DE2361140A1 - Einrichtung zur verringerung der belastungszeit einer messanordnung fuer temperaturdifferenz oder waermemenge - Google Patents

Description

DR. ING. E. HOFFMANN · DIPX,. ING. W. EITLE -DIi. HER. NAT. K. HOFFMANN

PATENTANWÄLTE D-8Ö00 MÖNCHEN 81 · ARABEUASTRASSE4 · TELEFON (0611) 911087 _ _Λ ."

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AB Svensk, Värmemätning, C.B. - System/ Bromma / Schweden

Einrichtung zur Verringerung der Belastungs.zeit einer Meßanordnung für Temperaturdifferenz oder Wärmemenge

(Zusatz zur Patentanmeldung P 22 26 950.7-52)

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Verringerung der ■Belastungszeit einer Meßanordnung für Temperaturdifferenz oder Wärmemenge in einem fließenden Medium, wobei ein bestimmtes Volumen des durchfließenden Mediums abgemessen wird

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und wobei vor und hinter einem Wärmeaustauscher durch temperaturabhängige Widerstände ein Strom fließt, dessen Differenz in Zählimpulse umgewandelt wird, die während eines bestimmten Zeitintervalles summiert werden. Gemäß dem Verfahren nach der Hauptanmeldung wird die Belastungszeit einer Einrichtung zum Messen der Wärmemenge dadurch reduziert, daß die temperatur^abhängigen Widerstände der Meßanordnung von einem impulsförmigen Meßstrom durchflossen werden. Die nach der Hauptanmeldung zur Ausführung des Verfahrens dienenden Einrichtungen haben jedoch den Nachteil, daß sie an eine äußere Netzspannung angeschlossen werden müssen, so daß diese Einrichtungen nur in den Fällen einsetzbar sindp in denen eine Netzspannung zur Verfügung steht.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht nun den Anschluß einer. Speisespannungsquelle, die vom Netz unabhängig ist, beispielsweise einer Batterie. Die erfindungsgemäße Einrichtung ist gekennzeichnet durch Temperatur-abhängige Elemente (Rt1, Rt2,} zur Erzeugung in Abhängigkeit von den Elementen zugeführten Spannungsimpulsen (U1, U2) erster und zweiter elektrischer Ströme (11, 12), die der Temperatur in zwei Bereichen des fließenden Mediums proportional sind, durch Differenziermittel (D) zur Erzeugung des Differenzstromes (12-11) aus den beiden elektrischen Strömen, der die Temperaturdifferenz zwischen den beiden Bereichen repräsentiert, durch Analog-Digital-Wandler (AD) zur Umwandlung des Differenzstromes in eine erste Impulsfolge mit einer der Differenzstromamplitude proportionalem Impulsfolgerate, durch ein Volumeter (P) zur Messung eines vorgegebenen Volumens des fließenden Mediums und mit einem ersten Mittel (Kc), das nach jeder Messung eines vorgegebenen Volumens aktiviert wird, durch Impulserzeugungsmittel, gesteuert durch erste Mittel in dem yolumeter, zur Übertragung des Spannungsimpulses zu den cemperatur-abhängigen Elementen bei jeder Volumenanzeige, durch ein Gatter

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(G), das mit einem ersten Eingang an dem Analog-Digital-Wandler und mit einem zweiten Eingang am Ausgang der Impulserzeugungsmittel liegt, durch eine Gleichspannurigsquelle (B), die die Speisespannung für die Impulserzeugungsmittel liefert, wobei diese Impulserzeugungsmittel zwei monostabile Flipflopschaltungen (MVI, MV2) enthalten, die je einen Triggereingang sowie einen invertierenden und einen nicht invertierenden Ausgang aufweisen, wobei der Triggereingang des ersten Flipflops mit dem Ausgang des.Volumeters (P) und der Triggereingang des zweiten Flipflops mit dem invertierenden Ausgang des ersten Flipflops verbunden ist, während der nicht invertierende Ausgang des ersten Flipflops am zweiten Eingang des Gatters liegt, durch eine Impulserzeugungsschaltung (PF) zur Erzeugung eines Spannungsimpulses von vorgegebener Dauer, mit zwei Eingängen und einem Ausgang, wobei die Eingänge mit den gleichen Ausgängen der Flipflops verbunden sind, und durch einen Ausgangsübertrager (Tr) zur übertragung des durch die Impulserzeugungsschaltung erzeugten Spannungsimpulses auf die temperatur-abhängigen Elemente (Rt1 » Rt2) ·

Die ausführliche Erläuterung der Erfindung erfolgt unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Darin zeigt: ,

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild"einer Ausführungsform gemäß der Erfindung urrd

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Einrichtung zur Messung einer Wärmemenge gemäß der Hauptanmeldung mit einer Einrichtung nach vorliegender Erfindung.

