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 DESCRIPTION

Anordnung zum Messen des Mittelwertes von physikalischen Grössen von in einem Kanal strömenden Medien. Arrangement for measuring the mean value of physical quantities of media flowing in a channel.

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. In air conditioning systems, air that is supplied to air-conditioned rooms is conditioned so that it has the specified temperature and humidity. For this purpose, temperature and humidity in ducts often have to be measured in which the air condition and the flow velocity are not constant over the duct cross-section. This is especially the case behind mixing chambers in which outside and exhaust air are mixed. Similar problems generally arise when measuring the mean value of physical quantities of media flowing in a channel. The arrangement of several sensors distributed over the cross-section of the channel and the formation of the mean value of their output signals generally does not give a result with sufficient accuracy if the flow velocity is not constant over the cross-section.

Der vorliegenden Erfindung Ilcgr die Aufgabe zugrunde, eine The present invention based on the task Ilcgr

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. To provide an arrangement according to the preamble of claim 1, with which the mean value of a physical quantity of a medium flowing in a channel can be measured with great accuracy even if the flow velocity and state of the medium are not the same across the channel cross-section.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe bei obengenannter Anordnung mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Massnahmen gelöst. According to the invention, this object is achieved with the above arrangement with the measures specified in the characterizing part of claim 1.

In Luftaufbereitungsanlagen kann der so gebildete Mittelwert als Istwert zur Regelung des Zustandes der dem klimatisierten ■ Raum zugeführten Luft dienen. In air conditioning systems, the mean value thus formed can serve as an actual value for regulating the state of the air supplied to the air-conditioned room.

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. If the temperature of a flowing medium is to be measured, the combination of a heated and an unheated temperature-dependent resistor is expediently used as the measuring sensor. The resistance of the unheated temperature-dependent resistor is a measure of the temperature; the heating current and the temperature difference between the two temperature-dependent resistors is a measure of the flow rate. The temperature-dependent resistors are expediently heated with constant current. To measure the temperature and humidity of flowing air, the combination of heated and unheated temperature-dependent resistance can be supplemented with a humidity meter.

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. Since the flow velocities are measured over the cross-section of the channel, the calculation circuit can also form the mean flow velocity V = (vi + v2 + ... + vn) / n and thus also the volume flow according to the formula D = F • V, with F the channel cross section is designated.

Erfindungsgemäss sind die Messfühler gleichmässig über den Kanalquerschnitt verteilt, d. h. sie liegen jeweils in der Mitte von gleichen Teilflächen gleicher Grösse und Form. According to the invention, the sensors are evenly distributed over the channel cross-section. H. they are in the middle of the same partial areas of the same size and shape.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, werden im folgenden die Erfindung sowie weitere Ausgestaltungen und Ergänzungen näher beschrieben und erläutert. The invention and further refinements and additions are described and explained in more detail below with reference to the drawing, in which an exemplary embodiment is shown.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 die Anordnung des Ausführungsbeispiels in einer Klimaanlage; Figure 1 shows the arrangement of the embodiment in an air conditioner.

Fig. 2 die prinzipielle Anordnung von Messfühlern in einem Kanal; 2 shows the basic arrangement of sensors in a channel;

Fig. 3 ein Schaltbild des Ausführungsbeispiels. Fig. 3 is a circuit diagram of the embodiment.

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. In FIG. 1, RA denotes a room to be air-conditioned, to which conditioned air is supplied from a mixing chamber MK via a duct 2. Part of the exhaust air from the room RA is mixed in the mixing chamber MK with fresh air supplied via a line 1 and brought to the desired temperature and humidity. The air emerging from the mixing chamber is generally not homogeneous with regard to temperature and humidity, and the flow velocity is also not uniform within channel 2. A sensor arrangement MFA is therefore provided which contains several temperature, humidity and flow velocity sensors and from whose output signals the mean values of temperature and humidity are formed in a controller RE with a computing unit. The control signals are fed to the mixing chamber MK.

