DE1118063B

DE1118063B - Quantity measuring device

Info

Publication number: DE1118063B
Application number: DESCH19509A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Adolf Kruessmann
Original assignee: Schoppe and Faeser GmbH
Current assignee: Schoppe and Faeser GmbH
Priority date: 1956-02-02
Filing date: 1956-02-02
Publication date: 1961-11-23

Description

Mengenmeßeinrichtung Es ist bekannt, Differenzdruckmesser von Mengenmeßeinrichtungen mit angekuppelten induktiven Ferngebern zur Fernübertragung von Meßwerten proportional dem Differenzdruck zu benutzen und als Empfänger motorgetriebene, mit Nullverstärker ausgerüstete Nachlaufwerke zu verwenden, wobei die Radizierung mittels Kurvenscheiben erfolgt. Ferner sind sogenannte Stromwaagen bekanntgeworden, welche die mechanischen Meßkräfte an Membranen oder Faltenbälgen unmittelbar mittels elektrischen Dynamometersystemen kompensieren, welche aus Verstärkern gespeist werden, so daß der Ausgangsstrom oder die Ausgangs spannung dieser Verstärker ein Maß für die Menge selbst ist.Quantity measuring device It is known to use differential pressure meters of quantity measuring devices with coupled inductive remote transmitters for remote transmission of measured values proportionally to use the differential pressure and as a receiver motor-driven, with zero amplifier To use equipped trailing drives, the root extraction by means of cam disks he follows. Furthermore, so-called current balances have become known, which the mechanical Measuring forces on diaphragms or bellows directly by means of electrical dynamometer systems compensate, which are fed from amplifiers, so that the output current or the output voltage of these amplifiers is a measure of the quantity itself.

Demgemäß geht die Erfindung aus von einer an sich bekannten Mengenmeßeinrichtung mit je einem auf der Geber- und Empfangsseite vorgesehenen gleichartigen induktiven Ferngeber, von denen der geberseitige mit einem mechanischen Differenzdruckmesser und der empfangsseitige mit einem Stellsystem quadratischer Charakteristik gekoppelt ist, und mit einem von der Spannungsdifferenz beider induktiver Ferngeber beeinflußten Verstärker, dessen Ausgang das Stellsystem im Sinne einer Nachführung des empfangsseitigen Ferngebers an die Meßbewegung des Differenzdruckmessers speist. Die Erfindung besteht darin, daß als empfangsseitiges Stellsystem mit quadratischer Charakteristik ein elektrisches Meßsystem mit ausschlagabhängiger Rückstellkraft dient, welches unter der Einwirkung seiner Auslenkung nach vollzogenem Abgleich am Verstärkereingang eine von der Meßgröße abhängige Restspannung einstellt, die im Ausgangskreis des Verstärkers einen Strom entsprechender Größe zur Folge hat. Accordingly, the invention is based on a quantity measuring device known per se with one inductive of the same type provided on the transmitter side and one on the receiver side Teletransmitters, of which the transmitter-side with a mechanical differential pressure meter and the receiving side is coupled with an adjusting system with a quadratic characteristic is, and with one influenced by the voltage difference between the two inductive teletransmitters Amplifier, the output of which the control system in the sense of a tracking of the receiving side Remote transmitter feeds the measuring movement of the differential pressure meter. The invention exists in that as a receiving-side control system with a quadratic characteristic electrical measuring system with deflection-dependent restoring force, which is used under the effect of its deflection after the calibration has been completed at the amplifier input a residual voltage dependent on the measured variable is set, which is in the output circuit of the Amplifier results in a current of a corresponding size.

Die Erfindung stellt eine Kombination der beiden eingangs erwähnten bekannten Meßeinrichtungen dar. The invention represents a combination of the two mentioned at the outset known measuring devices.

Von der erstgenannten wird das Prinzip der Spannungskompensation der vom geberseitigen und empfängerseitigen induktiven Ferngeber gelieferten Spannungen übernommen, deren Differenz in üblicher Weise einen Verstärker speist. Im Ausgangskreis dieses Verstärkers fließt jedoch unabhängig von den Widerständen dieses Kreises ein Stromwert, der lediglich abhängig ist von der Meßgröße. Bezüglich dieses Teiles wird also Gebrauch gemacht von einer charakteristischen Eigenschaft der Stromwaagenmeßeinrichtung.The principle of voltage compensation is derived from the former Voltages supplied by the transmitter-side and receiver-side inductive remote transmitter taken over, the difference of which feeds an amplifier in the usual way. In the starting circle however, this amplifier flows independently of the resistances of this circuit a current value that is only dependent on the measured variable. Regarding this part use is therefore made of a characteristic property of the current balance measuring device.

