DD256567A5 - Durchflussmesseinrichtung fuer stroemende medien - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Durchflussmesseinrichtung fuer stroemende Medien, die ein in den Weg des stroemenden Mediums eingesetztes Rotameter enthaelt, wo die Lage eines im Messrohr des Rotameters angeordneten metallischen Schwebekoerpers zum Volumen des stroemenden Mediums proportional bestimmt ist. Dem Messrohr ist ein mehrere, am Messrohr uebereinander konzentrisch angeordneten Spulen aufweisender Fuehler angeschlossen, der mit einem mittels eines analogen Multiplexers gesteuerten Oszillators verbunden ist, dessen Ausgangssignal in eine durch einen Multiplexer-Oszillator gesteuerte Kippstufe gelangt, die die Adresse der Lage des Schwebekoerpers zyklisch erneuert in einen Adressenspeicher einschreibt. Im Interesse der Ablesbarkeit gelangt die Adresse abgetastet in einen weiteren Binaerspeicher, dessen Ausgang den entsprechenden Bereich eines programmierbaren Speichers steuert, der den anzuzeigenden Wert kodiert enthaelt. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung ν

Die Erfindung bezieht sich auf eine Durchflußmeßeinrichtung für strömende Medien, die ein im Weg des strömenden Mediums eingesetztes Rotameter enthält, wo die Lage eines im Meßrohr des Rotameters angeordneten metallischen Schwebekörpers zum Volumen des strömenden Mediums proportional bestimmt ist und dem Meßrohr ein mindestens eine Spule aufweisender Fühler und eine Meßelektronik angeschlossen sind.

Die erfindungsgemäße Durchflußmeßeinrichtung dient in erster Reihe zum Speichern und Anzeigen der momentan gemessenen Werte.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist eine weitbekannte Tatsache, daß neben den seit Jahrzehnten herrschenden mechanischen Methoden für Durchflußmessung ein immer stärker zunehmender Bedarf für moderne, eine automatische Ablesbarkeit sichernde Meßwandler besteht. Zum Fühlen der Lage eines in einem Meßrohr beweglich angeordneten, schwebenden Metallkörpers sind in der Praxis mehrere Lösungen bekannt. In den kapazitiven Meßwandlern verändert sich die Kapazität zwischen den an der Außenwand eines aus einem Isoliermaterial gefertigten Meßrohres ausgebildeten Kondensatorbelegen. Diese Veränderung dient als Ausgangssignal. Bei den Ultraschall-Meßwandlern geschieht eine Entfernungsbestimmung des Schwebekörpers von seiner unteren oder oberen Randlage durch die Laufzeitmessung der vom Schwebekörper reflektierten Ultrawellen. Eine solche Lösung istz.B. in der HU-A 162082 beschrieben.

Bei den bekannten optoelektronischen Ausführungsformen ist der Schwebekörper zwischen mindestens einer Lichtquelle und einem Lichtfühler angeordnet, und die momentane Lage des Schwebekörpers kann durch die Verarbeitung der Ausgangssignale der Lichtempfänger bestimmt werden. Eine solche Lösung ist in der HU-A 183092 dargestellt.

Bei den aus der DE-A 2719993, GB-A 2071336 und der HU-A 164769 bekannten magnetischen Ausführungen übt ein in dem Schwebekörper eingebauter Dauermagnet eine Wirkung auf die außerhalb der Meßrohrwand angeordneten magnetischen Fühler aus. Eine konkrete, praktische Ausführung dieses Meßprinzips stellt die Durchflußmeßeinrichtung „RE-tronic" dar.

Bei den bekannten induktiven Ausführungsformen ist das Meßrohr von einer Spule umfaßt, und auf den gemessenen Wert kann durch die Bestimmung der infolge der Bewegung des metallischen Schwebekörpers auftretenden Induktivitätsveränderung und des Verlustes geschlossen werden.

Die zuerst erwähnte Lösung hat den Nachteil, daß im oberen Abschnitt des Meßbereiches, wo die Entfernung zwischen dem Schwebekörper und den Kondensatorbelegen größer ist, ein zunehmender Meßfehler auftritt. Bei der Ultraschall-Ausführungsform verursacht die Temperaturveränderung des zu messenden Mediums einen zu beachtenden Fehler und auch das Messen angreifender Medien ist ungelöst.

