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Energie sparende Erzeugung des Feldstroms bei magnetisch-induktiven Messumformern

IP.com Disclosure Number: IPCOM000012823D
Original Publication Date: 2003-Jun-25
Included in the Prior Art Database: 2003-Jun-25
Document File: 3 page(s) / 705K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Um die Fliessgeschwindigkeit von leitenden Fluessigkeiten zu bestimmen, werden magnetisch-induktive Durchflussmesser (MID) eingesetzt, die nach dem Gleichfeld-Prinzip arbeiten. Dabei wird die Fluessigkeit mit einem Magnetfeld durchsetzt, das durch konstanten Gleichstrom in Spulen aufgebaut wird. Ladungstraeger der Fluessigkeit werden im Magnetfeld abgelenkt und erzeugen einen Potentialunterschied, der durch Aufnehmer erfasst und als Messgroesse der Fliessgeschwindigkeit ausgegeben wird. Um Messfehler zu bereinigen, wird zyklisch die Polaritaet des Gleichstromes, damit die Richtung des Magnetfeldes umgekehrt und ein Wechselfeld erzeugt. Dies uebernimmt eine Steuereinheit (Ablaufsteuerung). Mit Polarisationsumkehr des Gleichstroms (Beginn einer Halbperiode – Abb.2) baut sich das Magnetfeld zeitverzoegert bis zu einem Soll-Wert auf. Danach wird die Fliessgeschwindigkeit gemessen. Bei herkoemmlichen Methoden bleibt das Magnetfeld bis zum Ende der Halbperiode bestehen. Dabei wird ungenutzte Energie in Waerme umgewandelt, was den Einsatz von groesseren Bauelementen und Kuehlkoerpern und damit mehr Platzbedarf bedingt. Bei der Neuentwicklung vergleicht eine Zusatzsteuerung (Abb.1) ueber die Aufnehmer Soll- und Ist-Wert des Magnetfeldes und gibt bei Angleichung ein Signal zum Start der Auswerte-Sequenz in der Ablaufsteuerung aus. Einige Millisekunden spaeter startet die Messwerterfassung (Abb.2). Danach wird der Gleichstrom noch vor Ende der Halbperiode abgeschaltet. Dadurch wird Energie gespart, die bei herkoemmlichen Messmethoden ungenutzt bleibt. Das ermoeglicht einen kleineren Platzbedarf fuer Bauelemente. Eine weitere Moeglichkeit besteht darin, die Messwerterfassung ans Ende einer Periode zu legen, dazu den Gleichstrom zeitverzoegert einzuschalten und so Energie zu sparen (Abb.2). Der Einschaltpunkt muss so gewaehlt sein, dass die Angleichung von Soll- und Ist-Wert beim Start der Auswerte-Sequenz in der Ablaufsteuerung erreicht ist. Dazu muss die Ablaufsteuerung die Zeit zwischen Beginn einer Halbperiode und Angleichung von Soll- und Ist-Wert messen und den Gleichstrom nach Beginn der naechsten Halbperiode um diese Zeit verzoegert einschalten. Durch Erwaermung der Spulen beispielsweise kann sich die Induktivitaet und damit die genannte Zeit aendern. Deshalb muss diese Zeit mit jeder Halbperiode neu gemessen und fuer die nachfolgende verwendet werden. Auch kann aus den gemessenen Zeiten zu diesem Zweck ein Mittelwert gebildet werden.

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Energie sparende Erzeugung des Feldstroms bei magnetisch-induktiven Messumformern

Idea: Hermann Zacharias, DE-Karlsruhe; Kurt Schulmeister, DE-Karlsruhe

Um die Fliessgeschwindigkeit von leitenden Fluessigkeiten zu bestimmen, werden magnetisch- induktive Durchflussmesser (MID) eingesetzt, die nach dem Gleichfeld-Prinzip arbeiten. Dabei wird die Fluessigkeit mit einem Magnetfeld durchsetzt, das durch konstanten Gleichstrom in Spulen aufgebaut wird. Ladungstraeger der Fluessigkeit werden im Magnetfeld abgelenkt und erzeugen einen Potentialunterschied, der durch Aufnehmer erfasst und als Messgroesse der Fliessgeschwindigkeit ausgegeben wird. Um Messfehler zu bereinigen, wird zyklisch die Polaritaet des Gleichstromes, damit die Richtung des Magnetfeldes umgekehrt und ein Wechselfeld erzeugt. Dies uebernimmt eine Steuereinheit (Ablaufsteuerung). Mit Polarisationsumkehr des Gleichstroms (Beginn einer Halbperiode - Abb.2) baut sich das Magnetfeld zeitverzoegert bis zu einem Soll-Wert auf. Danach wird die Fliessgeschwindigkeit gemessen. Bei herkoemmlichen Methoden bleibt das Magnetfeld bis zum Ende der Halbperiode bestehen. Dabei wird ungenutzte Energie in Waerme umgewandelt, was den Einsatz von groesseren Bauelementen und Kuehlkoerpern und damit mehr Platzbedarf bedingt.

Bei der Neuentwicklung vergleicht eine Zusatzsteuerung (Abb.1) ueber die Aufnehmer Soll- und Ist- Wert des Magnetfeldes und gibt bei Angleichung ein Signal zum Start der Auswerte-Sequenz in der Ablaufsteuerung aus. Einige Millisekunden spaeter startet die Messwerterfassung (Abb.2). Danach wird der Gleichstrom noch vor Ende der Halbperiode abgeschaltet. Dadurch wird Energie gespar...