DE3101958C2 - Magnetic-inductive flow meter - Google Patents

Magnetic-inductive flow meter

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DE3101958C2 DE19813101958 DE3101958A DE3101958C2 DE 3101958 C2 DE3101958 C2 DE 3101958C2 DE 19813101958 DE19813101958 DE 19813101958 DE 3101958 A DE3101958 A DE 3101958A DE 3101958 C2 DE3101958 C2 DE 3101958C2
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DE19813101958
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Friedrich Dipl.-Ing. 4172 Straelen Hofmann
Wolfgang Ing.(grad.) 4200 Oberhausen Stelz
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Krohne Messtechnik GmbH and Co KG
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Krohne Messtechnik GmbH and Co KG
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    • 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
    • G01F1/56Measuring 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 electric or magnetic effects
    • G01F1/58Measuring 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 electric or magnetic effects by electromagnetic flowmeters
    • G01F1/60Circuits therefor

Description

4545

Die Erfindung betrifft einen magnetisch-induktiven Durchflußmesser, dessen Magnetspulen mit einem Wechselstrom oder einem geschalteten Gleichstrom erregt werden und dessen Meßelektroden über je einen Vorverstärker an einen Meßumformer angeschlossen sind.The invention relates to a magnetic-inductive flow meter, the magnetic coils with a Alternating current or a switched direct current are excited and its measuring electrodes each via one Preamplifier are connected to a transmitter.

Bei bestimmten technischen Anwendungen, beispielsweise der Durchflußmessung von Flüssigkeiten mit niedriger Leitfähigkeit, dem Erfordernis großer Leitungslängen zwischen räumlich entfernt aufgestelltem Meßwertaufnehmer und Meßumformer oder bei großen elektrischen Störeinwirkungen auf die Meßsignalleitung ist es üblich, in den Meßsignalleitungen zwischen Meßwertaufnehmer und Meßumformer Vorverstärker vorzusehen, die eine hohe Eingangsimpedanz für die von den Elektroden kommenden Signale und eine niedrige Ausgangsimpedanz in Richtung des zum Meßumformer laufenden Signalkabels besitzen und deren Hilfsenergie über eine zusätzliche Leitung vom Meßumformer geliefert wurde. Bei Anwendung in explosionsgefährdeten Bereichen erforderte diese zusätzliche Leitung zusätzliche Zenerbarrieren.In certain technical applications, for example the flow measurement of liquids with low conductivity, the requirement of long line lengths between spatially distant Transducers and transducers or in the event of large electrical interference on the measuring signal line it is common to use a preamplifier in the measuring signal lines between the transducer and the transducer provide a high input impedance for the signals coming from the electrodes and a have low output impedance in the direction of the signal cable running to the transmitter and whose auxiliary power was supplied by the transmitter via an additional cable. When used in This additional line required additional Zener barriers in potentially explosive areas.

Demgegenüber liegt der Erfindung die AufgabeIn contrast, the invention has the task

zugrunde, die Energieversorgung für die Vorverstärker ohne zusätzliche Leitung zu ermöglichen.based on enabling the power supply for the preamplifier without an additional cable.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß an die Erregerstromleitung für die Magnetspulen ein mit den Versorungsanschlässen der Vorverstärker verbundener Energiewandier angeschlossen istThis object is achieved according to the invention in that the excitation current line for the magnet coils an energy converter connected to the supply connections of the preamplifier is connected

bei dieser Schaltanordnung wird die Energie für die Versorgung der Vorverstärker aus dem Erregerstrom für die Magnetspulen unmittelbar im Bereich des Meßwertaufnehmers gewonnen, so daß die bisher vorgesehene zusätzliche Leitung entfällt Desgleichen sind keine zusätzlichen Zenerbarrieren für den Explosionsschutz mehr erforderlich. Vor allem ist auch die Montage am Meßort wesentlich vereinfachtWith this switching arrangement, the energy for the supply of the preamplifier is taken from the excitation current obtained for the magnet coils directly in the area of the transducer, so that the previously Any additional cable provided is not applicable. Likewise, additional Zener barriers are no longer required for explosion protection. Above all is that too Installation at the measuring location is significantly simplified

Erfolgt die Erregung der Magnetspulen durch Wechselstrom oder einen geschalteten Gleichstrom, läßt sich eine Glättung der Hilfsenergie für die Vorverstärker dadurch erreichen, daß in der Versorgungsleitung zwischen Energiewandler und Vorverstärker ein Energiespeicher, z. B. in Form eines Kondensators angeordnet wird.If the solenoid coils are excited by alternating current or a switched direct current, a smoothing of the auxiliary power for the preamplifier can be achieved in that an energy storage device, e.g. B. is arranged in the form of a capacitor.

