DE3101777A1

DE3101777A1 - Vorrichtung zum messen der bewegungsgeschwindigkeit eines metallischen gegenstands

Info

Publication number: DE3101777A1
Application number: DE19813101777
Authority: DE
Inventors: Simon W.J.H. Saskatoon Saskatchewan Okkerse; Hugh C. North Saskatoon Saskatchewan Wood
Original assignee: SED Systems Inc
Current assignee: SED Systems Inc
Priority date: 1980-02-01
Filing date: 1981-01-21
Publication date: 1981-12-24
Also published as: CA1160714A; GB2069143A; SE8100344L; US4404860A; FR2475229A1

Description

^Dipl-"^Ing' &' Q 1 Π 1 7 7

Rolf Chewier 3101/77

Patentanwalt

Rehlingenstrai3e S · Postfach Cfto

D-S¹XX) Augsburg 31

Telefon 08 21 /3 6015 + 3 6016

Telex 533275

Po*,S:;ü.a;» MuiKhen V !^-Γ.ν».»,·)]

8213/01 Augsburg, den 13- Jan. 1961

Ch/Ws

SED SYSTEMS INC. P.O. Box 1464
SASKATOON, Saskatchewan S7K 3P7, Canada

Vorrichtung zum Messen der Bewegungsgeschwindigkeit eines metallischen Gegenstands

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Bewegungsgeschwindigkeit eines metallischen Gegenstands, der sich wiederholt durch das Feld einer elektrischen Spule bewegt. Eine derartige Vorrichtung ist insbesondere verwendbar als Durchflußmengenmesser, mit welchem die Durchflußmenge einer Flüssigkeit meßbar ist. Die Vorrichtung kann auch dazu dienen, die Rotations- oder Bewegungsgeschwindigkeit eines Metallgegenstands zu messen, der eine oder mehrere Oberflächendiskontinuitäten aufweist.

Wenn die Durchflußmenge einer Flüssigkeit bestimmt werden soll, dann ist es natürlich wünschenswert, die Durchflußmenge in zuverlässiger und reproduzierbarer Weise zu bestimmen. Es ist in diesem Zusammenhang schwierig,

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einen Durchflußmengenmesser so auszubilden, daß mit ihm universell Durchflußmengen gemessen werden können, wo die Flüssigkeit einmal sehr langsam und zum anderen sehr schnell strömt. Das erste ist der Fall, wo in einer Leitung eine niederviskose Flüssigkeit oder eine unter geringem Druck stehende Flüssigkeit fließt. Der zweite Fall ist gegeben, wenn in einer Leitung eine hochviskose Flüssigkeit unter hohem Druck strömt. Diese weitstreuenden Bedingungen kommen insbesondere in der Landwirtschaft vor, wo die unterschiedlichsten Chemikalien in Einsatz kommen. Beispielsweise werden dort Tanks mit flüssigen Chemikalien verwendet, von denen jeweils mehrere Rohre abgehen, welche in Sprühdüsen münden. Die Durchflußmenge der Chemikalien durch das Hauptzuleitungsrohr oder durch jedes der Sprührohre muß bestimmt werden, damit es für den Landwirt möglich ist, die pro Flächeneinheit versprühte Chemikalienmenge genau zu bestimmen.

Die zu messende Flüssigkeit ist oftmals weit von einer idealen homogenen Flüssigkeit entfernt. Beispielsweise kann die Flüssigkeit mikroskopisch suspendierte Chemikalien aufweisen, sie kann eine hohe, niedere oder sich verändernde Viskosität haben, kann metallische oder andere Teilchen von unbestimmter Größe mit sich führen, kann stark korrosiv wirken usw..

Insbesondere in der Landwirtschaft ist es wünschenswert, einen Durchflußmengenmesser zu haben, mit dem es möglich ist, die Durchflußmenge der verschiedensten Flüssigkeiten messen zu können. Gleich unter welchen Bedingungen der Durchflußmengenmesser eingesetzt wird,

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soll er in der Lage sein, die DurchfluOmenge genau und zuverlässig messen zu können.

