DE973734C - Verstaerker fuer einen Fluessigkeitsmesser - Google Patents

Verstaerker fuer einen Fluessigkeitsmesser

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DE973734C
DE973734C DET7765A DET0007765A DE973734C DE 973734 C DE973734 C DE 973734C DE T7765 A DET7765 A DE T7765A DE T0007765 A DET0007765 A DE T0007765A DE 973734 C DE973734 C DE 973734C
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DE
Germany
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amplifier
voltage
magnet
winding
induction
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Expired
Application number
DET7765A
Other languages
English (en)
Inventor
Johannes Jacobus Kamp
Jacobus Laurens Smals
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schneider Electric Systems USA Inc
Original Assignee
Foxboro Co
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Filing date
Publication date
Application filed by Foxboro Co filed Critical Foxboro Co
Application granted granted Critical
Publication of DE973734C publication Critical patent/DE973734C/de
Expired legal-status Critical Current

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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
    • G01F1/56Measuring 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

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

Description

  • Verstärker für einen Flüssigkeitsmesser Die Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf einen Yerstärker zur Messung der Signalspannung eines Flüssigkeitsmessers, welcher mit einem Wechselstrommagnet versehen ist, und betrifft im besonderen den Steuerungsteil dieses Verstärkers zur Kompensation der Signalvariationen, welche durch -Feldänderungen des Magneten verursacht werden.
  • Es ist bekannt, daß die Induktionsflüssigkeitsmesser zum Messen von durchströmenden Flüssigkeitsmengen nach dem Faradayschen Induktionsgesetz arbeiten. In der Hauptsache besteht eine solche Vorrichtung aus einem magnetischen Feld, einer Flüssigkeitsleitung senkrecht zu diesem Feld und zwei Elektroden in der Wand der Leitung, deren Verbindungslinie senkrecht zu dem magnetischen Feld und der Leitung verläuft. Wenn in der Leitung eine Flüssigkeit strom, wird ein Potential zwischen den Elektroden erregt, das der durchgeströmten Flüssigkeitsmenge -und der magnetischen Feldstärke proptortional ist. Dabei kann ein konstantes oder ein magnetisches Wechselfeld angewandt werden.
  • Die Erfindung bezieht sich im besonderen auf jene Art Induktionsflüssigkeitsmesser, welche mit einem Wechselstrommagneten versehen sind. Bei diesen Geräten ist die Signalspannung von der Spannung der Magnetspeisequelle abhängig. Sofern die Spannung oder die Frequenz dieser Quelle sich ändert, ändert sich auch das Magnetfeld und demzufolge auch die Signalspannung.
  • Die Genauigkeit derartiger Meßgeräte ist durch die Genauigkeit der Spannung und der Frequenz der Magnetspeisequelle begrenzt. Eine dritte Fehlerquelle ist der Temperaturkoeffizient der Widerstandskomponente der magnetischen Impedanz. Falls jedoch der Magnet eine Impedanz hat, welche dem Widerstand gegenüber groß ist, wird der Einfluß des Temperaturkoeffizienten des Widerstandes auf das magnetische Feld genügend klein sein. In diesem Falle ist jedoch der Einfluß der Frequenz auf das magnetische Feld am stärksten. Die magnetische Feldstärke ist in diesem Fall der Frequenz umgekehrt proportional und der Spannung direkt proportional. Zur Beseitigung dieser Schwierigkeiten wird meistens eine stabilisierte Spannungsquelle für Magnet und Verstärker verwendet. Falls die Magnetfrequenz nicht der Netz frequenz entspricht, wird der Magnet von einem Oszillator oder einer anderen lokalen Frequenzquelle gespeist. Die Frequenz und die Spannung einer derartigen Quelle so!len mit einer Genauigkeit eingestellt werden, welche gleich groß oder zweimal größer ist als die erwünschte Meßgenauigkeit Wenn z. B. die Frequenz und die Spannung einen Fehler von IO/o haben, kann das Meßsignal genau sein, sofern sich beide Fehler ausgleichen, indessen kann der Meßfehler 2 ovo betragen, sofern beide Fehler zusammenfallen. Wenn der Magnet netzgespeist ist oder über einen Netzspannungsstabilisator gespeist wird, kann die Frequenz nicht geregelt werden.