Zur Wandlung eines Teils des Erregerstromes in die Hilfsenergie für die Vorverstärker sind verschiedene Bauelemente geeignet Beispielsweise kann der Energiewandler aus einem Transformator bestehen, an dessen Primärseite die Erregerstromleitung und an dessen Sekundärseite die mit einem Gleichrichter versehene Versorgungsleitung für die Vorverstärker angeschlossen ist Nach einer anderen Ausführung kann ein an die Erregerstromleitung angeschlossener elektrooptischer Wandler vorgesehen sein, dessen Ausgangsenergie auf einen an die Versorgungsleitung angeschlossenen optoelektrischen Wandler einwirkt Auch kann der F.nergiewandler aus einem an die Erregerstromleitung angeschlossenen Heizwiderstand bestehen, dessen Wärmeenergie mittels eines an die Versorgungsleitung angeschlossenen Thermoelements in die Versorgungsspannung gewandelt wird. Schließlich kann zur Energiewandlung auch eine Stromrichterschaltung benutzt werden, wobei sich ein eventueller Verlust an Erregerstrom durch Eichung kompensieren läßtThere are various options for converting part of the excitation current into the auxiliary energy for the preamplifier Components suitable For example, the energy converter can consist of a transformer whose primary side is the excitation current line and whose secondary side is the one with a rectifier provided supply line for the preamplifier is connected According to another version can an electro-optical converter connected to the excitation current line can be provided, the output energy of which can also act on an opto-electrical converter connected to the supply line the energy converter consist of a heating resistor connected to the excitation current line, whose Thermal energy is converted into the supply voltage by means of a thermocouple connected to the supply line. Finally, a converter circuit can also be used for energy conversion a possible loss of excitation current can be compensated by calibration

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt; es zeigtThe invention is shown in the drawing, for example; it shows

F i g. 1 einen magnetisch-induktiven Durchflußmesser in einem Blockschaltbild,F i g. 1 a magnetic-inductive flow meter in a block diagram,

F i g. 2 den Gegenstand der F i g. 1 mit einem Transformator als Energiewandler undF i g. 2 the subject of FIG. 1 with a transformer as an energy converter and

F i g. 3 den Gegenstand der F i g. S mit einer Stromrichterschaltung als Energiewandler.F i g. 3 the subject of FIG. S with a converter circuit as an energy converter.

Der in F i g. 1 schematisch dargestellte magnetisch-induktive Durchflußmesser besteht im wesentlichen aus einem Meßwertaufnehmer und einem Meßumformer, wobei der Meßumformer an einem vom Meßwertaufnehmer entfernteren Ort angebracht sein kann. Der Meßwertaufnehmer wird durch ein von der Meßflüssigkeit durchströmtes Meßrohr 1, zwei diametral zueinander angeordneten Meßelektroden 2 und zwei Magnetspulen 3 gebildet, die ein senkrecht zur Verbindungsachse der Meßelektroden 2 verlaufendes Magnetfeld erzeugen. Die Magnetspulen sind über eine Erregerstromleitung 4 an eine Erregerstromquelle 5 angeschlossen, die über eine Steuerleitung 6 von einem Meßumformer 7 gesteuert wird. Diese Schaltanordnung kann so gewählt werden, daß der Erregerstrom entweder ein Wechselstrom oder ein geschalteter Gleichstrom ist, wobei das sich ändernde Magnetfeld jedoch für den Abgriff der Meßsignale periodisch Abschnitte aufweist, in denen die zeitliche Änderung desThe in F i g. 1 schematically illustrated magnetic-inductive flow meter consists essentially of a transducer and a transducer, wherein the transducer can be mounted at a location remote from the transducer. Of the The transducer is formed by a measuring tube 1 through which the measuring liquid flows, two measuring electrodes 2 arranged diametrically to one another and two magnetic coils 3, which create a magnetic field running perpendicular to the connecting axis of the measuring electrodes 2 produce. The magnet coils are connected via an excitation current line 4 to an excitation current source 5, which via a control line 6 from a Transmitter 7 is controlled. This switching arrangement can be chosen so that the excitation current is either an alternating current or a switched direct current, with the changing magnetic field however, for the tapping of the measurement signals periodically has sections in which the change over time of the