Eine bekannte, als universeller Durchflußmengenmesser eingesetzte Vorrichtung verwendet einen magnetischen Propeller, welcher teilweise in ein Kunststoffrohr eingesetzt ist, durch welches die zu messende Flüssigkeit fließt. Ein magnetischer Feldaufnehmer erfaßt die Drehung des Propellers, wenn dieser durch die Flüssigkeitsbewegung in Drehung versetzt wird und erzeugt in Abhängigkeit dieser Rotation Ausgangsimpulse. Der Propeller muß hierbei so nahe als möglich am Aufnehmer angeordnet sein, damit eine maximale elektrische Empfindlichkeit gegeben ist.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß magnetisches Material, welches oftmals in der Flüssigkeit suspendiert ist, von den magnetischen Polen des Aufnehmers angezogen wird, wodurch die Kammer verstopft wird, in welcher der Propeller sich dreht. Dies kann dazu führen, daß die Drehbewegung des Propellers unterbunden wird. Selbst wenn der Propeller nicht ganz verstopft ist, dann ist eine genaue Mengenmessung nicht mehr möglich, da die Drehgeschwindigkeit des Propellers herabgesetzt ist. Die Toleranzen sind sehr kritisch und die Zuverlässigkeit der Messung wird hierdurch wesentlich beeinflußt.

Infolge der erforderlichen engen Toleranzen besteht für Festkörper wenig Möglichkeit, um den Propeller herumzuströmen, so daß sich folglich Festkörper aufbauen, was insbesondere der Fall ist, wenn Pulver in der Flüssigkeit suspendiert ist.

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Zusätzlich wird der Propeller vom Aufnehmer magnetisch angezogen. Die Flüssigkeitsmenge, die erforderlich ist, um eine Rotation des Propellers einzuleiten, ist relativ groß, da die magnetische Anziehung zwischen dem Aufnehmer und dem Propeller überwunden werden muß, was bedeutet, daß die Mindestdurchflußmenge, welche gemessen werden kann, relativ groß ist. Es besteht ein klarer Konflikt zwischen der erhöhten elektrischen Empfindlichkeit mit der Folge, den Propeller nahe am Aufnehmer anordnen zu müssen, wodurch die Kraft erhöht wird, die erforderlich ist, um den Propeller in Drehung zu versetzen, und der erhöhten Empfindlichkeit bei geringen Durchflußmengen, welche bedingt, daß die magnetische Anziehung zwischen dem Propeller und dem Aufnehmer möglichst gering sein soll, damit schon geringe Flüssigkeitsmengen den Propeller in Drehung versetzen. Die letztere Bedingung führt jedoch zu einer geringen elektrischen Empfindlichkeit.

Es besteht die Aufgabe, die Vorrichtung so auszubilden, daß sowohl geringe als auch große Durchflußmengen damit gemessen werden können.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Der wesentliche Vorteil der Vorrichtung besteht darin, daß zwischen dem Aufnehmer und dem von der Flüssigkeit in Bewegung versetzten Metallteil, beispielsweise einem Propeller, keine magnetischen Anziehungskräfte herrschen.

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Folglich ist auch keine magnetische Haltekraft zu überwinden, bevor eine Durchflußmenge gemessen werden kann. Folglich ist auch die meßbare Mindestdurchflußmenge wesentlich geringer als diejenige bei einem Durchflußmengenmesser, der einen Reluktanzaufnehmer aufweist.

Da die Vorrichtung keine magnetischen Bauteile aufweist, wandern Metallteilchen, welche in der Flüssigkeit suspendiert sind, ohne weiteres durch die Vorrichtung hindurch ohne sich dort abzulagern.

Toleranzen zwischen dem Propeller und dem Aufnehmer sind nicht kritisch und der Abstand zwischen den erfaßten Teilen des Propellers und dem Aufnehmer kann beispielsweise einen Zentimeter betragen. Festkörper, wie beispielsweise Pulver oder Granulat können ohne weiteres durch die Vorrichtung mit der Flüssigkeit hindurchströmen.

Der Durchflußmengenmesser hat weiterhin den Vorteil, daß die durch ihn hindurchströmende Flüssigkeit nur einem geringen Druckabfall unterworfen ist. Es hat sich gezeigt, daß der Druckabfall einige mbar betrug bei einer Durchflußmenge von 190 Liter pro Minute mit einer Flüssigkeit, die unter einem Druck von 70 Bar stand. Die Untergrenze der Durchflußmenge wird bestimmt durch die extrem geringe Reibung eines Lagers mit geringem Reibungswiderstand. Es hat sich weiterhin gezeigt, daß der Durchflußmengenmesser einen Flüssigkeitsdruck von über 105 3ar aushielt.

