DE1147766B - Square root transducer - Google Patents
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Description
Radizierender Meßwertumformer Zur Fernmessung der Durchflußmenge strömender Flüssigkeiten und Gase sind Meßwertwandler bekannt, welche einen der Menge des in der Zeiteinheit durch ein Venturirohr oder eine Meßblende fließenden Stoffes proportionalen eingeprägten Strom abgeben. Diese bestehen aus einem beiderseits der Verengung angeschlossenen Differenzdruckmesser und einer Anordnung zur Umwandlung des vom Differenzdruckmesser bestimmten Differenzdruckes in einen eingeprägten elektrischen Strom. Als Differenzdruckmesser werden vorzugsweise praktisch richtkraftlose Systeme verwendet, welche direkt oder über Übersetzungsgestänge mit einem elektrodynamischen Meßgerät gekuppelt sind. Ein von der Stellung des richtkraftlosen Systems beeinflußter Meßfühler steuert einen elektronischen oder magnetischen Verstärker, dessen Ausgangsstrom durch die Spulen des elektrodynamischen Systems fließt. Die durch den Verstärkerausgangsstrom in den Spulen des elektrodynamischen Systems erzeugte Kraft wirkt gegen die durch den Differenzdruck am Eingangsmeßwerk erzeugte Kraft und hebt diese auf. Der für die Kompensation der Kraft des Differenzdruckmessers nötige Strom ist dann proportional der Quadratwurzel aus dem Differenzdruck und somit proportional der durch die Verengung fließenden Menge des zu messenden Stoffes. Er kann gemessen und fernübertragen werden, indem elektrische Meßgeräte in Reihe mit dem elektrodynamischen System geschaltet werden. Da die auf das bewegliche Organ des Differenzdruckmessers ausgeübte Kraft durch den Meßstrom selbst kompensiert werden muß, ist bei den bekannten Anordnungen erheblicher Aufwand nötig. So muß der den Ausgangs strom liefernde Verstärker kostspielig aufgebaut sein. Wenn die Spulen des elektrodynamischen Systems nicht groß und schwer aufgebaut werden sollen, muß zwischen den Differenzdruckmesser und das elektrodynamische System eine sperrige, komplizierte und empfindliche Hebelübersetzung eingeschaltet werden, die durch Reibung oder Hysterese der Lagerstellen Fehler verursacht. Um ausreichende Kompensationskräfte durch den fernübertragenen Strom zu erzeugen, müssen eisengeschlossene elektrodynamische Geräte als Kompens ationsinstrumente verwendet werden, deren Meßfehler in die Messung eingehen und deren Induktivität eine erhebliche und in vielen Fällen nachteilige Vergrößerung der Einstellzeit bewirkt.Square root measuring transducer For remote measurement of the flow rate of flowing Liquids and gases are transducers known, which one of the amount of in proportional to the unit of time flowing through a venturi tube or a measuring orifice emit impressed current. These consist of one connected on both sides of the constriction Differential pressure meter and an arrangement for converting the differential pressure meter certain differential pressure in an impressed electric current. As a differential pressure meter are preferably practically directional systems used, which directly or are coupled via transmission linkage with an electrodynamic measuring device. A sensor influenced by the position of the directionless system controls an electronic or magnetic amplifier whose output current passes through the Coils of the electrodynamic system flows. The through the amplifier output current The force generated in the coils of the electrodynamic system counteracts the through The force generated by the differential pressure at the input measuring mechanism and cancels it. The for the current required to compensate for the force of the differential pressure meter is then proportional the square root of the differential pressure and thus proportional to that due to the constriction flowing amount of the substance to be measured. It can be measured and transmitted remotely, by placing electrical measuring devices in series with the electrodynamic system will. Da is the force exerted on the moving part of the differential pressure meter must be compensated by the measuring current itself, is in the known arrangements considerable effort required. So the output current supplying amplifier must be expensive be constructed. When the coils of the electrodynamic system are not large and heavy to be built, must be between the differential pressure meter and the electrodynamic System switched on a bulky, complicated and sensitive leverage errors caused by friction or hysteresis of the bearing points. Around to generate sufficient compensation forces through the remotely transmitted electricity Iron-closed electrodynamic devices used as compensation instruments whose measurement errors are included in the measurement and whose inductance is a considerable and in many cases causes a detrimental increase in settling time.
