DE4010727A1 - Vorrichtung zur messung des stroms eines wenigstens geringfuegig elektrisch leitenden mediums - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Eine solche Vorrichtung ist nach der DE-OS 31 26 965 bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Vorrichtung derart weiterzubilden, daß das von ihrer Signalverarbeitungs­ schaltung abgegebene, dem Strom entsprechende Signal weitgehend unabhängig vom Flüssigkeitsstand im Rohr ist.

Die Lösung dieser Aufgabe ist in Anspruch 1 angegeben. Daß Anspruch 1 eine Lösung darstellt, beruht darauf, daß die Kapazität zwischen der Meßflüssigkeit und der Elektrode vom Flüssigkeitsstand im Rohr bzw. von der Kapazität zwischen dem Wandteil des Rohrs und der Elektrode abhängig ist.

Eine schaltungstechnisch besonders einfache Steuerung des Einstellwerks ist in Anspruch 2 angegeben. Ebenfalls schaltungstechnisch besonders einfach ist die Signal­ auswerteschaltung nach Anspruch 3.

Um zu verhindern, daß Meßwertsignale abgegeben werden, die dem Strom der Flüssigkeit nicht entsprechen, ist eine Ausbildung gemäß Anspruch 4 vorgesehen.

Um den Zustand der Vorrichtung überwachen zu können, ist bevorzugt eine Ausbildung gemäß Anspruch 5 vorgesehen.

Die Vorrichtung hat den Vorteil, daß mit Hilfe der zwei­ ten Signalauswerteschaltung, bevorzugt einer µP-Elektro­ nik, und dem Einstellwerk ein automatischer Abgleich des Oszillators möglich ist. Eine erforderliche Schalt­ schwelle kann mit Hilfe von Software direkt über eine Tastatur eingegeben werden. Zusätzlich ermöglicht die zweite Signalauswerteschaltung eine Diagnose mit an­ schließender Diagnosemeldung an die Wiedergabeeinrich­ tung sowie eine Weitergabe dieser Meldung z. B. an über­ geordnete Systeme.

Die Erfindung wird im folgenden an zwei Ausführungsbei­ spielen unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform.

Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform.

Beiden Ausführungsformen ist ein metallisches Rohr 2 gemeinsam, das von dem wenigstens geringfügig elektrisch leitenden Medium zu durchströmen ist, dessen Strom gemessen werden soll. Ein zwei Spulen 4 und 6 durchflie­ ßender, elektrischer Strom erzeugt ein Magnetfeld, das das Rohr durchsetzt. Im Rohr befinden sich zwei Elek­ troden 8, 10, deren Verbindungslinie im wesentlichen rechtwinklig zu der des Magnetfelds verläuft und die normalerweise von dem das Rohr 2 durchströmenden Medium berührt werden. Die beiden Elektroden 8 und 10 sind über Leitungen 12 und 14 in an sich bekannter Weise mit einer Signalauswerteschaltung 16 verbunden, deren über eine Leitung 18 abzugreifendes Ausgangssignal ein Maß für den Strom des das Rohr 2 durchströmenden Mediums ist.

