CH674418A5

CH674418A5 -

Info

Publication number: CH674418A5
Application number: CH457287A
Authority: CH
Inventors: Edmund Linzenkirchner
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1986-12-08
Filing date: 1987-11-25
Publication date: 1990-05-31
Also published as: DE3641909A1

Description

BESCHREIBUNG

Anordnung zum Messen des Mittelwertes von physikalischen Grössen von in einem Kanal strömenden Medien.

In Klimaanlagen wird Luft, die klimatisierten Räumen zugeführt wird, so aufbereitet, dass sie vorgegebene Temperatur und Feuchte hat. Hierzu müssen häufig Temperatur und Feuchte in Kanälen gemessen werden, in denen der Luftzustand und die Strömungsgeschwindigkeit über dem Kanalquerschnitt nicht konstant sind. Dies ist vor allem hinter Mischkammern der Fall, in denen Aussen- und Abluft gemischt werden. Ähnliche Probleme treten allgemein beim Messen des Mittelwertes von physikalischen Grössen von in einem Kanal strömenden Medien auf. Die Anordnung von mehreren über den Querschnitt des Kanals verteilten Messfühlern und die Bildung des Mittelwertes von deren Ausgangssignalen ergibt in der Regel kein Ergebnis mit ausreichender Genauigkeit, wenn die Strömungsgeschwindigkeit über dem Querschnitt nicht konstant ist.

Der vorliegenden Erfindung Ilcgr die Aufgabe zugrunde, eine

Anordnung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, mit der der Mittelwert einer physikalischen Grösse eines in einem Kanal strömenden Mediums auch dann mit grosser Genauigkeit gemessen werden kann, wenn Strömungsgeschwindigkeit und Zustand des Mediums über rlem Kanalquerschnitt nicht gleich sind.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe bei obengenannter Anordnung mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Massnahmen gelöst.

In Luftaufbereitungsanlagen kann der so gebildete Mittelwert als Istwert zur Regelung des Zustandes der dem klimatisierten ■ Raum zugeführten Luft dienen.

Soll die Temperatur eines strömenden Mediums gemessen werden, dann wird als Messfühler zweckmässig die Kombination eines beheizten und eines unbeheizten temperaturabhängigen Widerstandes verwendet. Der Widerstand des unbeheizten temperaturabhängigen Widerstandes ist ein Mass für die Temperatur ; der Heizstrom und die Temperaturdifferenz zwischen den beiden temperaturabhängigen Widerständen ist ein Mass für die Strömungsgeschwindigkeit. Zweckmässig werden die temperaturabhängigen Widerstände mit konstantem Strom beheizt. Zum Messen von Temperatur und Feuchte von strömender Luft kann die Kombination aus beheiztem und unbeheiztem temperaturabhängigem Widerstand mit einem Feuchtemesser ergänzt werden.

Da über den Querschnitt des Kanals verteilt die Strömungsgeschwindigkeiten gemessen werden, kann die Rechenschaltung zusätzlich die mittlere Strömungsgeschwindigkeit V = (vi+v2+... +vn)/n und damit auch den Volumenstrom nach der Formel D = F • V bilden, wobei mit F der Kanalquerschnitt bezeichnet ist.

Erfindungsgemäss sind die Messfühler gleichmässig über den Kanalquerschnitt verteilt, d. h. sie liegen jeweils in der Mitte von gleichen Teilflächen gleicher Grösse und Form.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, werden im folgenden die Erfindung sowie weitere Ausgestaltungen und Ergänzungen näher beschrieben und erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 die Anordnung des Ausführungsbeispiels in einer Klimaanlage;

Fig. 2 die prinzipielle Anordnung von Messfühlern in einem Kanal;

Fig. 3 ein Schaltbild des Ausführungsbeispiels.

In Fig. 1 ist mit RA ein zu klimatisierender Raum bezeichnet, dem aufbereitete Luft aus einer Mischkammer MK über einem Kanal 2 zugeführt wird. EinTeil der Abluft des Raumes RA wird in der Mischkammer MK mit über eine Leitung 1 zugeführter Frischluft gemischt und auf die gewünschte Temperatur und Feuchte gebracht. Die aus der Mischkammer austretende Luft ist im allgemeinen hinsichtlich Temperatur und Feuchte nicht homogen, auch die Strömungsgeschwindigkeit ist innerhalb des Kanals 2 nicht einheitlich. Es ist daher eine Messfühleranordnung MFA vorgesehen, die mehrere Temperatur-, Feuchte- und Strömungsgeschwindigkeitsfühler enthält und aus deren Ausgangssignalen die Mittelwerte von Temperatur und Feuchte in einem Regler RE mit einer Recheneinheit gebildet werden .Die Stellsignale werden der Mischkammer MK zugeführt.