In den optoelektrischen Meßeinrichtungen können lichtundurchlässige Medien, z. B. Milch oder eine Hypermanganlösung, nicht ausgewertet werden, zugleich können nur lichtdurchlässige Meßrohre verwendet werden.

In den magnetischen Ausführungen bedeuten die Veränderung der Koerzitivkraft des im Schwebekörper eingebauten Dauermagnets, ferner die schädliche Wirkung angreifender Medien eine begrenzte Verwendung. In den herkömmlichen induktiven, elektromagnetischen Lösungen kann die infolge des Schwebekörpers auftretende Induktivitätsveränderung nur bei einigen ferromagnetischen Materialien erfaßt werden, deren Korrosionsbeständigkeit schwer gesichert werden kann. Ein weiteres Problem bedeutet das Ausgleichen der verwendeten Brückenschaltungen im Falle einer thermischen Drift.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, vorgenannte Nachteile weitgehend zu vermeiden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Durchflußmeßeinrichtung zu schaffen, in welcher die Verbindung eines nicht ferromagnetischen, gegen angreifende Medien beständigen metallischen Schwebekörpers und eines Meßwandlers innerhalb des Meßbereiches genau bestimmt werden kann, ferner keine Rückwirkung auf den Schwebekörper auftritt, in einem breiten Meßbereich verwendet werden kann, ein für Fernbedienung geeignetes Ausgangssignal liefert und die Übertragungscharakteristik an die verschiedenen zu messenden Medien angepaßt und beliebig programmiert werden kann. " Die gestellte Aufgabe wurde mit einer Durchflußmeßeinrichtung für strömende Medien gelöst, die ein in den Weg des strömenden Mediums eingesetztes Rotameter enthält, wo die Lage eines im Meßrohr des Rotameters angeordneten metallischen Schwebekörpers zum Volumen des strömenden Mediums proportional bestimmt ist, und dem Meßrohr ein mindestens eine Spule aufweisender Fühler und eine Meßelektronik angeschlossen sind. Im Sinne der Erfindung weist der dem Meßrohr des Rotameters angeschlossene Fühler mehrere Spulen auf, die über einen analogen Multiplexer mit einem Oszillator als desssen Abstimmelemente verbunden sind. Ein Ausgang des Oszillators ist über einen Signalformer mit einem ersten Eingang eines Komparators verbunden, dessen Ausgang an einer retriggerbaren moriostabilen Kippstufe angeschlossen ist. Ein Ausgang dieser Kippstufe ist über einen Torkreis mit den Eingängen von zwei weiteren monostabilen Kippstufen verbunden, deren Ausgänge an einen Adressenspeicher und einen ersten Eingang eines Zählers angeschlossen sind. Der Adressenspeicher ist mit einem Binärspeicher verbunden, dessen Steuereingang am Ausgang eines Niederfrequenz-Oszillators angeschlossen ist, und der Binärspeicher ist mit einem Dateneingang eines programierbaren Speichers verbunden, dessen Steuereingang sowie ein Steuereingang einer Anzeigeeinheit mit einem Ausgang eines weiteren Multiplexers verbunden sind. Ein Eingang dieses Multiplexers, des Torkreises und der zweite Eingang des Zählers sind an einem Ausgang eines weiteren Oszillators angeschlossen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Einrichtung sind d.ie Spulen des Fühlers konzentrisch übereinander am Meßrohr des Rotameters angeordnet. Es ist ferner vorteilhaft, wenn im aktiven Bereich des Meßrohres des Rotameters mindestens 48 Spulen angeordnet sind.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Einrichtung sind die der Lage des Schwebekörpers des Rotameters entsprechenden Informationen in einem Adressenspeicher gespeichert, welcher in Zusammenwirkung mit dem Niederfrequenz-Oszillator am Dateneingang des Binärspeichers angeschlossen ist. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn die kodierten Ausgänge des programmierbaren Speichers mit den Eingängen der Anzeigeeinheit verbunden sind.