Durch diese Kombination wird es möglich, auf die motorische Verstellung der erstgenannten bekannten Einrichtung und auf das Waagebalkensystem der an zweiter Stelle erwähnten bekannten Einrichtung zu verzichten, indem als Empfänger lediglich ein Meßsystem mit quadratischer Charakteristik verwendet wird, dessen Stellkraft zur Herbeiführung der Spannungskompensation ausgenutzt wird. Auf diese Weise wird ein mechanisch und elektrisch besonders einfacher Aufbau der Meßeinrichtung erzielt.This combination makes it possible to use the motorized adjustment the first known device and on the balance beam system of the second Place mentioned known device to waive by as a recipient only a measuring system with a quadratic characteristic is used is, its force is used to bring about the voltage compensation. That way will a mechanically and electrically particularly simple construction of the measuring device is achieved.

Bild 1 zeigt schematisch den Aufbau einer derartigen Mengenmeßeinrichtung. Der Differenzdruckmesser 1 enthält z. B. eine metallische Membran 2, welche den Eisenkern 3 des Differentialtransformators 4 bewegt. Die Primärspule 5 dieses Differentialtransformators 4 wird vom Netz gespeist. Die Hubbewegungen des Eisenkems 3 sind bei geeigneter Ausbildung der Membran mit außerordentlicher Exaktheit proportional dem Differenzdruck selbst. Figure 1 shows schematically the structure of such a quantity measuring device. The differential pressure meter 1 contains z. B. a metallic membrane 2, which the Iron core 3 of the differential transformer 4 moves. The primary coil 5 of this differential transformer 4 is fed from the grid. The lifting movements of the iron core 3 are suitable Formation of the membrane with extraordinary precision proportional to the differential pressure self.

Die in der Sekundärspule 6 induzierte Spannung wird zum Empfänger über zwei Adern 7 fernübertragen, und im Empfänger mit der induzierten Spannung des Kompensations-Differential-Transformators 8 verglichen. Die Erregerwicklung dieses Differentialtransformators 8 liegt in Reihe mit der Erregung des Geber-Differential-Transformators 4, so daß Temperaturunterschiede an den beiden Differentialtransformatoren keine Meßwertfälschungen bewirken können. Die induzierte Spannung des Empfänger-Differential-Transformators 8 kann mit Hilfe des Justierpotentiometers 9 in beliebiger Weise von 0 bis 1000/au abgegriffen werden. Die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Differentialtransformatoren wird dem Eingang des Verstärkers 10 zugeführt, der die Wechselspannung in eine Gleichspannung oder in Gleichstrom großer Leistung umwandelt. Dieser Verstärker kann mit elektronischen Röhren oder magnetischen Verstärkereinheiten oder mit Transistoren ausgeführt sein. Der Ausgangsstrom des Verstärkers 10 speist die beiden hintereinandergeschalteten Wicklungen des Dynamometers 11 (Tauchspuldynamometer) und erzeugt an der Luftspule dieses Dynamometers eine Kraft, die streng quadratisch mit dem elektrischen Strom anwächst. Da dieser Dynamometer mit Hilfe der Feder 12 linear gefesselt ist, ergibt sich ein quadratisches Verhältnis zwischen dem Hub der Dynamometer-Luftspule und dem eingespeisten Gleichstrom. Daraus ergibt sich, daß z. B. zur Erzeugung eines Hubes von 1 lelo des Eisenkernes des Empfänger-Differential-Transformators 8 ein Stromanteil von 10 <>10 des maximalen Stromes erforderlich ist und bei Erzeugung eines Weges von 1000/o ein Strom von 100 100°/o. Der elektrische Gleichstrom im Dynamometer ist also unter der Voraussetzung, daß der Differenzdruckmesser an eine übliche Blende in einer Rohrleitung angeschlossen ist, ein Maß für den Flüssigkeitsstrom in der Rohrleitung. Es ist verhältnismäßig leicht, die Feder 12 so auszubilden, daß sie temperaturunabhängig ist, so daß die gesetzmäßige, quadratische Funktion des Dynamometers nicht durch Temperatureffekte gestört wird. Da die erforderlichen Hubbewegungen am Differentialtransformator8 nur Bruchteile eines Millimeters zu betragen brauchen, befindet sich auch bei geeigneter Konstruktion des Dynamometers die Luftspule immer in einem homogenen Feld, so daß auch von dieser Seite die vorerwähnte quadratische Gesetzmäßigkeit nicht gestört wird. Netzspannungsänderungen wirken auf den Differentialtransformator 4 in gleicher Weise wie auf den Differentialtransformator8 aus, so daß bei Spannungsdifferenz Null oder nahe Null keine Störungen des Meßwertes durch Netzspannungsschwankungen erfolgen können. Das gleiche gilt für Netzfrequenzschwankungen. Der Verstärker 10 wird mit einer solchen Empfindlichkeit ausgestattet, daß er bei Differenzspannungen von weniger als 1 °/oo der maximalen Empfängerspannung an 8 bereits ausgesteuert ist und seine maximale Ausgangsleistung erzwungen wird. Auf diese Weise ist es möglich, die Mengenmessung zu einer außerordentlichen Exaktheit zu bringen, die nur durch das Hystereseverhalten des Erregereisens am Dynamometer 11 begrenzt wird.The voltage induced in the secondary coil 6 becomes the receiver remotely transmitted via two wires 7, and in the receiver with the induced voltage of the compensation differential transformer 8 compared. The excitation winding this differential transformer 8 is in series with the excitation of the transmitter differential transformer 4, so that there are no temperature differences between the two differential transformers Can cause falsification of measured values. The induced voltage of the receiver differential transformer 8 can be adjusted in any way from 0 to 1000 / au with the aid of the adjustment potentiometer 9 be tapped. The voltage difference between the two differential transformers is fed to the input of the amplifier 10, which converts the AC voltage into a DC voltage or converted into direct current of high power. This amplifier can work with electronic Tubes or magnetic amplifier units or with transistors. The output current of the amplifier 10 feeds the two series-connected Windings of the dynamometer 11 (moving coil dynamometer) and generated on the air core coil this dynamometer has a force that is strictly quadratic with the electric Electricity grows. Since this dynamometer is tied linearly with the help of the spring 12, there is a quadratic ratio between the stroke of the dynamometer air-core coil and the fed-in direct current. It follows that, for. B. to generate a Stroke of 1 lelo of the iron core of the receiver differential transformer 8 a Current share of 10 <> 10 of the maximum current is required and when generating a path of 1000 / o, a flow of 100-100 ° / o. The electrical direct current im Dynamometer is therefore provided that the differential pressure meter is connected to a usual orifice is connected in a pipeline, a measure of the liquid flow in the pipeline. It is relatively easy to design the spring 12 so that it is independent of temperature, so that the lawful, quadratic function of the dynamometer is not disturbed by temperature effects. Because the required Stroke movements on the differential transformer8 are only a fraction of a millimeter need be, is also with a suitable construction of the dynamometer the air-core coil always in a homogeneous field, so that also from this side the aforementioned quadratic law is not disturbed. Mains voltage changes take effect on the differential transformer 4 in the same way as on the differential transformer 8 off, so that if the voltage difference is zero or close to zero, there are no disturbances in the measured value can be caused by mains voltage fluctuations. The same applies to mains frequency fluctuations. The amplifier 10 is provided with such a sensitivity that it can with Differential voltages of less than 1% of the maximum receiver voltage at 8 is already controlled and its maximum output power is enforced. on In this way it is possible to measure the quantity with an extraordinary degree of accuracy to bring that only through the hysteresis behavior of the excitation iron on the dynamometer 11 is limited.