Die bekannten Meßwertumformer mit richtkraftlosem Differenzdruckmeßwerk und Kraftkompensation haben außerdem den Nachteil, daß das Eingangsmeßgerät bei Ausfall der Hilfsgröße blind ist und keine Ablesung des Meßwertes gestattet. Dadurch ist es nicht möglich, bei Ausfall der Hilfsgröße die Anzeige des Meßinstrumentes für eine von Hand vorzunehmende Regelung auszunutzen. The well-known transducers with directivity-less differential pressure measuring mechanism and force compensation also have the disadvantage that the input meter at Failure of the auxiliary variable is blind and reading of the measured value is not permitted. Through this it is not possible to display the measuring instrument if the auxiliary variable fails to be used for a regulation to be carried out manually.
Zur Durchflußmessung werden auch Differenzdruckmesser verwendet, deren Meßsystem eine Richtkraft aufweist und daher einen vom Differenzdruck abhängigen Ausschlag ausführt. Zur Femübertragung der Meßgröße kann das bewegliche Organ eines derartigen Differenzdruckmessers mit einem elektrischen Ferngeber, z. B. einem Potentiometer oder einem induktiven Geber bzw. Differentialtransformator gekoppelt werden. Da der Ausschlag des; Differenzdruckmessers dem Differenzdruck und damit dem Quadrat des zu messenden Durchflusses proportional ist, wird häufig zwischen dem Differenzdruckmesser und dem elektrischen Ferngeber ein radizierendes Getriebe, z. B. ein als Kniehebeltrieb ausgebildetes (1 - cos a)-Getriebe, zwischengeschaltet. Die bekannten Differenzdruckmesser mit radizierendem Getriebe sind aber außerordentlich empfindlich und erfordern großen Aufwand bei der Justierung, wenn sie auch im unteren Teil des Meßbereiches hinreichend genau sein sollen. Die im unteren Teil des Meßbereiches vom Meßwerk aufgebrachten Kräfte sind außerordentlich klein, während das Radiziergetriebe, durch seine kinematische Auslegung bedingt, gerade in diesem Bereich zur Überwindung der Reibung am meisten Kraft erfordert. Differential pressure meters are also used to measure the flow rate, whose measuring system has a straightening force and therefore a force dependent on the differential pressure Rash executes. For remote transmission of the measured variable, the movable organ can be such differential pressure meter with an electric remote transmitter, e.g. B. a potentiometer or an inductive transmitter or differential transformer. There the rash of; Differential pressure meter the differential pressure and thus the square the flow to be measured is proportional, is often between the differential pressure meter and the electric remote transmitter a square root transmission, z. B. a toggle lever drive trained (1 - cos a) gear, interposed. The well-known differential pressure meters with root extraction gears are extremely sensitive and require large Adjustment effort, if it is also sufficient in the lower part of the measuring range should be accurate. The ones applied by the measuring mechanism in the lower part of the measuring range Forces are extraordinarily small, while the root wheel, due to its kinematic Design is conditional, especially in this area to overcome friction Requires strength.
Die Erfindung vermeidet die genannten Nachteile der bekannten Meßwertumformer. Sie geht aus von einem elektrischen Meßwertwandler zur Umwandlung des Ausschlages eines Differenzdruckmeßinstrumentes in einen von der Wurzel des Ausschlages abhängigen elektrischen Strom. The invention avoids the aforementioned disadvantages of the known transducers. It is based on an electrical transducer to convert the deflection of a differential pressure measuring instrument into one dependent on the root of the deflection electricity.
Die Erfindung besteht darin, daß ein federgefesseltes elektrisches Meßinstrument über ein quadrierendes Getriebe ein den Verstärker steuerndes Fühlglied dem ausschlagenden Organ des Differenzdruckmeßwerkes nachgeführt. The invention is that a spring-loaded electrical Measuring instrument via a squaring gear a sensing element controlling the amplifier tracked the decisive organ of the differential pressure measuring mechanism.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung erläutert. Als Differenzdruckmeßwerk kann ein bekanntes Membranmeßwerk oder Federbalgenmeßwerk mit Richtkraftfeder verwendet werden. Die Achse dieses Meßwerkes ist mit 1 bezeichnet. Auf ihr ist ein Zeiger 2 befestigt, welcher vor einer Skala 3 spielt. The invention is explained with reference to the drawing. As a differential pressure measuring mechanism a known diaphragm measuring mechanism or spring bellows measuring mechanism with a directional force spring can be used will. The axis of this measuring mechanism is denoted by 1. There is a pointer on it 2 attached, which plays in front of a 3 scale.