Die durch das Ausgangssignal des Multiplexeroszillators gesteuerte Kippstufe gibt die Adresse der Lage des Schwebekörpers zyklisch erneuert in einen Speicher ein. Im Interesse der Ablesbarkeit gelangt die Adresse abgetastet in einen weiteren Speicher, dessen Ausgang den entsprechenden Bereich eines programmierbaren Speichers steuert, der den anzuzeigenden Wert kodiert enthält. Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der erfindungsgemäßen Einrichtung liegt darin, daß die Einrichtung bei gleichen Meßrohr und gleichen Schwebekörper in Abhängigkeit von der im programmierbaren Speicher gespeicherten Information praktisch auf beliebig viele Medien geeicht werden kann.

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung wird anhand der ein Blockschema eines möglichen Ausführungsbeispiels der Erfindung darstellenden Zeichnung näher erläutert.

Die erfindungsgemäße Durchflußmeßeinrichtung weist einen Fühler 1 auf, dessen an einem nicht dargestellten Meßrohr eines Rotameters konzentrisch übereinander angeordnete Spulen 1 a...1 η an einem analogen Multiplexer 2 angeschlossen sind. Die Spulen 1 a... 1 η des Fühlers 1 bilden die Abstimmelemente eines Oszillators 9, dessen Ausgang über einen Signalformer 10 zum Signaleingang 11 a eines Komparators 11 geleitet ist. Der Ausgang des Komparators 11 ist an einer retriggerbaren monostabiien Kippstufe 12 angeschlossen, deren Ausgang über einen Torkreis 13 mit dem Eingang einer zweifachen monostabilen Kippstufe 14 verbunden ist. Ein Steuereingang 13a des Torkreises 13 ist mit dem Ausgang eines Multiplexer-Oszillators 15 verbunden, dessen Ausgang noch mit einem Steuereingang 8a eines zweiten Multiplexers 8 und mit einem ersten Steuereingang 3 a eines Zählers 3 verbunden ist. Je ein Ausgang der zweifachen monostabilen Kippstufe 14 ist an einem zweiten Steuereingang 3 b des

Zählers 3 und einem Steuereingang 4a eines Adressenspeichers 4 angeschlossen. Der Adressenspeicher 4 ist über seine Ausgänge mit den Dateneingängen eines Binärspeichers 5 verbunden, dessen Steuereingang 5a mit einem Ausgang eines Niederfrequenz-Oszillators 16 verbunden ist. Der Binärspeicher 5 ist über seine Ausgänge an einen programmierbaren Speicher 6 angeschlossen, dessen Steuereingänge 6s mit den Steuerausgängen 8s verbunden sind. Eine Anzeigeeinheit 7 ist sowohl mit dem programmierbaren Speicher 6 als auch mit dem Multiplexer 8 verbunden.

Währenddes Betriebes der Durchflußmeßeinrichtung verändert sich der Signalpegel in einer der Spulen 1 a...1 η des Fühlers in Abhängigkeit von der Lage des Schwebekörpers infolge des durch den metallischen Schwebekörper verursachten Verlustes, in erster Linie Wirbelstromverluste. Die im Ausgangssignal des Oszillators 9 erscheinende Viereckimpulsreihe steuert die retriggerbare monostabile Kippstufe 12 an. Das Ausgangssignal der durchgesteuerten oder zurückgesetzten Kippstufe 12 gelangt in den Torkreis 13, und dort wird mit dem Vierecksignal des Multiplexer-Oszillators 15 moduliert. Das so gesteuerte Ausgangssignal am Ausgang des Torkreises 13 zeigt das Vorhandensein des Schwebekörpers im Inneren der eben angeschlossenen Spule 1a...1 η an. Dieses Signal triggert die zweifache monostabile Kippstufe 14, die für die zeitgerechte Verzögerung der Rückstellung des Zählers 3 und des Schreibens des Adressenspeichers 4 sorgt. Der Multiplexer-Oszillator modifiziert den Zählerinhaltdes binären Zählers 3, der immer die Laufzeit der eben angeschlossenen Spule 1a... 1 η des Fühlers 1 als Adresse enthält. Diese Adresse steuert den analogen Multiplexer 2.