In den Ausgangs stromkreis des Verstärkers können beliebige Meßmittel eingefügt werden, z. B. Durchspulanzeiger 13 oder Drehspulschreiber 14 oder Gleichstromzählermotoren 15, die alle von dem gleichen eingeprägten Strom durchflossen werden. Any measuring equipment can be used in the output circuit of the amplifier be inserted, e.g. B. through-coil indicator 13 or moving-coil recorder 14 or DC meter motors 15, which are all traversed by the same impressed current.

Für Regelungszwecke ist es möglich, in den Verstärker-Ausgangskreis zusätzlicheWiderstände 16 einzufügen, deren Spannungsabfälle ein lineares Maß für die gemessene Menge darstellt. For control purposes it is possible to use the amplifier output circuit insert additional resistors 16 whose voltage drops are a linear measure for represents the measured amount.

Weiterhin kann die Bewegung des Empfängersystems auch noch unmittelbar zur Anzeige des Differenzdruckes oder der Menge benutzt werden. Dies ist durch den Zeiger 17 angedeutet, der gegebenenfalls noch über Zwischenhebel zur Vergrößerung der Übersetzung betätigt werden kann. Furthermore, the movement of the receiver system can also be immediate can be used to display the differential pressure or the quantity. This is through the Pointer 17 indicated, which may also have an intermediate lever for enlargement the translation can be operated.

Bild 2 stellt eine andere mögliche Variante des Empfängers dar, der sich von dem Empfänger nach Bild 1 dadurch unterscheidet, daß statt des Dynamometers ein aus dem Lautsprecherbau bekanntes Tauchspulensystem 18 mit Permanentmagnet verwendet wird. Es ist dann die an der Tauchspule erzeugte Kraft proportional dem durchfließenden Gleichstrom. Bildet man jedoch die Gestängeverbindung zum Empfänger-Differential-Transformator 8 in geeigneter Weise aus (Pythagorassatz), so ist bei Winkeln z <200 eine auf innerhalb 1 1°/oo exakte Abhängigkeit zwischen dem Tauchspulhub und dem Eisenkernweg gegeben, so daß auch mit dieser Empfängereinrichtung eine Radizierung ermöglicht wird. Figure 2 shows another possible variant of the receiver, the differs from the receiver according to Figure 1 in that instead of the dynamometer a moving coil system 18 known from loudspeaker construction with a permanent magnet is used will. The force generated at the plunger coil is then proportional to the force flowing through it Direct current. However, if you form the linkage connection to the receiver differential transformer 8 in a suitable manner (Pythagorean theorem), at angles z <200 one is open within 1 1 ° / oo exact dependency between the moving winding stroke and the iron core travel given, so that root extraction is also possible with this receiver device will.