31 Ol 95831 Ol 958

geschaltet, wobei die Verstärkung der Vorverstärker zweckmäßig so bemessen ist, daß die durch die Energieentnahme verursachte Verringerung des Erregerstroms und der dadurch bedingte Empfindlichkeitsverlust der Meßgröße ausgeglichen w'rd. Wahlweise können in die Versorgungsleitungen auch Konstantstromquellen geschaltet werden.switched, the gain of the preamplifier is expediently dimensioned so that the through the Energy extraction caused a reduction in the excitation current and the resulting loss of sensitivity the measured variable is balanced. Optionally, constant current sources can also be installed in the supply lines be switched.

Andere, in der Zeichnung nicht dargestellte Energiewandler sind ebenfalls geeignet, wobei insbesondere elektro-optische oder elektro-thermische Wandler zu nennen sind. Beispielsweise kann an die Ei regerstromleitung 4 ein elektro-optischer Wandler, z. B. eine Lichtquelle angeschlossen sein, deren Strahlung von einem optoelektrischen Wandler, z. B. einer Foto-Diode in die über die Versorgungsleitungen 11 an die Vorverstärker 9 anzulegende Versorgungsspannung gewandelt wird. Eine thermische Wandlung kann z. B. aus einem an die Erregerstromleitung 4 angeschlossenen Heizwiderstand bestehen, dessen Wärmeenergie mittels eines Thermoelements in die Versc-gungsenergie gewandelt wird. Soweit eine pulsierende Energiewandlung stattfindet, werden zur Glättung Energiespeicher 13 eingesetztOther energy converters not shown in the drawing are also suitable, being in particular electro-optical or electro-thermal converters too are called. For example, an electro-optical converter, for. Legs Be connected to a light source whose radiation is transmitted by an opto-electrical converter, e.g. B. a photo diode into the supply voltage to be applied to the preamplifier 9 via the supply lines 11 is converted. A thermal conversion can, for. B. from a connected to the excitation power line 4 There is a heating resistor whose thermal energy is converted into the transfer energy by means of a thermocouple is converted. So much for a pulsating energy conversion takes place, energy stores 13 are used for smoothing

Hierzu 1 Blatt ZeichnuneenFor this 1 sheet of drawings

Magnetflusses gleich Null oder konstant istMagnetic flux is zero or constant

Die durch Induktion erzeugten Meßgrößen werdenThe measured quantities generated by induction are

von Meßelektroden 2 aufgenommen und von dem Meßumformer 7 über Meßsignalleitungen 8 abgefragt wobei die Meßsignale über Vorverstärker 9 geführt werden.picked up by measuring electrodes 2 and queried by the transducer 7 via measuring signal lines 8 the measurement signals being passed through preamplifier 9.

Die für die in den Meßsignalleitungen 8 angeordneten Vorverstärker 9 erforderliche Hilfsenergie wird mittels eines Energiewandlers 10 aus dem ErregerstromThe auxiliary power required for the preamplifier 9 arranged in the measuring signal lines 8 is supplied by means of an energy converter 10 from the excitation current

ίο gewonnen und den Vorverstärkern 9 über Versorgungsleitungen 11 zugeführt Als bevorzugtes Bauelement für den Energiewandler 10 kann der in Fig.2 gezeigte Transformator gewählt werden, dessen Sekundärseite die Hilfsenergie liefert Bei einem Wechselstrom zur Erregung der Magnetspulen 3 ist in der Versorgungsleitung 11 weiterhin ein Gleichrichter 12 und ein Energiespeicher 13 in Form eines Kondensators vorgesehen. Die erzeugte Gleichspannung dient der Versorgung der Vorverstärker 9.ίο won and the preamplifier 9 via supply lines 11 supplied as a preferred component for the energy converter 10 that shown in FIG Transformer can be selected, the secondary side of which supplies the auxiliary power Excitation of the magnet coils 3 is also a rectifier 12 and a rectifier in the supply line 11 Energy store 13 is provided in the form of a capacitor. The generated DC voltage is used Supply of the preamplifier 9.