  • Die Erfindung schafft eine einfache und genaue Lösung zur Kompensierung des Einflusses von Änderungen der Frequenz und der Spannung auf das Meßsignal innerhalb der normal auftretenden Frequenz- und Spannungsänderungen. Sie macht die Verwendung verwickelter und kostspieliger Stabilisatoren für den Magneten und den Verstärker überflüssig und schafft einen einfachen, betriebssicheren und genauen Verstärker, welcher für industrielle Zwecke verwendet werden kann. Die Erfindung beruht hauptsächlich auf einer besonderen Gegenkopplungseinheit für den Verstärker und zwar derart, daß eine Verstärkung entsteht, welche der Frequenz direkt proportional und der ztim Magneten geführten Spannung umgekehrt proportional ist. In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand einiger Schaltbilder beispielsweise erläutert.
  • Fig. I veranschaulicht schematisch das Prinzip der Erfindung; Fig. 2 und 3 zeigen Schaltbilder mit zwei verschiedenen Ausführungsformen der Gegenkopplungseinheit, und Fig. 4 zeigt ein Schaltbild für einen netzgespeisten Magneten und Verstärker.
  • Der Verstärker I (Fig. I) ist von normaler Schaltung und wird von der Signalquelle 24 gespeist.
  • Gegenüber den bekannten Gegenkopplungsschaltdngen wird die Gegenkopplung oder ein Teil derselben von der Speisequelle 2 des Magneten gesteuert, und zwar derart, daß die Größe der Gegenkopplung zunimmt, wenn die Steuerspannung (d. h. die Magnetspannung) zunimmt, so daß in diesem Fall die Verstärkung' abnimmt. Die Gegenkopplungseinheit 3 hat eine Impedanzkombination, welche bei zunehmender Frequenz der Magnetspeisespannung (und demzufolge des Verstärkersignals) die Größe der Gegenkopplung verkleinert, so daß sich eine größere Verstärkung ergibt. Bei richtiger Einstellung der Gegenkopplung werden Schwankungen der Spannung und der Frequenz von etwa IO°/o derart herabgemindert, daß eine Meßgenauigkeit von über I °/o erzielt wird. Die verstärkte Ausgangssignalspannung wird mit Hilfe der Meßeinrichtung 23 abgelesen.
  • Die vorerwähnte Gegenkopplungseinheit 3 sei nachfolgend an Hand der Fig. 2 näher beschrieben.
  • Von der Ausgangsseite des Verstärkers, bezeichnet mit den Punkten 4 und 5, wird ein Signal abgeleitet, das über die Selbstinduktionsvorrichtung 6 zum Widerstand 7 geleitet wird. Dieser Widerstand kann einen Teil des Kathodenkreises der ersten Verstärkerröhre8 bilden. Die Selbstinduktion6, bestehend aus zwei gekoppelten Spulen 9 und I0, ist derart ausgebildet, daß die Selbstinduktion, gemessen über die Spule g im Vergleich zum Widerstand 7, hoch ist. In diesem Fall wird die Spannung über den Widerstand 7 vollkommen durch die Selbstinduktion der Vorrichtung 6 bestimmt.
  • Zunächst seien die Verhältnisse bei steigender Signalfrequenz betrachtet. Da die Impedanz der Vorrichtung 6 der Frequenz proportional ist, wird der Strom in der Wicklung 9 und somit die Spannung über den Widerstand 7 der Frequenz sich umgekehrt proportional ändern und somit abnehmen, wodurch die Gegenkopplung schwächer wird und die Verstärkung des Verstärkers I zunimmt. Da das Feld des Magneten und demzufolge die Signalstärke bei zunehmender Frequenz abnehmen, wird die zunehmende Verstärkung die Signalsenkung kompensieren, so daß trotz der Frequenzänderungen ein gleichbleibendes Ausgangssignal erhalten wird: Die Größe der Kompensation kann mittels der Gegenkopplungsgröße und mittels des Impedanzverhältnisses zwischen 6 und 7 geregelt und die erwünschte Kompensation von den Frequenzkennlinien des Magneten abgeleitet werden.
  • Die Vorrichtung 6 ist mit einer zweiten Wicklung, der Steuerwicklung I0, versehen, welche einen Gleichstrom führt, der dem Speiseapparat 2 (Fig. I) des Elektromagneten über die Klemmen 13, 14 nach Gleichrichtung und Filterung in der Vorrichtung I5 entnommen wird. Der Widerstand I6 verkleinert den Widerstandskoeffizienten des Kreises I6, 10 auf einen vernachlässigbaren Wert und verhindert zu gleicher Zeit ein Kurzschließen der Selbstinduktion über den Filterkondensator I7. Die Induktion, welche vom Gleichstrom im Kern der Vorrichtung erzeugt wird, ist im Hinblick auf die Induktion infolge des Gegenkopplungssignals hoch.
