DE1523251A1 - Anordnung zur Bestimmung der Geschwindigkeit eines stroemenden Mediums - Google Patents

Anordnung zur Bestimmung der Geschwindigkeit eines stroemenden Mediums

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DE1523251A1
DE1523251A1 DE19661523251 DE1523251A DE1523251A1 DE 1523251 A1 DE1523251 A1 DE 1523251A1 DE 19661523251 DE19661523251 DE 19661523251 DE 1523251 A DE1523251 A DE 1523251A DE 1523251 A1 DE1523251 A1 DE 1523251A1
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DE
Germany
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bridge
circuit
resistor
transistor
dependent
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Pending
Application number
DE19661523251
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Inventor
Helmut Kruas
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
    • G01F1/696Circuits therefor, e.g. constant-current flow meters
    • G01F1/698Feedback or rebalancing circuits, e.g. self heated constant temperature flowmeters

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Description

  • Anordnung zur Bestimmung der Geschwindigkeit eines strömenden Mediums Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Bestimmung der Geschwindigkeit eines strömenden Mediums mittels eines beheizten temperaturabhängigen elektrischen Widerstandes (Strömungsmeßsonde), der in einem Brückenzweig einer Brückenschaltung angeordnet ist und dessen durch das etrömende Medium bewirkte Abkühlung durch Vergrößerung des Brückeneingangastromes ausgeglichen wird, wobei die Stromänderung als Maß für die Strömungsgeschwindigkeit dient.
  • Anordnungen dieser Art sind bekannt. Sie werden mit einer Trägerfrequenz in der Größenordnung von 20 bis 80 kHz betrieben, um Schwankungen der Strömungsgeschwindigkeit in einem Frequenzbereich von 0 bis 2 kHz messen zu kdnnen.
  • Ziel dieser Erfindung ist eine Vereinfachung der bekannten Anordnung. Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in der Brückendiagonale die Steuerwicklung eines Hallgenerators oder eines magnetfeldabhängigen Widerstandes angeordnet ist und die Eallspannung bzw. die Widerstandsändermg des magnetfeldabhängigen Widerstandes zur Steuerung eines Transistors dient, der zusammen mit einer Gleichapannungsquelle im Eingangskreis der B-ückenschaltung liegt.
  • Durch die Verwendung eines Hallgenerators bzw. eines magnetfeldabhängigen Widerstandes wird auf einfache Weise eine Potentialfreiheit zwischen der Ausgangsspannung der Brücke und der Eingangsspannung erzielt. Zur Wahrung der Potentialtrennung zwischen dem Brückenausgang und dem Brückeneingang ist weder ein Betrieb mit Trägerfrequenz noch ein Trennverstärker erforderlich. Aufgrund der erfindungsgemäßen Maßnahme besteht auch die Möglichkelt, Heißleiter oder Kaltleiter als temperaturabhängige Widerstände wahlweise zu verwenden. Hei3leiter besitzen zwar im allgemeinen eine größereTrägheit als Kaltleiter, ihre Empfindlichkeit ist jedoch um Zehnerpotenzen größer als bei handelsüblichen Kaltleitern. Man wird deshalb bei Strömungsmessungen, bei denen langsame Anderungen der Strömungsgeschwindigkeit genau ermittelt werden sollen, einen Heißleiter verwenden und bei Stromungsmessungen mit schneller Änderung der Geschwindigkeit einen Kaltleiter. Bei der erfindungsgemäßen Brückenschaltung ist ein Auswechseln auf einfache Weise möglich. Vorzugsweise ist zu dem Transistor, der im Eingangskreis der Brückenschaltung liegt, ein Widerstand parallel geschaltet, über den der Ruhestrom der BrUckenschaltung geleitet wird. In diesem Fall empfiehlt es sich, im Steuerstromkreis des Transistors eine Ansprechschwelle vorzusehen. Durch einen veränderbaren Widerstand im Stromkreis des Hallplättchens bzw. des magnetfeldabhängigen Widerstandes läßt sich die Empfindlichkeit der Schaltung verändern.
  • Die Erfindung wird durch Ausführungsbeispiele anhand von 4 Figuren näher erläutert.
  • Figue 1 zeigt eine Brückenschaltung mit einem Hallgenerator, in den Figuren 2 bis 4 sind Schaltungen mit einem magnetfeldabhängigen Widerstand dargestellt.
  • Bei de-in Fig. 1 dargestellten Anordnung zur Bestimmung der Geschwindigkeit eines strömenden Mediums ist in einer Brückenschal-. tung 1 ein temperaturabhängiger elektrischer Widerstand 2, der ale Strömungsmeßsonde ausgebildet ist, angeordnet. Die reetlichen Widerstände der Brücke sind mit den Zahlen 3 bis 5 bezeichnet.