Der verwendete Aufnehmer besteht aus einer Spule und

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einem in Serie geschalteten Kondensator an welchem ein Oszillator angeschlossen ist, welcher ein Signal mit einer Frequenz an die Serienschaltung legt, bei welcher die Spule und der Kondensator in Serienresonanz sich befinden. An die Serienschaltung aus Spule und Kondensator ist ein weiterer Schaltkreis angeschlossen, der die Hüllkurve des Signals erfaßt und ein weiterer Schaltkreis dient dazu, das Pulsieren der Hüllkurve in ein Ausgangssignal umzuwandeln. Die Veränderungen der Hüllkurve, welche das Pulsieren darstellen, werden bewirkt durch die Bewegung eines Metallteils im Feld der Spule. Infolge der über der Spule oder dem Kondensator liegenden hohen Spannung kann der Abstand zwischen dem Metallteil und dem Feld der Spule relativ groß sein. Es ist vorzuziehen, daß das Metallteil, welches sich im Feld der Spule bewegt, nicht magnetisch ist. Das Metallteil braucht lediglich eine Diskontinuität in der Oberflächenebene einer sich bewegenden oder rotierenden Struktur aufzuweisen, wie beispielsweise eine Reihe von im Abstand zueinander angeordneten Metallfingern. Beispielsweise kann an der Seite eines Rads ein metallischer Vorsprung angeordnet sein,mittels welchem die Drehgeschwindigkeit des Rads gemessen werden kann. Zur Messung der Durchflußmenge einer Flüssigkeit wird bevorzugt ein Propeller verwendet, welcher vor einer Spule angeordnet ist. Sobald der Propeller durch die Flüssigkeit in Drehung versetzt wird, kann die Drehgeschwindigkeit des Propellers und damit die Durchflußmenge der Flüssigkeit bestimmt werden.

Bevorzugt besteht die Spule aus einer Drahtwicklung, welche auf einen U-förmigen Ferritkern aufgewickelt ist..

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Die Arme des Kerns sind gerichtet in Richtung der Lage des Metallteils und im speziellen in Richtung der breitesten Fläche dieses Metallteils.

Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung des mechanischen Teils der Vorrichtung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die mit einer Leitung verbundene Vorrichtung;

Fig. 3 ein Blockschaltbild des elektrischen Teils der Vorrichtung und

Fig. 4 ein Schaltbild des elektrischen Teils der Vorrichtung.

Auf einen U-förmigen Ferritkern 1 ist eine Spule 2 aufgewickelt. Für eine gute Hochfrequenzempfindlichkeit hat es sich gezeigt, daß die Induktivität der Spule im Bereich von etwa 12 Millihenry liegen soll. Dieser Wert ist jedoch nicht bindend. Der Kern ist angeordnet auf einer gedruckten Schaltungsplatte 3 auf welcher die restlichen Bauteile der Schaltung angeordnet sind. Die gedruckte Schaltungsplatte ist bevorzugt in das offene Ende eines am anderen Ende verschlossenen Zylinders eingeschoben. Die Schaltungsplatte wird durch nicht dargestellte Nuten an der Innenseite des Zylinders gehalten. Die Enden der Arme des Ferritkernes stoßen bevorzugt

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gegen das geschlossene Ende des Zylinders an. Der Zylinder besteht bevorzugt aus einem inerten Kunststoffmaterial, wie beispielsweise Delrin.

Zwei Arme 5 des Zylinders, von denen nur einer dargestellt ist, gehen von dem geschlossenen Ende ab und weisen zwei einander gegenüberliegende Bohrungen 6 auf, welche zur Lagerung der Achse 7 eines Propellers dienen. Die Form des Propellers kann vielfältig sein. Bevorzugt weist der Propeller vier Flügel auf, welche mit der Achse 7 verbunden sind. Bevorzugt sind diese Flügel 9 mit einem Lager um die Achse herum verbunden. Der Propeller kann aus einem inerten Kunststoffmaterial bestehen, falls jedoch ein derartiger Aufbau gewählt wird, dann ist es notwendig, daß ein ebenes metallisches Bauteil in jedem der Flügel eingebettet oder angeformt ist. Jedes Bauteil sollte sich quer zum Propeller erstrecken, damit gegenüber dem Ferritkern ein breiter Oberflächenbereich entsteht. Alternativ hierzu kann der gesamte Propeller aus Metall, beispielsweise aus rostfreiem Stahl bestehen.