An der Zeigerwelle 1 ist ein Träger 4 befestigt, welcher die Spule 5 eines kleinen induktiven Abgriffes trägt. Ein weiterer Träger 7 ist mit dem Träger 4 durch ein Lager 9 gelenkig verbunden. Am Träger 7 ist der Kern 6 verbunden, welcher mit der Spule 5 zusammen den induktiven Abgnff bildet. Außerdem ist mit dem Träger 7 starr verbunden ein Ausleger 8.On the pointer shaft 1, a carrier 4 is attached, which the coil 5 of a small inductive tap. Another carrier 7 is with the carrier 4 articulated by a bearing 9. The core 6 is connected to the carrier 7, which forms the inductive output together with the coil 5. Also is with the carrier 7 rigidly connected a boom 8.
Mit diesem Ausleger ist über ein Kniegelenk ein federgefesseltes elektrisches Drehspulmeßinstrument gekoppelt. Das Drehspulinstrument ist aufgebaut aus dem Magneten 15 und dem inneren Kern 16, zwischen denen sich ein Luftspalt befindet, sowie einer in diesem Luftspalt beweglichen Spule 14. Das Drehspulgerät kann auch als Kerumagnetinstrument ausgebildet sein, dann ist 16 der Kemmagnet und 15 der Eisenrückschluß. Die Drehspule 14 ist durch eine einseitig an der Stelle 18 eingespannte Feder 17 gefesselt.With this boom there is a spring-bound electrical via a knee joint Moving coil measuring instrument coupled. The moving coil instrument is made up of the magnet 15 and the inner core 16, between which there is an air gap, and one Movable coil 14 in this air gap. The moving coil device can also be used as a Kerumagnetinstrument be formed, then 16 is the core magnet and 15 is the iron yoke. The moving coil 14 is tied up by a spring 17 clamped on one side at point 18.
Das Kniegelenk, welches den Träger 7 bzw. den Ausleger 8 mit der Drehspule 14 kuppelt, besteht aus den Hebeln 10 und 13, von welchen der letztere direkt mit der Drehspule 14 verbunden ist und welche durch ein Gelenk 12 aneinander angelenkt sind. Der Hebel 10 ist mit dem Ausleger 8 durch das gelenkige Lager 11 verbunden. Durch einen einstellbaren Anschlag 19 und 20 wird erreicht, daß das Drehspulgerät nicht ganz in die Nullage gelangen und nur in einer Richtung ausschlagen kann. Die Spule 5 des induktiven Abgriffes ist mit einem Verstärker 21 verbunden, dessen Ausgangsstrom die Drehspule 14 speist. In Reihe mit der Drehspule 14 ist das elektrische Meßgerät 22 geschaltet, welches zur Ablesung des Meßwertes dient. Mit der Spule 14 können noch weitere elektrische Meßinstrumente, Zähler oder Regler in Reihe geschaltet werden, da der Verstärker 21 durch den induktiven Abgriff so gesteuert wird, daß er unabhängig von der Belastung einen vom Meßwert abhängigen eingeprägten Strom abgibt.The knee joint, which the carrier 7 or the boom 8 with the rotating coil 14 couples, consists of the levers 10 and 13, of which the latter directly with the moving coil 14 is connected and which are articulated to one another by a joint 12 are. The lever 10 is connected to the boom 8 through the articulated bearing 11. An adjustable stop 19 and 20 ensures that the moving coil device cannot reach the zero position and can only deflect in one direction. the Coil 5 of the inductive tap is connected to an amplifier 21 whose output current the moving coil 14 feeds. In series with the moving coil 14 is the electrical measuring device 22 switched, which is used to read the measured value. With the coil 14 can further electrical measuring instruments, counters or regulators connected in series because the amplifier 21 is controlled by the inductive tap so that it has an impressed current that is dependent on the measured value, regardless of the load gives away.
Schlägt das Eingangsmeßwerk aus, so dreht sich die Achse 1 in Richtung gegen den Uhrzeigersinn. If the input measuring mechanism deflects, the axis 1 rotates in the direction counter clockwise.