Fig. 2 veranschaulicht die Messfühleranordnung MFA und ihren Einbau in den Luftkanal. Sie besteht im Ausführungsbeispiel aus neun Messfühlern MF1,MF2 ... MF9, die jeweils aus der Kombination eines Temperatur-, eines Feuchte- und eines Strömungsfühlers bestehen. Sie sind gleichmässig über den Querschnitt des Kanals verteilt, so dass die Messfühler jeweils in der Mitte von gleich grossen Teilflächen des Querschnittes liegen. Ihre jeweils drei Ausgangssignale t,für die Temperatur, Si für die Feuchte und Vj für die Strömungsgeschwindigkeit werden

1

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

674 418

TH22; TH31, TH32, von denen der eine, THi2, unbeheizt und der andere, THil, beheizt ist. Hierzu ist er im Ausführungsbeispiel mit einer gesonderten Heizwicklung W1, W2, W3 versehen. Die Heizwicklungen sind in Reihe geschaltet und werden von 5 einer Stromquelle II mit einem konstanten Strom gespeist. Statt dessen können die beheizten Messfühler auch selbst mit einem Heizstrom beaufschlagt werden. Eine getrennte Heizwicklung ist dann nicht erforderlich.

Die temperaturabhängigen Widerstände sind in Reihe io geschaltet und werden von einem Strom durchflössen, den eine Konstantstromquelle 12 liefert. Sie sind im Luftstrom angeordnet, so dass die Widerstandswerte der temperaturabhängigen Widerstände THi2 ein Mass für die Temperatur der sie umströmenden Luft sind, während die Widerstandsdifferenzen zwi-15 sehen den Widerständen THi2, THil ein Mass für die Strömungs-Sind die einzelnen Teilflächen, denen die Messfühler zuge- geschwindigkeiten sind. Zum Messen der Widerstandswerte wird ordnet sind, nicht gleich gross, so kann dies in den Formeln der jeweilige Spannungsabfall über zwei Schalter eines Messstel-

dadurch berücksichtigt werden, dass die Produkte ti; v; bzw. si; v; lenwählers MS auf einen Analog-Digital-Umsetzer ADU mit den Grössen der Teilflächen entsprechenden Faktoren multi- geschaltet, an den die Recheneinheit CP angeschlossen ist, pliziert werden. 2o welche die eingehenden Werte zunächst speichert und dann nach

Ferner wird die mittlere Strömungsgeschwindigkeit V berech- den oben angegebenen Formeln verarbeitet.

net: V = (V!-I-V2+ • • • +vs)/9 und der Volumenstrom D = F • V, Die Feuchtefühler sind in Fig. 3 nicht eingezeichnet. Ihre wobei F der Kanalquerschnitt ist. Ausgangssignale werden aber entsprechend denen der Tempera-

Fig. 3 zeigt die elektrische Schaltung der Temperatur- und turfühler über den Messstellenschalter MS auf den Analog-Strömungsfühler. Jeder Messfühler MF1, MF2, MF3... enthält 25 Digital-Umsetzer geschaltet und in der Recheneinheit CPverar-zwei temperaturabhängige Widerstände THil, TH12; TH21, beitet.

der Recheneinheit des_Reglers RE zugeführt, die daraus die mittlere Temperatur T nach folgender Formel bildet:

_ ti-Vi + t2-V2+ . . . +tg-V9

T = I

Vi+V2+ ... +v9

Die mittlere Feuchte rechnet sich entsprechend:

Sl'Vi+S2-V2+ . . . +S9"V9

S =

V1+V2+ ... +V9

M

1 Blatt Zeichnungen

Claims

674 418 PATENTANSPRÜCHE

1. Anordnung zum Messen des Mittelwertes von physikalischen Grössen, insbesondere Temperatur und Feuchte, von in einem Kanal strömenden Medien, insbesondere Luft, mit mehreren über den Kanalquerschnitt gleichmässig verteilten Messfühlern, dadurch gekennzeichnet, dass dien Messfühler (MF1, MF2.. .)so ausgebildet sind,dass sie jeweils die derphysikali-schen Grösse x entsprechenden Signale X!, x2,..., x„) und der Strömungsgeschwindigkeit v entsprechende Signale V!,V2,.. v„) abgeben, und dass eine Recheneinheit (CP) vorhanden ist, welche aus den Signalen der n Messfühler den Mittelwert x der physikalischen Grössse x nach folgender Formel bildet:

xrvj =+x2-v2+... +x„-vn

X =

V;+V2+ ... +v„

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Messen der Temperatur von strömenden Medien die Messfühler (MF1, MF2, MF3...) jeweils aus einem beheizten temperaturabhängigen Widerstand (TH11, TH21, TH31) und einem nicht beheizten temperaturabhängigen Widerstand (TH12, TH22, TH32) bestehen, wobei der Widerstandswert des unbeheizten temperaturabhängigen Widerstandes ein Mass für die Temperatur und der Heizstrom und die Temperaturdifferenz ein Mass für die Strömungsgeschwindigkeit ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der temperaturabhängige Widerstand mit einem konstanten Strom geheizt ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (CP) so ausgebildet ist, dass sie aus den der Strömungsgeschwindigkeit v entsprechenden n Signalen Vj die mittlere Strömungsgeschwindigkeit V nach der Formel

V = (v2+v2+... +v„)/n bildet.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (CP) so ausgebildet ist, dass der Volumenstrom D nach der Formel

D = F • V

gebildet wird, wobei F den Kanalquerschnitt bedeutet.