Um die Reibung auf ein Minimum zu reduzieren und um selbstschmierende Eigenschaften zu erhalten, sollte die Welle aus einem keramischen Material bestehen und die Lager sollten aus komprimiertem Kohlenstoff mit einem Binder hergestellt sein. Es hat sich gezeigt, daß ein extrem geringer Reibungsfaktor erhalten wird, wenn Keramik selbstschmierend mit Kohlenstoff zusammenarbeitet, so daß sich der Propeller leicht zu drehen vermag.

Der Abstand zwischen den Armen des Ferritkerns kann etwa 1,5 cm betragen. Der Abstand zwischen einem Arm

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und der ebenen Oberfläche eines benachbarten Flügels kann etwa 1 cm betragen. Der Ferritkern kann die Hälfte eines Toroiden sein. Die Erfindung ist jedoch nicht begrenzt auf einen Kern dieser Form. Es kann sich um einen E-förmigen oder um einen Topfkern handeln, bei dem die Spule um den Mittelschenkel des Kerns gewickelt ist.

In Fig. 2 ist ein T-förmiger Abschnitt eines Rohres gezeigt, dessen Durchfluß mit 11 bezeichnet ist und von dem ein Teil 12 quer abgeht. Der Zylinder 4, der den Ferritkern, die Spule und die übrigen Schaltungsbauteile umschließt ist in den abgehenden Teil 12 eingesetzt und zwar so weit, daß einer der Flügel 9 des Propellers in den Durchflußteil 11 ragt. Insbesondere ist der Teil 12 ausgenommen, bis an eine Stelle nahe des Durchflußteiles 11, um das Einsetzen des Zylinders 4 bis zu einem Anschlag 13 zu erleichtern, wobei letzterer ein weiteres Hineinragen des Propellers in den Durchflußteil verhindert. Hierbei sollte der Durchmesser des Zylinders 4 mit Schiebesitz zum Innendurchmesser des Teils 12 passen. Vorzugsweise sind in zwei ringförmigen Nuten des Zylinders 4 zwei O-Ringe 14 angeordnet, welche einen Austritt von Flüssigkeit über das Rohrteil 12 verhindern. Der die elektronischen Schaltelemente enthaltende Zylinder 4 ist vorzugsweise abgekapselt durch eine Epoxyharzversiegelung, wie beispielsweise eine Dichtkappe 15.

Fließt beispielsweise eine Flüssigkeit durch das Rohr 11 in Richtung des Pfeiles, dann wird hierdurch der Propeller 3 in Drehung versetzt, wodurch die Planen-

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Oberflächen der Flügel 9 aufeinanderfolgend in den Bereich der Enden des Ferritkerns 1 kommen. Der im Innern des Zylinders 4 befindliche Schaltkreis erzeugt Ausgangsimpulse im Kabel 16 mit jeder Vierteldrehung des Propellers.

Da der Propeller in Drehung versetzt wird,sobald seine vernachlässigbar geringe Lagerreibung überwunden ist, ist es möglich, sehr geringe Durchflußmengen zu messen. Der Aufbau ist jedoch so gewählt, daß auch sehr große Durchflußmengen gemessen werden können, bei denen der Propeller bis zu 24.000 Umdrehungen pro Minute ausführt.

Außerdem ist der Propeller immun gegen den herrschenden Flüssigkeitsdruck, da der Propeller in seiner Gesamtheit von der zu messenden Flüssigkeit umgeben ist. Außerdem wird ein Austritt der Flüssigkeit durch die O-Ringe 14 verhindert.

Die Fig. 3 zeigt schematisch den Aufbau der verwendeten Meßschaltung. Ein Oszillator 20 ist mit seinem Ausgang an eine Serienschaltung eines Kondensators 21 und einer Spule 22 angeordnet, wobei es sich bei letzterer um die Spule 2 nach Fig. 1 handelt.

An die Verbindungsstelle zwischen dem Kondensator 21 und der Spule 22 ist ein Hüllkurvendetektor 23 angeordnet. Der Ausgang des Hüllkurvendetektors 23 ist verbunden mit einem Umsetzungsschaltkreis 24. Der Ausgang des Umsetzungsschaltkreises 24 ist seinerseits mit einem Ausgangsanschluß 25 verbunden.