Fig. 1 zeigt ein Schaltbild einer Ausführungsform einer Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach der Hauptanmeldung, Die Einheiten K gemäß Fig. 1 liegen in einem gestrichelten Feld und entsprechen der Impulserzeugungsschaltung^; K--gemäß

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Fig. 1 der Hauptanmeldung. Bas Volumeter P enthält einen • Kontakt' Kc. Die Impulserzeugungsschaltung K wurde gemäss der Erfindung so ausgeführt, dass eine Batterie oder eine andere Gleichstromquelle anschliessbar ist. Die Details werden unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläutert. Die Impulserzeugungsschaltung K enthält zwei monostabile Flipflopschaltungen MVl, MV2, vorzugsweise als integrierte Schaltungen (sogenannte CMOS-Bauelemente). Jedes Flipflop liegt in an sich bekannter Weise an einer Zeitschaltung Rl₅ Cl, bzw. R2, C2, wobei die Widerstände_R1 und R2 mit dem positiven Anschluss der Batterie verbunden sind. Der Trigger^ingang des Flipflops MVl erhält vom Ausgang des Kontaktes Kc ein Triggersignal, wenn das Volumeter P, wie in der Hauptanmeldung dargelegt, eine bestimmte Menge des fliessenden Mediums gemessen hat. Jedes Flipflop besitzt einen invertierenden und einen nicht invertierenden Ausgang, d. h. Ql, Q2 bzw. Ql bzw. Q2. Im Ausführungsbeispiel ist der Ausgang Q2 des Flipflops MV2 mit den zweiten Eingang des Gatters G gemäss Fig. 2 verbunden und erhält den in der Hauptanme!dung erwähnten Gatter- oder Steuerimpuls. Der invertierende Ausgang Ql des Flipflops MVl liegt am Triggereingang des Flipflops MV2, so dass dieses Flipflop getriggert wird, wenn-der Impuls, der beim Triggern des .Flipflops" MVl am Ausgang Ql auftritt, auf Null zurückgeht. Die Impulsdauer ti bzw. t2 lässt sich durch Verändern der Zeitkonstanten- der Zeitschaltungen Rl, Cl bzw. R2, C2.variieren.

Die invertierenden Ausgänge der Flipflops MVl und MV2 sind mit jedem Eingang einer Impulsformerschaltung PF verbunden. Diese Schaltung enthält die Transistoren Tl und T2 mit den Basiswiderständen R/5 bzw. R4. Der Emitter jedes Transistors liegt am positiven Anschluss der Batterie, wenn es sich gemäss Fig. 1 und pnp.-Transistoren handelt. Der Kollektor des Transistors Tl ist über einen Widerstand R5 mit der Basis eines

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npn-Transistors T3 verbunden. Der Kollektor des Transistors T2 liegt direkt am Kollektor dieses Transistors. Der Verbindungspunkt P bildet den Ausgang der Impulserzeugungsschaltung PF. Ein Impulstransformator Tr, der ebenso wie der Transformator Tr in Fig„ 3 der Hauptanmeldung ausgeführt ist, liegt mit seiner Primärwicklung am Ausgang der Impulserzeugungsschaltung PF und an Masse» Ebenso wie im Ausführungsbeispiel nach der Hauptanmeldung besitzt der Tranformator zwei Sekundärwicklungen L1 und L2, die mit je einem der temperaturabhängigen Widerstände in Verbindung stehen.

Wenn das Flipflop MV1 durch den Kontakt K getriggert wird_? werden die Ausgänge Q1 und Ql aktiviert* so daß an jedem gemäß der Figur ein Impuls auftritt» Am Ende des invertierten Impulses wird auch das Flipflop MV2 getriggert, so daß die Ausgänge Q2, und Q2 gemäß Fig. 1 auftreten. Beim Erscheinen des Impulses P1 mit der Dauer ti am Eingang der Impulserzeugungsschaltung PF, leitet der bisher ebenso wie der Transistor T3 gesperrte Transistor T1 und dasAusgangspotential P wird negativ (gleich dem negativen Potential der Batterie), Dieser Zustand hält', während des Zeitintervalles T1 an. Am Ende des Impulses PI tritt der Impuls P2 am Ausgang Q2 des Flipflops MV2 auf und der Transistor Ti wird wie der Transistor T3 gesperrt» Der Transistor T2 leitet jedoch, so daß der Ausgang der Impulserzeugungsschaltung das positive Potential der Batterie annimmt. Man erhält somit am Ausgang zwei aufeinanderfolgende Impulse entgegengesetzter Polarität/ die im folgenden als Vorimpuls, bzw. Meßimpuls bezeichnet werden, wobei der Meßimpuls im gleichen Moment wie der Gatterimpuls am Gatter G beginnt ^, der am Ausgang Q2 auftritt. Dadurch entsteht ein Vorimpuls mit entgegengesetzter Polarität gegenüber dem Meßimpuls durch den Transformator und die temperaturabhängigen Widerstände, der den Tranformator Tr vormagnetisiert„

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Man erreicht dadurch, daß der Mittelwert des Magnetisierungsstromes gleich Null wird und daß die Ausgangsimpulse des Transformators Tr einen vom Magnetisierungsstrom, unabhängigen Mittelwert annehmen. Dadurch wird im Transformator zwischen den Meßungen kein Strom verbraucht, so daß diese Methode für Batteriebetrieb geeignet ist. Den Vorimpuls kann man so wählen, daß sein Spannungs-Zeit-Integral gleich dem Spannungs-Zeit-Integral des Meßimpulses ist, beispielsweise die doppelte Spannung,aber nur die halbe zeitliche Dauer aufweist.