Die Spule 5 des induktiven Abgriffes wird dadurch nach unten bewegt und vom Kern des induktiven Abgriffes entfernt. Die Drehung der Meßwerkwelle 1 erzeugt gleichzeitig eine Anhebung des Lagers 9, durch welches die Träger 4 und 7 aneinander angelenkt sind. Dabei wird durch die Hebelwirkung zusätzlich auch der Kern 6 des induktiven Abgriffes nach oben gedrückt und noch weiter von der Spule 5 entfernt. Das dadurch im induktiven Abgriff gebildete Steuersignal gelangt zum Verstärker 21, dessen Ausgangsstrom durch die Spule 14 fließt und diese auslenkt. Die Auslenkung der Spule 14 überträgt sich über das aus den Hebeln 10 und 13 aufgebaute Kniegelenk und den Ausleger 8 auf den Träger 7 und bewirkt, daß der Kern 6 des induktiven Abgriffes zum Teil 5 des Abgriffes nachgeführt wird. Da das Drehspulinstrument 14 federgefesselt ist, ist ein elektrischer Strom nötig, um die Spule 14 in der Stellung zu hal- ten, in welcher der Kern 6 des induktiven Abgriffes der Spule nachgeführt ist. Dieser Strom ist dem hierfür erforderlichen Ausschlag der Dreh spule 14 proportional. Da zwischen den Träger 7, welcher den induktiven Abgriff 6 trägt, und das Drehspulinstrument ein quadrierendes Getriebe eingeschaltet ist, ist aber der Ausschlag und somit der Strom durch die Drehspule 14 proportional der Wurzel aus dem Ausschlag der Welle 1 des Eingangsmeßinstrumentes bzw. des damit verbundenen Zeigers 2. Die Ausbildung des Übertragungsgestänges mit am Träger angelenktem Ausleger 8 ermöglicht durch die erzielte Hebelübersetzung die Unterbringung des Meßwertwandlers in einem Gehäuse mit sehr kleinen Dimensionen.The coil 5 of the inductive tap is thereby moved downwards and removed from the core of the inductive tap. The rotation of the measuring mechanism shaft 1 generates at the same time a raising of the bearing 9, through which the carrier 4 and 7 to one another are hinged. The core 6 of the inductive tap pushed up and further away from the coil 5. The control signal thus formed in the inductive tap reaches the amplifier 21, the output current of which flows through the coil 14 and deflects it. The deflection the coil 14 is transmitted via the knee joint made up of the levers 10 and 13 and the boom 8 on the carrier 7 and causes the core 6 of the inductive tap part 5 of the tap is tracked. Since the moving coil instrument 14 is spring-bound is, an electric current is required to hold the coil 14 in the position th, in which the core 6 of the inductive tap of the coil is tracked. This Current is the required deflection of the rotary coil 14 proportional. There between the carrier 7, which carries the inductive tap 6, and the moving coil instrument a squaring gear is switched on, but is the decisive factor and thus the Current through the moving coil 14 is proportional to the square root of the deflection of the shaft 1 of the input measuring instrument or the associated pointer 2. The training of the transmission rod with the boom 8 articulated on the carrier made possible by the achieved leverage the accommodation of the transducer in a housing with very small dimensions.