  • In der Brückendiagonale liegt die Steuerwicklung 6 eines Hallgenerators 7. Dae Hallplättchen 8, das dem Magnetfeld der Steuerwicklung 6 ausgesetzt ist, wird mit einem konstanten aus der Spannungsque 9 gelieferten Strom gespeist. Zur Binregelung dieses Stromes dient ain veränderbarer Vorwiderstand 10. Die an den Klemmen 11 abnehaba@e hallspannung dient nach Verstrkung in einen Verstärker 12 zur Steuerung eines Transistore 13, de@ in Ringangekreis der ' Brückenschaltung 1 liegt. Der Eingangskreis wird aus einer konstanten Gleichspannungsquelle 14 gespeist. Ein im Eingangskreis angeordneter Strommesser 15 zeigt die Größe des Eingangsstromes, die ais ein Maß für die Strömungsgeschwindigkeit angesehen werden kann, an. Zu dem Transistor 13 liegt ein Widerstand 16 parallel, tuber den der Ruhestrom der Brückenschaltung fließt. Durch den @ Ruhestrom der BrUckenschaltung wird der temperaturabhängige Widerstand 2 auf etwa 300° C aufgeheizt. Damit wird die Meßanordnung von des unabhängig, falls diese sich in der Größenordnung der Raumtemperatur bewegt. In der Schaltung ist noch ein Wideretand 17 enthalten, der zur Linearisierung des Meßbereiches dient.
  • Die beschriebene Schaltung wirkt in der folgenden Weise. Durch den Ruhestrom wird der temperaturabhängige Widerstand 2 auf etwa 300° C aufgeheizt. Wird der temperaturabhängige Widerstand, also die Strömungsmeßsonde, einer Strdmung auagesetzt, eo wird sie abgekühlt. Je nachdem ob ein Heißleiter oder ein Kaltleiter ale temperaturabhängiger Widerstand verwendet ist, verringert oder vergrößert sich der Widerstandswert der Strömungsmeßsonde. Das Brückengleichgewicht wird dadurch gestört und es fließt ein 3twom durch die 8truevwicklung 6. Die Hallepannung ändert eich und damit die Steuerapannung fUr den Transistor 13. Der Transistor wird stromleitend gesteuert und damit der Brückeneingangsstrm erhöht.
  • Die am Strommesser 15 ablesbare Vergrößerung des Brückenstromes bewirkt eine zusätzliche Erwärnung des temperaturabhängigen Widerstandes 2 und gleicht somit die durch die Strömung bewirkte Abkühlung aus. Je größer die durch die Strömung verursachte Abkünlung ist, desto mehr wird der Brückeneingangsstrom erhöht, da die Regelschaltung das B-ckengleichgewicht wieder herzustellen versucht. Die Vergrößerung des Brückeneingangsstromes ißt somit ein Maß für die Abkühlung und damit für die Strömungsgeschwindigkeit.
  • <' Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist an Stelle des Hallplättchens ein magnetfeldabhängiger Widerstand 18 vorgesehen.
  • Er befindet sich im Magnetfeld der Steuerwicklung 6, die bei Störung des Brückengleichgewichts erregt wird. Die hierdurch bewirkte Widerstandsänderungbestimmt die Größe des Steuerstromes fUr einen Transistor 19, der wiederum den Transistor 13 aussteuert. Im Steuerkreis des Transistors 19 befindet sich eine Spannungsquelle 20 und ein einstellbarer Vorwiderstand 21.
  • Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 im wesentlichen dadurch, daß der magnetfeldabhängige Widerstand 18 zusammen mit einem einstellbaren Widerstand 22 einen Spannungsteiler bildet, dessen Abgriff mit der Steuerelektrode des Transistors 13 verbunden ist. Durch eine Vorspannungsquelle 23 wird ermöglicht, da8 im abgeglichenen Zustand der BrUcke der Transistor 13 völlig gesperrt iat. Es flieBt der gesamte Ruhestrom Uber den Widerstand 16. Erst bei einer Verstimmung der Brücke wird das Potential am Spannungsteilerabgriff so weit herabgezogen, daß der Transistor 13 leitend wird.
  • Im folgenden sind die Werte fiir die einzelnen Schaltungsslemente angegeben.
  • .
  • Brückenwiderstände 3 bis 5'15-fL, temperaturabhängiger Widerstand 2 bei 300° C: 15 #, Spannungsquelle 14 : 15 V, Spannungsquelle 23: 1,8 V, Ruhestrom durch den Widerstand 16 t etwa 160 mA, Spannungsteilerwiderstand 22: 550 #, Größe des magnetfeldabhängigen Widerstandes: 50 bis 250 #, Veranderur. g des Kollektorstromes des Transistors 13 hierbei :" 0 bis 750 mA, Die Vorspannungsquelle 23 dient dazu, den Transistor 13 erst beim Vorhandensein eines Steuersignals aufzusteuern. Hierdurch ld2t sich ein größerer Bereich überstreichen als wenn, wie bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 der Transistor 13 bereits im abgeglichenen Zustand der Brücke stromführend ist. Kommt es nicht so sehr darauf an, einen möglichst großen Regelbereich zu haben, so kann die Vorspannungsquelle 23 entfallen.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist eine weitere Möglichkeit der Steuerung für den Transistor 13 mittels eines magnetfeldabhängigen Widerstandes 18 angedeutet. Hier wird eine Anspreehschwelle durch eine Spannungsquelle 24 im Basis-Emitterkreis des Transistors 6 bewirkt.
  • 4 Patentansprüche 4 Figuren