Die der momentanen Lage des Schwebekörpers entsprechende Adresse gelingt in Binärform und zyklisch erneuert in den Adressenspeicher 4. Im Interesse einer entsprechenden Ablesbarkeit gelangt diese Adresse, durch das Ausgangssignal des Niederfrequenzoszillators 16 abgetastet, in den Binärspeicher 5. Die Datenausgänge des Binärspeichers 5 adressieren den aktuellen Bereich des programmierbaren Speichers 6, der die anzuzeigenden Meßwerte in Siebensegment-Kode enthält. Die Anzeigeeinheit 7 und der programmierbare Speicher 6 werden mittels dem Multiplexer 8 gesteuert. Die erfindungsgemäße Durchflußmeßeinrichtung kann überall vorteilhaft verwendet werden. Ein besonders bevorzugtes Anwendungsgebiet ist das Messen und Regeln von strömenden Medien industrieller Prozesse, ferner jene Anwendungen, wo Messungen an schwer zugänglichen oder aus Sicherheitsgründen abgesperrten Stellen durchgeführt werden sollen. Ein besonderer Vorteil der Einrichtung liegt darin, daß sie im Gegensatz zu den bekannten und herkömmlichen Lösungen einen programmierbaren Speicher enthält, der eine Eichung der Einrichtung für praktisch beliebig viele verschiedene physische Parameter aufweisende und zu messende Medien bei einer gegebenen Meßrohr-und Schwebekörper-Geometrie ermöglicht.

Claims (5)

1. Durchflußmeßeinrichtung für strömende Medien, die ein in den Weg des strömenden Mediums eingesetztes Rotameter enthält, wo die Lage eines im Meßrohr des Rotameters angeordneten metallischen Schwebekörpers zum Volumen des strömenden Mediums proportional bestimmt ist und am Meßrohr ein mindestens eine Spule aufweisender Fühler und eine Meßelektronik angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Meßrohr des Rotameters angeschlossene Fühler (1) mehrere Spulen (1 a...1 n) aufweist, die über einen analogen Multiplexer (2) mit einem Oszillator (9) als dessen Abstimmelemente verbunden sind und ein Ausgang des Oszillators (9) über einen Signalformer (10) mit einem ersten Signaleingang (11a) eines Komparators (11) verbunden ist, dessen Ausgang an einer retriggerbaren monostabilen Kippstufe (12) angeschlossen ist, und der Ausgang der retriggerbaren monostabilen Kippstufe (12) über einen Torkreis (13) mit einem Ausgang einer zweifachen monostabilen Kippstufe (14) verbunden ist, deren Ausgänge an einem Steuereingang (4a) eines Adressenspeichers (4) und einem ersten Steuereingang (3a) eines Zählers (3) angeschlossen sind, dessen Datenaüsgänge mit Dateneingängen des analogen Multiplexers (2) und des Adressenspeichers (4) verbunden sind, und der Adressenspeicher (4) mit einem Binärspeicher (5) verbunden ist, dessen Steuereingang (5 a) am Ausgang eines Niederfrequenz-Oszillators (16) angeschlossen ist, und der Binärspeicher (5) mit Dateneingängen eines programmierbaren Speichers (6) verbunden ist, dessen Steuereingänge sowie Steuereingänge einer Anzeigeeinheit (7) mit Steuereingängen (8s) eines Multiplexers (8) verbunden sind und ein Steuereingang (8a) des Multiplexers (8), ein Steuereingang (13a) des Torkreises (13) und der zweite Steuereingang (3 b) des Zählers (3) an einem Ausgang eines Multiplexer-Oszillators (15) angeschlossen sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen (1 a...1 n) des Fühlers (1) konzentrisch übereinander am Meßrohr des Rotameters angeordnet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im aktiven Bereich des Meßrohres des Rotameters mindestens 48 Spulen (1 a...1 n) angeordnet sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der die der Lage des Schwebekörpers des Rotameters entsprechende Information enthaltende Adressenspeicher (4) in Zusammenwirkung mit dem Niederfrequenz-Oszillator (16) an Dateneingängen des Binärspeichers (5) angeschlossen ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die kodierten Ausgänge des programmierbaren Speichers (6) mit den Eingängen der Anzeigeeinheit (7) verbunden sind.