Das Anschlagstück 20 wird mit Vorzug so eingestellt, daß das Drehspulmeßwerk 14 nicht ganz in die Nullage zurückkehren kann. Dadurch wird erreicht, daß der Kern 6 des Fühlgliedes der mit der Meßwerkwelle 1 verbundenen Spule 5 nicht bis in die Nullage des Differenzdruckmeßwerkes folgen kann, sodaß sich die beiden Teile 5 und 6 des den Verstärker steuernden Fühlers in der Nullage des Differenzdruckmeßwerkes voneinander um einen gewissen Betrag entfernen. Dadurch wird der Ausgangs strom des Verstärkers 21 so beeinflußt, daß er zuverlässig zu Null wird, wenn das Differenzdruckmeßwerk in seiner Nullstellung steht. Bei radizierenden Meßinstrumenten ist der unterste Teil des Meßbereiches in der Nähe des Nullpunktes meist uninteressant. Deshalb kann der Anschlag 20 auch so angeordnet werden, daß beim Zurückgehen der zu messenden Strömung unter einen bestimmten kleinen Betrag, z.B. 5°/o, der Ausgangsstrom des Verstärkers zu Null gemacht wird. The stop piece 20 is preferably set so that the moving coil measuring mechanism 14 cannot completely return to the zero position. This ensures that the core 6 of the sensing element of the coil 5 connected to the measuring mechanism shaft 1 does not extend into the Zero position of the differential pressure measuring mechanism can follow, so that the two parts 5 and 6 of the sensor controlling the amplifier in the zero position of the differential pressure measuring mechanism apart from each other by a certain amount. This will increase the output current of the amplifier 21 is influenced so that it is reliably zero when the differential pressure measuring mechanism is in its zero position. In the case of square root measuring instruments, the lowest is Part of the measuring range near the zero point is mostly uninteresting. Therefore can the stop 20 can also be arranged so that when going back the to be measured Flow below a certain small amount, e.g. 5%, the output flow of the Amplifier is made to zero.
Es zeigt sich, daß diese Anordnung die Nachteile der bekannten Meßwertwandler nicht aufweist. Selbst wenn der Strom ausfällt, kann aus der Stellung des Zeigers 2 vor der Skala 3 am Meßort der Wert der gemessenen Größe abgelesen werden, im Gegensatz zu den bekannten Meßwertwandlern mit direkter Kraftkompensation durch ein elektrodynamisches Meßwerk. Die Nachteile der elektrodynamischen Meßwerke und deren Meßfehler treten bei der gezeigten Anordnung ebenfalls nicht auf. Die Einstellzeit der Anordnung nach der Erfindung ist wesentlich kürzer als die der bekannten radizierenden Meßwertwandler. Die gezeigte Anordnung besitzt aber auch im unteren Teil des Meßbereiches die erforderliche Genauigkeit, im Gegensatz zu bekannten Ausschlagsmeßinstmmenten mit Radiziergetriebe und diesem nachgeschaltetem elektrischem Ferngeber. Bei der Anordnung nach der Erfindung muß nicht das Eingangsmeßwerk die in der Nähe des Nullpunktes erhebliche Kraft zur Überwindung der Reibung des Kniegelenkes aufwenden, da das Kniegelenk durch die von der Hilfskraft betätigte Drehspule 4 bewegt wird. Am Ausgang des Verstärkers 21 ist aber genügend Kraft zur Bewegung des Kniegelenkes vorhanden. It turns out that this arrangement overcomes the disadvantages of the known transducers does not have. Even if there is a power failure, the pointer may go out of position 2 in front of the scale 3 at the measuring location, the value of the measured variable can be read, in contrast to the known transducers with direct force compensation through an electrodynamic one Measuring mechanism. The disadvantages of electrodynamic measuring mechanisms and their measurement errors occur also does not appear in the arrangement shown. The setting time of the arrangement according to the invention is significantly shorter than that of the known root-extracting transducers. The arrangement shown has the required in the lower part of the measuring range Accuracy, in contrast to known deflection measuring instruments with root gears and this downstream electrical remote transmitter. In the arrangement according to the invention the input measuring mechanism does not have to generate the considerable force in the vicinity of the zero point Overcoming the friction of the knee joint, as the knee joint by the The moving coil 4 operated by the auxiliary is moved. At the output of the amplifier However, there is enough strength to move the knee joint.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DESCH28641A DE1147766B (en) | 1960-10-20 | 1960-10-20 | Square root transducer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DESCH28641A DE1147766B (en) | 1960-10-20 | 1960-10-20 | Square root transducer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1147766B true DE1147766B (en) | 1963-04-25 |
Family
ID=7431169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DESCH28641A Pending DE1147766B (en) | 1960-10-20 | 1960-10-20 | Square root transducer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1147766B (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE490927C (en) * | 1928-11-08 | 1930-02-12 | Hans Gehre Dipl Ing | Display device for flow meter with throttle point |
| DE547385C (en) * | 1927-07-02 | 1932-08-24 | Alfred Huster Dipl Ing | Electric inclination scale |
| DE1003459B (en) * | 1953-12-23 | 1957-02-28 | J C Eckardt A G | Flow meter based on the differential pressure method |
-
1960
- 1960-10-20 DE DESCH28641A patent/DE1147766B/en active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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