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Beim Betrieb legt der Oszillator 20 ein Signal an die Serienschaltung von Kondensator 21 und Spule 22 mit einer Frequenz, bei welcher sich die Serienschaltung in Serienresonanz befindet. Demgemäß liegt über der Spule 22 eine sehr hohe Spannung. Diese hohe Spannung liegt auch am Hüllkurvendetektor 23, welcher das Pulsieren der Hüllkurve infolge der Bewegung des Propellers erfaßt und dieses Pulsieren dem Konverter 24 zuführt. Der Konverter 24 setzt das Pulsieren in Rechteckimpulse um, welche am Ausgangsanschluß 25 anliegen.

Die zuvor erwähnte hohe Ausgangsspannung entsteht infolge der Verwendung eines Serienresonanzschaltkreises. Demgemäß ist die Empfindlichkeit des Schaltkreises extrem hoch. Dies führt dazu, daß Bewegungen des Propellers in einem beträchtlichen Abstand von der Spule 22 möglich sind, trotzdem jedoch das Pulsieren der Hüllkurve des Signals vom Oszillator 20 zuverlässig erfaßt werden kann.

Dies führt zu einer wesentlichen Verbesserung gegenüber den bekannten Durchflußmengenmessern. So kann ein nichtmagnetischer Propeller verwendet werden, wodurch vermieden wird, daß eine hohe magnetische Haltekraft überwunden werden muß, was dazu führt, daß der Meßbereich des erfindungsgemäßen Durchflußmengenmessers größer ist als bei den bekannten Geräten.

Wegen der hohen Ausgangsspannung der Spule 22 wird die Empfindlichkeit erhöht, wobei es gleichzeitig möglich ist, den Propeller mindestens im Abstand von 1,6 mm vom Gehäuse anzuordnen, so daß suspendierte Festkörper-

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teilchen, wie beispielsweise Schmutz, Granulat, Metallteilchen usw. um den Propeller herumfließen können, ohne dort oder am Gehäuse anzubacken. Die plane Oberfläche des Propellers, d.h. diejenige Fläche, die in erster Linie erfaßt wird, kann im Abstand von 1 cm oder mehr vom Gehäuse angeordnet sein.

Wie die Fig. 4 zeigt, ist der Oszillator 20 in Serie mit einem Kondensator 21 und einer Spule 22 geschaltet. Die Verbindung zwischen dem Kondensator 21 und der Spule 22 ist mit einem Kondensator 26 verbunden, dessen anderer Anschluß verbunden ist mit der Anode der Diode 27 und der Kathode der Diode 23. Die Anode der Diode 28 liegt an Masse und die Kathode der Diode 27 ist mit einer Parallelschaltung eines Kondensators 29 und eines Widerstandes 30 verbunden, wobei letzterer an Masse liegt.

Die Kathode der Diode 27 ist weiterhin verbunden über einen Kondensator 31 in Serie mit den Widerständen 32 und 33 mit dem Pluseingang eines Operationsverstärkers 34. Die Verbindungsstelle des Kondensators 31 mit dem Widerstand 32 ist verbunden mit der Verbindungsstelle der beiden Widerstände 35 und 36» welche zwischen einer Spannungsquelle +V und Masse geschaltet sind. Der nichtumkehrende Eingang des Operationsverstärkers 34 ist weiterhin über einen Kondensator 38 mit Masse verbunden. Der Ausgang des Operationsverstärkers 34 ist mit seinem Umkehreingang und über einen Kondensator 37 mit der Verbindungsstelle zwischen den beiden Widerständen 32 und 33 verbunden.

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Der Ausgang des Operationsverstärkers 34 ist über einen Kondensator 39 mit dem Minuseingang des Operationsverstärkers 41 und mit einem Widerstand 42 verbunden, wobei letzterer geerdet ist. Der Ausgang des Operationsverstärkers 41 ist über einen Widerstand 43 mit seinem Nichtumkehreingang und mit der Verbindungsstelle eines aus den Widerständen 44 und 45 bestehenden Spannungsteilers verbunden. Dieser Spannungsteiler ist geschaltet zwischen der Speisespannungsquelle +V und Masse.

Der Ausgang des Operationsverstärkers 41 ist mit dem Eingang eines Puffers 46 verbunden, dessen Ausgang über einen Widerstand 47 mit dem Ausgangsanschluß 25 verbunden ist.