Claims (4)

  1. PatentansprUche 1. Anordnung zur Bestimmung der Geschwindigkeit eines strömenden Mediums mittels eines beheizten temperaturabhängigen elektrischen Widerstandes (StromungsmeBeonde), der in einem BrUckenzweig eine- Brückenschaltung angeordnet ist und dessen durch das sot-amende Medium bewirkte AbkUhlung durch Vergrdßerung des Brückeneingangsstromes ausgeglichen wird, wobei die Stromänderung als MaS für die StrUmungsgeschwindigkeit dient, dadurch gekennzeichnet, da2 in der BrUckendiagonale die Steuerwicklung (6) eines Hallgenerators (7) oder eines magnetfeldabhängigen Widerstandes (18) angeordnet ist und die Hallspannung bzw. die Wide-standsänderung des magnetfeldabhängigen Widerstandes zur Steuerung eines Transistors (13) dient, der zusammen mit einer Gleichspannungsquelle (14) im Eingangskreis der Brückonschaltung (1) liegt.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daS su dem Transistor einWiderstand (16) parallel liegt, über den der Ruhestrom der Brückensohaltung fließt.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Steuer-Stromkreis des Transistors sine Ansprechschwelle vorgesehen ist.
  4. 4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, da8 in Stromkreis des Hallplättchens bzw. des magnetfeldabhängigen Widerstandes ein veränderbarer Widerstand (10,25) angeordnet ist.
DE19661523251 1966-09-28 1966-09-28 Anordnung zur Bestimmung der Geschwindigkeit eines stroemenden Mediums Pending DE1523251A1 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0522496A2 (de) * 1991-07-08 1993-01-13 Nippondenso Co., Ltd. Thermischer Durchflussmesser
WO1994010540A1 (en) * 1992-11-02 1994-05-11 Albertus Theodorus Huiberts Method and apparatus for measuring the flow rate of a medium flow

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