es sich um Schaltungselemente handelt, die den Strom nur in einer Richtung übertragen können, ist ihnen jeweils eine Diode mit entgegengesetzter Polung parallelzuschalten. Diese Dioden können getrennte Schaltungselemente sein; bei Transistoren oder Thyristoren, die mit Substratdioden ausgebildet sind, können die Substratdioden diese Funktion übernehmen.

Bei allen dargestellten Ausführungsformen kann zwischen die Phasen mit gegenpoligem Magnetfeld eine feldfreie Phase 5 eingelegt werden, indem jeweils nach dem Schliessen der zuvor geöffneten Stellglieder die anderen Stellglieder durch die Steuer- und Regelschaltung erst nach einer Pause geöffnet werden.

b

3 Blatt Zeichnungen

Claims

655795 PATENTANSPRÜCHE 1. Anordnung zur Erzeugung magnetischer Gleichfelder wechselnder Polarität für die magnetisch-induktive Durchflussmessung mittels einer Feldspule, die über abwechselnd gesteuerte Stellglieder mit einer Gleichspannungsquelle verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass während der sich an die Umsteuerung der Stellglieder anschliessenden Umschaltzeit ein Kondensator mit der Feldspule zu einem von der Gleichspannungsquelle getrennten Schwingkreis verbunden ist und dass die Kapazität C des Kondensators in Abhängigkeit von der gewünschten Umschaltzeit At im wesentlichen den Wert C =

1

L-(n2/At2 + R2/4L2)

13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass jedes elektronische Schaltglied durch ein nur in einer Richtung stromführendes steuerbares Schaltelement und eine gegenparallel geschaltete Diode gebildet ist.

s 14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das steuerbare Schaltelement ein Transistor ist.

15. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das steuerbare Schaltelement ein Thyristor ist.

16. Anordnung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch io gekennzeichnet, dass die gegenparallel geschaltete Diode eine Substratdiode ist.

17. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch Mittel zum Erhöhen der Ausgangsspannung der Gleichspannungsquelle während der ls Umschaltzeit.

hat, wobei L die Induktivität und R der ohmsche Widerstand der Feldspule sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Feldspule in der ersten Diagonale einer Brückenschaltung liegt, an deren zweite Diagonale die Gleichspannungsquelle angeschlossen ist und in deren vier Brückenzweigen Stellglieder liegen, wobei die in einander diametral gegenüberliegenden Brückenzweigen liegenden Stellglieder paarweise abwechselnd stromführend gemacht und gesperrt v/erden, und dass der Kondensator parallel zu der zweiten Brückendiagonale geschaltet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Anschlusspunkt des Kondensators und der Gleichspannungsquelle ein Schaltglied eingefügt ist, das die Verbindung während der Umschaltzeit sperrt.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltglied eine Diode ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Anschlusspunkt des Kondensators und der Gleichspannungsquelle ein Stromregler eingefügt ist.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Klemme der Feldspule über je ein Stellglied mit den beiden Ausgangsklemmen einer Gleichspannungsquelle verbunden ist, die zwei zum Potential eines Bezugspunktes symmetrische Ausgangsspannungen liefert, dass die andere Klemme der Feldspule mit dem Bezugspunkt verbunden ist und dass je ein Kondensator einerseits am Bezugspunkt und andrerseits an der Verbindung zwischen einem Stellglied und der zugeordneten Ausgangsklemme der Gleichspannungsquelle angeschlossen ist.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Anschlusspunkt jedes Kondensators und der zugeordneten Ausgangsklemme der Gleichspannungsquelle ein Schaltglied eingefügt ist, das die Verbindung während der Umschaltzeit sperrt.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltglied eine Diode ist.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in jede Verbindung zwischen der Feldspule und einer Ausgangsklemme der Gleichspannungsquelle ein Stromregler eingefügt ist.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Stromregler durch das entsprechende Stellglied gebildet ist.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Stellglied durch einen mechanischen Kontakt gebildet ist.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Stellglied durch ein steuerbares elektronisches Schaltglied gebildet ist.