Fig. 2 zeigt die Verbindung der Batterie mit der Impulserzeugungsschaitung K, der Differenzschaltung D, dem Analog-Digital-Wandler AD und dem Volumeter P. Die Bezugszeichen stimmen mit denjenigen der H.auptanmeldung überein. Die Batterie B speist diese Einheiten, ebenso wie die Einheit SD im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 der Hauptanmeldung« Im vorliegenden Ausführungsbeispiei ist der Kontakt Kc im Volumeter P außerdem mit der Batterie B verbunden. Der Kontakt Kc kann deshalb als Transistorstufe ausgeführt sein, die durch das Volumeter P durchgesteuert wird.

Durch Verwendung eines monostabilen Flipflops als integrierte Schaltung läßt sich ein Ruhestrom der Impulserzeugungsschaitung K erreichen, der praktisch gleich Null ist oder in der Größenordnung nA liegt. Die Differenzschaltung D, der Analog-Digital-Wandler AD und das Gatter G kommen bereits im Ausführungsbeispiel nach der Hauptanmeldung vor, so daß sie keinen Ruhestrom führen. Da auch der elektronische Zähler R mit Frequensteilen aus integrierten CMOS-Bauelementen arbeitet,, liegt auch der gesamte Stromverbrauch der Meßeinrichtung in der Größen- -Ordnung von Nanoampere.

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BAD ORlGlMAL

Claims (1)

1. NACHGEREICHT

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   Pat en t an s ρ ,r u c h

   .Einrichtung zur Verringerung der Belastungszeit einer Meßanordnung für Temperaturdifferenz oder Wärmemenge in einem fließenden Medium, wobei ein bestimmtes Volumen des durchfließenden Mediums abgemessen wird und wobei vor und hinter einem Wärmeaustauscher durch temperaturabhängige Widerstände ein Strom fließt, dessen Differenz in Zählimpulse umgewandelt wird, die während eines bestimmten Zeitintervalls summiert werden, nach Patent ; ... ... (Patentanmeldung P 22 26 950.7), gekennzeichnet durch temperaturabhängige Elemente ( Rt1, Rt2 ) zur Erzeugung, in Abhängigkeit von den Elementen zugeführten Spannungsimpulsen (U1? U2), erster und zweiter elektrischer Ströme (11, 12), die der Tempera-tür in zwei Bereichen des fließenden Mediums proportional sind, durch Differenziermittel (D) zur Erzeugung des Dif— ferenzstromes ( 12 - IT ) aus den beiden elektrischen Strömen, der die Temperaturdifferenz zwischen den beiden Bereichen repräsentiert, durch Analog-Digital-Wandler (AD) zur umwandlung des Differenzstromes in eine erste Impulsfolge mit einer der Differenzstromamplitude proportionalem Impulsfolgerate, durch ein Volumeter (P) zur Messung eines vorgegebenen Volumens des fließenden Mediums und mit einem ersten Mittel (Kc), das nach jeder Messung eines vorgegebenen Volumens aktiviert wird, durch Impulserzeugungsmittel, gesteuert durch erste Mittel in dem Volumeter, zur Übertragung des Spannungsimpulses zu den temperaturabhängigen Elementen bei jeder Volumenanzeige, durch ein Gatter (G), das mit einem ersten Eingang an dem Analog-Digital-Wandler und mit einem zweiten Eingang" am Ausgang der Impulserzeugungsmittel liegt, durch eine Gleichspannungsquelle (B), die die Speisespannung für die Impulserzeugungsmittel liefert, wobei diese Impulserzeugungsmittel zwei monostabile Flipflopschaltungen

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   (MV1, MV2) enthalten, die je einen Triggereingang sowie einen invertierenden und einen nicht invertierenden Ausgang aufweisen, wobei der Triggereingang des ersten Flipflops mit dem Ausgang des Volumeters (P) und der Triggereingang des zweiten Flipflops mit dem invertierenden Ausgang des ersten Flipflops verbunden ist, während der nicht invertierende Ausgang des ersten Flipflops am zweiten Eingang des Gatters liegt, durch eine Impulserzeugungsschaltung (PF) zur Erzeugung eines Spannungsimpulses von vorgegebener
   Dauer, mit zwei Eingängen und einem Ausgang, wobei die Eingänge mit den gleichen Ausgängen der Flipflops verbunden sind, und durch einen Ausgangsübertrager (Tr) zur übertragung des durch die Impulserzeugungsschaltung erzeugten Spannungsimpulses auf die temperaturabhängigen Elemente (Rt1, Rt2).

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