Eine andere Ausführungsform zeigt F i g. 3, in der als Bauelement für den Energiewandler 10 eine Stromrichterschaltung vorgesehen ist Auch hier ist ein Energiespeicher 13 zugeschaltet Bei dieser Ausführung sind die Vorverstärker 9 den Magnetspulen 3 parallelAnother embodiment is shown in FIG. 3, as provided in the device for the power converter 10 is a power converter circuit Again, an energy storage switched 13 In this embodiment the preamplifier 9 the solenoids 3 parallel

Claims (6)

31 Ol Patentansprüche:31 Ol patent claims: 1. Magnetisch-induktiver Durchflußmesser, dessen Magnetspulen mit einem Wechselstrom oder einem geschalteten Gleichstrom erregt werden und dessen Meßelektroden über Vorverstärker an einem Meßumformer angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß an die Erregerstromleitung (4) für die Magnetspulen (3) ein mit den Versorgungsanschlüssen der Vorverstärker (8) verbünde- ner Energiewandler (10) angeschlossen ist1. Electromagnetic flow meter, whose magnetic coils with an alternating current or a switched direct current and its measuring electrodes are connected to a preamplifier Measuring transducers are connected, characterized in that the excitation current line (4) for the solenoid coils (3) connected to the supply connections of the preamplifier (8) ner energy converter (10) is connected 2. Magnetisch-induktiver Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Versorgungsleitung (11) zwischen Energiewandler2. Electromagnetic flow meter according to claim 1, characterized in that in the Supply line (11) between energy converter (10) und Vorverstärker (8) ein Energiespeicher (13) ]5 angeordnet ist(10) and preamplifier (8) an energy store (13) ] 5 is arranged 3. Magnetisch-induktiver Durchflußmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß der Energiewandler (10) aus einem Transformator besteht, an dessen Primärseite die Erregerstromleitung (4) und an dessen Sekundärseite die mit einem Gleichrichter (12) versehene Versorgungsleitung3. Electromagnetic flow meter according to claim 1 or 2, characterized in that the Energy converter (10) consists of a transformer, on whose primary side the excitation current line (4) and on whose secondary side the one with a Rectifier (12) provided supply line (11) für die Vorverstärker (8) angeschlossen ist(11) for the preamplifier (8) is connected 4. Magnetisch-induktiver Durchflußmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiewandler (10) aus einem an die Erregerstromleitung (4) angeschlossenen elektro-optischen Wandler besteht, dessen Ausgangsenergie auf einen an die Versorgungsleitung (U) angeschlossenen optoelektrischer! Wandler einwirkt jo4. Electromagnetic flow meter according to claim 1 or 2, characterized in that the Energy converter (10) from an electro-optical connected to the excitation current line (4) There is a converter whose output energy is connected to a supply line (U) more optoelectric! Converter acts jo 5. Magnetisch-induktiver Durchflußmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß der Energiewandler (10) aus einem an die Erregerstromleitung (4) angeschlossenen Heizwiderstand besteht, dessen Wärmeenergie mitteis eines an die Versor- j5 gungsleitung (11) angeschlossenen Thermoelements5. Electromagnetic flow meter according to claim 1 or 2, characterized in that the The energy converter (10) consists of a heating resistor connected to the excitation current line (4), its thermal energy by means of a thermocouple connected to the supply line (11) in die Versorgungsspannung gewandelt wird.is converted into the supply voltage. 6. Magnetisch-induktiver Durchflußmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß der Energiewandler (10) aus einer Stromrichterschaltung besteht.6. Electromagnetic flow meter according to claim 1 or 2, characterized in that the Energy converter (10) consists of a converter circuit.
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