  • Die Induktion des Gegenkopplungssignals wird der Induktion des Gleichstroms überlagert, so daß der Arbeitspunkt auf der Hysteresisschleife und damit die Selbstinduktion der Vorrichtung 6 von der Wicklung IO bestimmt wird. Da der Gleichstrom der Magnetspeisespannung proportional ist, wird demnach die Selbstinduktion der Vorrichtung 6 von der Magnetspannung gesteuert werden.
  • Bei zunehmender Spannung nimmt der Gleichstrom zu. Die Selbstinduktion nimmt ab, so daß eine höhere Spannung über dem Widerstand 7 entsteht und die Gegenkopplung zu- und die Verstärkung abnimmt. Der Einfluß des Gleichstroms auf die Selbstinduktion der Vorrichtung 6 wird von der Beschaffenheit des Kernmaterials, vom Luftspalt und vom Arbeitspunkt auf der Hysteresisschleife bestimmt, dessen Regelung durch den Widerstand I6 ermöglicht wird. Das Ausmaß der Kompensation der Magnetspannungsänderungen kann also durch die Größe der Gegenkopplung des Verstärkers geregelt werden.
  • Fig. 3 veranschaulicht eine etwas ausführlichere Schaltung. Das Gegenkopplungssignal des Verstärkers wird durch die Spannungsteiler I9, 20 und 2I auf den gewünschten Wert gebracht. Mittels des Spannungsteilers 20 kann die Verstärkung geregelt werden. Durch Änderung der Widerstände 7 und I8 in Reihe mit I6 kann die genaue Kompensation für Änderungen in der Frequenz und der Spannung erhalten werden.
  • Fig. 4 betrifft den Fall, in dem der Verstärker und die Regelwicklung IO netzgespeist sind: Dazu ist ein Netzanschlußgerät 24 . vorgesehen, dessen Gleichstromausgang sowohl den Gleichstrom für die Regelwicklung IO als auch denjenigen für den Anodenkreis der mit I a bezeichneten Endröhre des Verstärkers liefert. In diesem Anodenkreis ist ein Transformator eingeschaltet, der zwei Sekundärwicklungen hat, von denen die obere mit der Meßeinrichtung 23 der Fig. I und die untere mit dem Spannungsteiler I9, 20, 21 der Fig. 3 verbunden ist.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE I. Verstärker'für einen Induktionsflüssigkeitsmesser, zusammenwirkend mit einem Wechselstrommagneten, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker mit einem Gegenkopplungsweg versehen ist, welcher eine derartige Regelvorrichtung (3) enthält, daß die Verstärkung bei steigender Signal spannungs frequenz vergrößert und bei abnehmender Signalspannungsfrequenz verkleinert wird, und daß diese Regelvorrichtung von einem von der Erregungsspannung des Wechselstrommagneten abgeleiteten Signal derart gesteuert wird, daß die Verstärkung bei abnehmender Magnetspeisespannung vergrößert und bei steigender Magnetspeisespannung verkleinert wird.
  2. 2. Verstärker nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvorrichtung aus einer Selbstinduktion (6) mit einer im Rückkopplungsweg vorgesehenen Wicklung (g) in Reihe mit einem Widerstand (7) und einer zweiten Regelwicklung(Io) ebenfalls in Reihe mit einem Widerstand (16, I8) und induktiv gekoppelt mit erstgenannter Wicklung besteht, der Regelkreis über einen Gleichrichter (I5) mit Filter (I7) gespeist wird und der Gleichrichter an die Spannungsspeisequelle (13, I4) des Wechselstrommagneten angeschlossen ist.
  3. 3. Verstärker nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die im Rückkopplungsweg angeordnete Selbstinduktionsspule (g) mit dem in Reihe geschalteten Widerstand (7) über einen Teil der Wicklung eines zwischen den Ausgangsklemmen (4, 5) des Verstärkers (I) angeordneten Spannungsteilers (19, 20, 21) geschaltet ist, wobei der genannte Widerstand (7) eine in der Kathodenleitung der ersten Verstärkerröhre (8) liegende Anzapfung aufweist, während der in Reihe mit der Regelwicklung (I0) der Selbstinduktion (6) angeordnete Widerstand (18). zur Regelung des Gleichstroms in der Regelwicklung veränderlich ist und daß die vorerwähnte Reihenschaltung mit den Ausgangsklemmen eines Gleichrichters und eines Filters (I5, I7) verbunden ist, und der Gleichrichter von der Spannungsspeisequelle des Wechselstrommagneten gespeist wird.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Kritische Patentschriften Nur. 7151 vom Jahre 1913; 44842in 564444, 63o88; USA.-Patentschrift Nr. 2 598 259; niederländisohe Patentschriften Nr. 65 I35, I2 723.
DET7765A 1952-05-02 1953-05-01 Verstaerker fuer einen Fluessigkeitsmesser Expired DE973734C (de)

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Citations (7)

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