Beim Betrieb erzeugt der Oszillator 20 ein Signal bei der Resonanzfrequenz des Kondensators 21 und der Spule 22. Vorzugsweise kann die Frequenz des Oszillators 20 von Hand eingestellt werden, um die Toleranzen des Kondensators und der Spule berücksichtigen zu können. Diese Frequenz wird auf die Resonanzfrequenz abgestimmt. Die Resonanzfrequenz ist nicht kritisch, sollte Jedoch ein Mehrfaches der höchsten zu erwartenden Zählgeschwindigkeit sein. Ein wirkungsvoller Prototyp arbeitete mit einer Resonanzfrequenz von 100 kHz. Die Kapazität des Kondensators 21 kann 180 pF und die Induktivität der Spule 22 etwa 12 Millihenry betragen.

Die über der Spule 22 auftretende Spannung betrug bei einem Prototyp von Spitze zu Spitze etwa 120 Volt. Diese sehr hohe Spannung ergab sich bei einer Speisespannung +V von etwa 3 Volt, gemessen zur Masse.

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Das Hochspannungssignal von der Spule 22 ist über den Kondensator 26 wechselstromgekoppelt mit einem Hüllkurvendetektor, welcher aus den Dioden 27 und 28 besteht und mit dem aus dem Kondensator 29 und dem Widerstand 30 bestehenden Filter.

Das Signal wird sodann über den Kondensator 31 einem Hochpaßfilter zugeführt. Dieses Hochpaßfilter besteht aus dem Kondensator 31 und dem Widerstand 36 und begrenzt die untere Grenzfrequenz von beispielsweise vorzugsweise etwa 0,5 Hz.

Das resultierende Signal wird sodann einem aktiven Tiefpaßfilter zugeführt, welches besteht aus den Widerständen 32 und 33, den Kondensatoren 37 und 38 und dem Operationsverstärker 34. Bei dem vorerwähnten Prototyp wies das aktive Filter eine 12 db-Oktavendämpfung oberhalb 200 Hz auf.

Das resultierende gefilterte Signal wird über den Koppelkondensator 39 einem Pegeldetektor oder Komparator zugeführt, welcher eine wesentliche Hysteresis aufweist um eine falsche Triggerung zu vermeiden. Der Komparator weist einen Schwellwert infolge des Gleichstrompegels auf, der erhalten wird durch den Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen A4 und 45, wobei dieser Gleichstrompegel am Pluseingang des Operationsverstärkers 41 anliegt. Gefilterte Signale, welche diesen Schwellwert übersteigen und am Minuseingang des Operationsverstärkers 41 anliegen, können passieren und liegen am Puffer 46 an. Das resultierende Ausgangssignal vom Puffer 46 weist eine niedere Impedanz auf und

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liegt über dem Widerstand 47 am Ausgangsanschluß 25 an.

Bevorzugt wird die Ausgangsleitung mit niederer Impedanz betrieben, damit dort möglichst wenig Fremdimpulse eingestreut werden können. Der Wert des Widerstands 47 betrug bei dem vorerwähnten Prototyp 200 Ohm.

Bei jedem Vorbeigang von zwei metallischen Flügeln am Ferritkern entsteht am Ausgangsanschluß 25 ein Impuls. Diese Impulse können durch eine externe Schaltung gezählt werden und ergeben somit eine Anzeige der Durchflußmenge. Der vorerwähnte Prototyp war in der Lage, Impulse von 0,5 Hz bis 400 Hz zu zählen. Impulse mit 0,5 Hz entsprechen einer Achtelumdrehung pro Minute des Propellers, während die 400 Hz 24.000 Umdrehungen pro Minute entsprechen. Hierdurch ergibt sich ein sehr großer Meßbereich.

Mit der vorerwähnten Schaltung können auch Geschwindigkeiten gemessen werden. Beispielsweise kann ein metallischer Vorsprung an einem Rad eines Fahrzeugs angeordnet sein. Der Ferritkern wird in die Nähe dieses Vorsprungs gebracht und die Schaltung erzeugt einen Ausgangsimpuls jedesmal, wenn der Vorsprung am Kern vorbeiwandert. Durch Zählen der Impulse mittels einer Zählschaltung kann die Drehgeschwindigkeit des Rads und damit die Geschwindigkeit des Fahrzeugs angezeigt werden.