Von den Leitungen 12 und 14 sind Leitungen 20 und 22 zu einem Oszillator 24 abgeführt, in dessen frequenzbestim­ menden Kreis die Kapazitäten der Elektroden 8, 10 gegenüber dem Rohr 2 liegen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 führt die Leitung 18 zu einem Eingang eines Multiplexers 26. Ein weiterer Ein­ gang des Multiplexers 26 ist mit dem Ausgang des Os­ zillators 24 über einen Integrator 28 verbunden. Ein Ausgang des Multiplexers 26 ist über einen Analog- Digital-Wandler 30 mit einem Eingang einer zweiten Signalauswerteschaltung - einer µP-Elektronik 32 - verbunden. Der Multiplexer 26 schaltet zyklisch das durchflußproportionale Signal der Signalauswerteschal­ tung 16 und das frequenzproportionale Signal des Os­ zillators 24 bzw. des Integrators 26 zum Analog-Digital­ wandler 30. Die µP-Elektronik 32 steuert über eine Leitung 44 das Schalten des Multiplexers 26. Ein Ausgang der µP-Elektronik 32 ist mit einem Eingang eines Ein­ stellwerks 34 verbunden, das die Frequenz des Oszilla­ tors 24 steuert. Die Frequenz des Oszillators 24 hängt im wesentlichen von der Kapazität der Elektroden 8 und 10 zum Flüssigkeitspotential im Rohr 2 ab, wenn der Wider­ stand des Einstellwerks 34 als konstant angesehen wird. Die Frequenz des Oszillators 24 soll bei gefülltem Rohr 2 immer den gleichen Wert haben. Daher ist es er­ forderlich, mit dem Einstellwerk 34 den Oszillator 24 auf diese Frequenz, den "Arbeitspunkt", abzugleichen.

Damit gilt im wesentlichen: Die Frequenz des Oszillators 24 wird bestimmt von der Kapazität der Elektroden 8 und 10 sowie von dem Wider­ stand des Einstellwerks 34. Nach dem Abgleich des Oszil­ lators 24 mit Hilfe des Einstellwerks 34 ist der Wider­ stand des Einstellwerks 34 konstant und der Oszillator 24 auf das Medium (d. h. auf die Kapazität) abgeglichen.

Dabei wird von der µP-Elektronik 32 das vom Analog- Digital-Wandler 30 gewandelte, der Frequenz des Oszil­ lators 24 proportionale Signal erfaßt. Damit kann mit Hilfe von Software ein dem Arbeitspunkt entsprechender Digitalwert festgelegt und durch diesen das Einstellwerk 34 eingestellt werden. Bei entleertem Rohr 2 stellt sich entsprechend der Kapazität ein der Frequenz proportio­ naler Digitalwert ein. Um diesen Betriebszustand zu er­ kennen, ist mit Hilfe von Software ein entsprechender Schwellwert über eine Tastatur zu setzen.

Die eigentliche Flußmessung wird mit der Signalauswerte­ schaltung 16, dem Multiplexer 26, dem Analog-Digital- Wandler 30 und der µP-Elektronik 32 ermöglicht. In der µP-Elektronik 32 wird mit Hilfe von Software eine Volumenintegration durchgeführt, d. h. die Auswertung des durchflußproportionalen Signals. Überschreitet der der Frequenz des Oszillators 24 proportionale Digital­ wert den eingestellten Schwellwert, wird die Volumenintegration abgebrochen.

Ein Ausgang der µP-Elektronik 32 betätigt das Relais 36 und ein weiterer Ausgang der µP-Elek­ tronik 32 schaltet die Ausgabeschaltung 38 ab, wenn die eingangs genannte Kapazität ein vorgegebenes Maß unterschreitet. Schließlich ist ein Ausgang der µp-Elektronik 32 mit einer Wiedergabeeinrichtung 40 verbunden.

Die µP-Elektronik 32 fragt zyklisch die Frequenz des Oszillators 24 ab und gibt bei entleerter Rohrleitung die Diagnosemeldung "ROHR LEER" an die Wiedergabeein­ richtung 40.

Mittels des Einstellwerks 34 wird also die Frequenz des Oszillators 24 selbsttätig, gesteuert durch die Signalauswerteschaltung 32, einem Arbeitspunkt ange­ paßt, der im wesentlichen von der Kapazität der Elek­ troden 8, 10 zum Medium bzw. zur Wand des Rohrs 2 ab­ hängt. Dabei wird diese Kapazität im wesentlichen durch die Leitfähigkeit des Mediums und die Größe der Elektroden 8, 10 bestimmt.