Der Vorteil dieser Empfängereinrichtung nach Bild 2 gegenüber der Empfängereinrichtung nach Bild 1 ist der, daß die Zeitkonstante dieses Empfängers um fast zwei Größenordnungen besser ist, da die Induktivität des Dynamometers durch Wegfall der Erregerspule für den Topfmagneten wesentlich kleiner ist als bei dem System nach Bild 1. The advantage of this receiver device according to Figure 2 over the Receiver device according to Figure 1 is that the time constant of this receiver by almost two orders of magnitude better, since the inductance of the dynamometer is through Elimination of the excitation coil for the pot magnet is much smaller than that System according to Figure 1.

Gleichzeitig sind die von der Tauchspule des Permanentsystems in Bild 2 abgegebenen Tauchspulkräfte, bezogen auf den jeweils durchfließenden Strom, wesentlich größer, so daß ein entsprechend vergrößerter Anteil an Meßenergie für die Speisung der Meßgeräte zur Verfügung steht. Auch hier kann die Bewegung der Tauchspule durch einen Zeiger 17 direkt angezeigt werden. Es ergibt sich dann eine lineare Skala für die Menge. At the same time, those from the moving coil of the permanent system are in Fig. 2 emitted moving coil forces, related to the current flowing through, much larger, so that a correspondingly larger proportion of measurement energy for the supply of the measuring devices is available. Again, the movement of the Plunger coil can be displayed directly by a pointer 17. Then there is one linear scale for the crowd.

Ferner kann noch eine Druck- oder Temperaturkompensation oder eine Kompensation nach anderen Zustandsgrößen, wie z. B. dem Heizwert, vorgenommen werden, indem zu den Anzeigegeräten 13, 14, 15 oder zum Widerstand 16 für die Regelsignale entsprechend veränderbare Widerstände in Reihe oder parallel geschaltet werden. Furthermore, a pressure or temperature compensation or a Compensation according to other state variables, such as B. the calorific value, are made, by going to the display devices 13, 14, 15 or to the resistor 16 for the control signals accordingly variable resistors can be connected in series or in parallel.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Quantity measuring device, each with one on the transmitter and receiver side provided similar inductive remote transmitter, of which the on the transmitter side with a mechanical differential pressure meter and the receiver side is coupled with an actuating system with a square characteristic, and with a Amplifiers influenced by the voltage difference between the two inductive transmitters, the output of which is the control system in the sense of tracking the remote transmitter on the receiving end feeds to the measuring movement of the differential pressure meter, characterized in that an electrical control system on the receiving end with a quadratic characteristic Measuring system (11, 18) with deflection-dependent restoring force is used, which is under the Effect of its deflection after calibration has been carried out at the amplifier input the residual voltage, which is dependent on the measured variable, is set in the amplifier's output circuit results in a current of corresponding magnitude.

2. Quantity measuring device according to claim 1, characterized by a Spring-loaded dynamometer system (11) for adjusting the inductive remote transmitter (8) in the receiver section.

3. Quantity measuring device according to claim 1, characterized by a spring-loaded moving coil measuring system with permanent magnet (18) and downstream mechanical means for generating the quadratic characteristic for adjustment of the inductive remote transmitter (8) in the receiver part.

4. Quantity measuring device according to claim 1 to 3, characterized in that that resistors (16) are inserted into the amplifier output circuit and that the Voltage drops in these resistors generate the control signal for downstream controllers deliver.

5. Quantity measuring device according to claim 1 to 3, characterized in that that in the amplifier output circuit indicating, writing and counting measuring devices (13, 14, 15) can be inserted.

6. Quantity measuring device according to claim 1 to 5, characterized in that that in Emp catcher part a mechanical display system (17) for immediate display the movement of the spring-mounted measuring system is provided.

7. Quantity measuring device according to claim 1 to 5, characterized in that that in parallel or in series with the measuring devices or with the inserted resistors for control signals additional Changeable series or parallel resistances for correction the temperature, the pressure or the calorific value are arranged.

Documents considered: German Patent No. 579050; ATM sheet J 932-1, March 1936, Figs. 16, 17, T40 including back; U.S. Patent No. 2,420,539.