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 Fig. 2 illustrates the sensor arrangement MFA and its installation in the air duct. In the exemplary embodiment, it consists of nine sensors MF1, MF2 ... MF9, each consisting of a combination of a temperature, a humidity and a flow sensor. They are evenly distributed over the cross-section of the channel, so that the sensors are located in the middle of partial areas of the same size across the cross-section. Their three output signals are t, for temperature, Si for humidity and Vj for flow velocity

1 1

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

674 418 674 418

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. TH22; TH31, TH32, one of which, THi2, is unheated and the other, THil, is heated. For this purpose, in the exemplary embodiment it is provided with a separate heating winding W1, W2, W3. The heating windings are connected in series and are fed by a current source II with a constant current. Instead, a heated current can be applied to the heated sensors themselves. A separate heating winding is then not necessary.

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- The temperature-dependent resistors are connected in series io and a current flows through them, which is supplied by a constant current source 12. They are arranged in the air flow so that the resistance values of the temperature-dependent resistors THi2 are a measure of the temperature of the air flowing around them, while the resistance differences between the resistors THi2 and THil are a measure of the flow Sensors are closed. To measure the resistance values, the order is not equal, so this can be done in the formulas of the respective voltage drop via two switches of a measuring point

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 are taken into account in that the products ti; v; or si; v; len selectors MS on an analog-to-digital converter ADU with the factors corresponding to the sizes of the partial areas to which the computing unit CP is connected. 2o which saves the incoming values first and then after

Ferner wird die mittlere Strömungsgeschwindigkeit V berech- den oben angegebenen Formeln verarbeitet. Furthermore, the mean flow velocity V is processed in the formulas given above.

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- net: V = (V! -I-V2 + • • • + vs) / 9 and the volume flow D = F • V, The humidity sensors are not shown in Fig. 3. Your where F is the channel cross section. Output signals are, however, corresponding to those of the temperature

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. Fig. 3 shows the electrical circuit of the temperature and tur sensors via the measuring point switch MS to the analog flow sensor. Each sensor MF1, MF2, MF3 ... contains 25 digital converters connected and two temperature-dependent resistors THil, TH12; TH21, processed.

der Recheneinheit des_Reglers RE zugeführt, die daraus die mittlere Temperatur T nach folgender Formel bildet: fed to the computing unit of the controller RE, which uses them to form the average temperature T according to the following formula:

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

T = I T = I

Vi+V2+ ... +v9 Vi + V2 + ... + v9

Die mittlere Feuchte rechnet sich entsprechend: The average humidity pays off accordingly:

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

S = S =

V1+V2+ ... +V9 V1 + V2 + ... + V9

M M

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

674 418 PATENT CLAIMS

1. Arrangement for measuring the mean value of physical quantities, in particular temperature and humidity, of media flowing in a channel, in particular air, with a plurality of sensors distributed uniformly over the channel cross section, characterized in that the sensors (MF1, MF2 ...) Are so are designed so that they each emit the signals X !, x2, ..., x ") corresponding to the physical quantity x and signals V!, V2, .. v") corresponding to the flow velocity v, and that a computing unit (CP ) is available, which forms the mean x of the physical quantity x from the signals of the n sensors according to the following formula:

xrvj = + x2-v2 + ... + x "-vn

X =

V; + V2 + ... + v "

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that for measuring the temperature of flowing media, the sensors (MF1, MF2, MF3 ...) each of a heated temperature-dependent resistor (TH11, TH21, TH31) and a non-heated temperature-dependent resistor ( TH12, TH22, TH32) exist, the resistance value of the unheated temperature-dependent resistor being a measure of the temperature and the heating current and the temperature difference being a measure of the flow rate.

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the temperature-dependent resistor is heated with a constant current.

4. Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the computing unit (CP) is designed such that it from the corresponding to the flow rate v n signals Vj the average flow rate V according to the formula

V = (v2 + v2 + ... + v „) / n forms.

5. Arrangement according to claim 4, characterized in that the computing unit (CP) is designed such that the volume flow D according to the formula

D = F • V

is formed, where F means the channel cross section.