Bei einem auf das Medium abgeglichenen Oszillator 24 ist die Frequenz des Oszillators 24 an sich sehr stark vom Füllstand des Rohrs 2 abhängig. Durch das Ein­ stellwerk 34 wird jedoch diese Abhängigkeit praktisch beseitigt. Bei Abfall der Kapazität unter einen vor­ eingestellten Wert beendet jedoch die µP-Elektronik 32 die Auswertung, etwa die Integration des Volumens des Mediums, und schaltet die Ausgabeschaltung 38 ab. Mit­ tels der Wiedergabeeinrichtung 40 kann eine Diagnose­ meldung in einer gewünschten Landessprache im Klartext ausgegeben werden. Werden Auswerteeinheiten mit serieller Datenschnittstelle verwendet, so wird in einem Statusregister ein Bit gesetzt, um eine Fern­ diagnose zu ermöglichen.

Die Fähigkeit der µP-Elektronik 32, mit einer anderen µP-Elektronik (z. B. eines Prozeßleitsystems) kommu­ nizieren zu können, erfordert eine serielle Daten­ schnittstelle.

Das Statusregister ist ein bestimmter digitaler Speicher­ bereich der µP-Elektronik 32. In diesem Speicherbereich wird eine bestimmte Speicherzelle "gesetzt", wenn die µP-Elektronik 32 den Betriebszustand "ROHR LEER" erkennt. Damit ist nun eine externe µP-Elektronik in der Lage, diesen "Status" über die serielle Datenschnittstelle abzufragen.

Die Ausführungsform nach Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 im wesentlichen dadurch, daß der Multiplexer 26 und der Integrator 28 entfallen. Die Signalauswerteschaltung 16 ist direkt mit dem Analog- Digital-Wandler 30 verbunden. Die Frequenz des Oszilla­ tors 24 wird über eine Leitung 42 direkt von der µP- Elektronik 32 ermittelt. Bei Abfall der genannten Kapa­ zität unter den vorgegebenen Wert reagiert die Vor­ richtung wie diejenige nach Fig. 1.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Messung des Stroms eines ein Rohr (2) durchströmenden, wenigstens geringfügig elektrisch lei­ tenden Mediums nach dem Induktionsprinzip unter Verwen­ dung wenigstens einer normalerweise von dem Medium berühr­ ten, nächst eines elektrisch leitenden Wandteils des Rohrs (2) angeordneten Elektrode (8, 10), die an eine Signalverarbeitungsschaltung (16) und an eine Schaltungs­ anordnung zur Überwachung der Kapazität zwischen der Meßflüssigkeit und der Elektrode (8, 10) angeschlossen ist, wobei die Schaltungsanordnung einen Oszillator (24) enthält, in dessen frequenzbestimmendem Kreis die Ka­ pazität liegt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der Frequenz des Oszillators (24) ein von der Signalauswerteschaltung (16) gesteuertes Einstellwerk (34) vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalauswerteschaltung (16) einerseits und der Oszillator (24) über einen Integrator (28) andererseits an Eingänge eines Multiplexers (26) angeschlossen sind, der ausgangsseitig über einen Analog-Digital-Wandler (30) und eine zweite Signalauswerteschaltung (32) an das Einstellwerk (34) angeschlossen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Signalauswerteschaltung (32) den Multi­ plexer (26) schaltet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an die zweite Signalauswerteschaltung (32) ausgangsseitig eine Ausgabeschaltung (38) für ein Meß­ wertsignal angeschlossen ist und daß die zweite Signal­ auswerteschaltung (32) diese Ausgabeschaltung (38) ab­ schaltet, wenn die Kapazität einen vorgegebenen Wert unterschreitet.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Signalauswerteschaltung (32) ausgangsseitig an eine Wiedergabeeinrichtung (40) zur Wiedergabe eines der Kapazität entsprechenden Zu­ stands angeschlossen ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie die Kapazität zwischen dem Wandteil und der Elektrode (8, 10) überwacht.