Es ist nicht notwendig, hierbei einen speziellen metallischen Vorsprung zu verwenden. Es genügt, daß die Ebene des Rads oder einer Scheibe eine Diskontinuität aufweist. Spikes in einem Rad können auf diese Weise

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ebenfalls erfaßt werden, ebenfalls metallische Diskontinuitäten in einem sich bewegenden Band. Beispielsweise kann auch die Anzahl metallischer Gegenstände erfaßt werden, welche von einem Transportband transportiert werden. Der Durchflußmengenmesser ist also auch geeignet zur Messung von Drehgeschwindigkeiten, Geschwindigkeiten in gerader Richtung und von Mengen. Als Durchflußmengenmesser ist er insbesondere gut geeignet bei Flüssigkeiten, in welchen Teilchen suspendiert sind, einschließlich von Metallteilchen, Sand, Granulaten usw. .

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Leerseite

Claims

Dipi.-liig. Patentanwalt ehlm-onstraße 8 ■ Po-ttucii Im) D-X1HjU Augsburg JI Telefon 0821/36015 -5Mi i< > Telex 53 3 27: .«..,-hc,K, ■■.. Mu=,^, vif4-^,.: Anm.: SED SYSTEMS INC. 3213/01/Ch/Ws Augsburg, den 13- Jan. 1981 Ansprüche

1. Vorrichtung zum Messen der Bewegungsgeschwindigkeit eines metallischen Gegenstands, der sich wiederholt durch das Feld einer elektrischen Spule bewegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule und ein Kondensator in Serie geschaltet sind, an dieser Serienschaltung ein Oszillator anliegt, der ein Signal entsprechend der Serienresonanz der Serienschaltung erzeugt, die Spule das Durchwandern des metallischen Gegenstands durch ihr Feld erfaßt, dabei die entstehende Hüllkurve gemessen und das pulsieren der Hüllkurve in ein Ausgangssignal umgesetzt wird, das bei jedem Vorbeiwandern des metallischen Gegenstands an der Spule auftritt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule auf einem Ferritkern aufgewickelt ist, dessen mindestens einer Arm in Richtung auf die Bewegungsbahn des metallischen Gegenstands gerichtet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ferritkern zwei Arme aufweist, welche beide in Richtung der Bewegungsbahn

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des metallischen Gegenstands zeigen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der metallische Gegenstand ein Propeller ist, bei welchem mehrere metallische Flügel symmetrisch um eine Achse angeordnet sind, wobei die Achse rechtwinkelig zur Ebene und im Bereich des Kerns verläuft.

5· Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie seitlich von einem Rohr angeordnet ist, durch das die zu messende Flüssigkeit fließt, wobei ein Flügel des Propellers in das Rohr ragt und die Achse des Propellers rechtwinkelig zur Achse des Rohres angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1,3 oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung des Pulsierens der Hüllkurve in ein Ausgangssignal bewirkt wird durch ein Bandpassfilter, durch den diese Hüllkurve hindurchgeht, durch einen Schwellwertdetektor, der mit dem Ausgang dieses Filters verbunden ist und durch den die gefilterte Hüllkurve hindurchgeht, wenn sie eine Amplitude oberhalb eines Schwellwertes aufweist und mit dem Ausgang des Schwellwerts ein Puffer verbunden ist, an dessen Ausgang das Ausgangssignal auftritt.

7· Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß sie in einem rechtwinkelig zum Rohr verlaufenden Rohrstück angeordnet ist.

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8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule und der Kondensator wechselstrommäßig an eine Diodenschaltung angeschlossen sind, mit welcher wechselstrommäßig das Bandpaßfilter verbunden ist mit dem der Schwellwertdetektor verbunden ist, an dessen Ausgang der Puffer angeschlossen ist.

9· Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß ein Rad mindestens einen metallischen Vorsprung aufweist und der Kern nahe der Bewegungsbahn dieses Vorsprungs angeordnet ist und die Enden seiner Arme in Richtung dieses Vorsprungs zeigen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Propeller metallische Flügel aufweist, welche in einen Flüssigkeitsdurchgang ragen, der Kern nahe diesem Propeller angeordnet ist und seine Arme in Richtung des Propellers zeigen.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Frequenz der Serienresonanz und damit die Frequenz des Oszillators um ein Mehrfaches höher ist als die höchste zu erwartende Welligkeit der HUllkurve.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal mit einer Frequenz anliegt, bei welcher die Amplitude des Pulsierens ein Maximum aufweist.

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13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß der Kondensator und die Spule einen Resonanzschaltkreis bilden.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß die Frequenz des Oszillators gleich der Resonanzfrequenz ist.

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