DE2520063A1

DE2520063A1 - Digital electronic stare quantity converter - designed for approximate determination of standard state number of rated gases

Info

Publication number: DE2520063A1
Application number: DE19752520063
Authority: DE
Inventors: Dieter Dr Phil Hofmann
Original assignee: HOFMANN DIETER DR PHIL NAT
Current assignee: HOFMANN DIETER DR PHIL NAT
Priority date: 1975-05-06
Filing date: 1975-05-06
Publication date: 1976-11-18

Abstract

The standardisation is carried out by multiplication by an integral power of 10, and the state number is determined as content of a counter supplied with a constant frequency during a period Tq. The value of Tq is determined by double integration w.r.t. time as duration of a second integration section limited by zero crossing of the integrator output signal. A constant reference voltage +Uo is applied to the integrator during the first section and during the pressure dependent period Tq, through electronic switch and temperature sensitive resistor. The voltage - Uo is applied to it during the second section through an electronic switch and a fixed resistor.

Description

Digitaler elektronischer Zustandsmengenumwerter gegenstand dieser Patentanmeldung ist ein elektronisches Gerät, welches Volumenmessungen an Realgasen, insbesondere an Brdasen und Erdgasmischungen, über eine modifizierte Realgasgleichung auf den durch Normdruck pO und Normtemperatur T0 gekennzeichneten hormzustand umrechnet und die Ergebnisse akkumuliert. Die MeSwertverarbeitung von Betriebsdruck p und Betriebstemperatur 2 erfolgt in wesentlichen Abschnitten digital. Digital electronic volume corrector was the subject of this Patent application is an electronic device that measures the volume of real gases, especially on vapor and natural gas mixtures, using a modified real gas equation converted to the hormonal status identified by standard pressure pO and standard temperature T0 and the results are accumulated. The measured value processing of operating pressure p and Operating temperature 2 takes place digitally in essential sections.

Verbrauchsmessungen werden nach der Nasse des gelieferten Gases oder nach dem auf den Normzustand bezogenen Volumen abgerechnet. Die Gasmasse läßt sich über Betriebsdichtegeber, das ornvolumen über Zustandsmengenumwerter ermitteln. Consumption measurements are made according to the wetness of the gas supplied or billed according to the volume based on the normal state. The gas mass can Determine the orn volume via the volume corrector using the operating density transmitter.

Betriebsdichtegeber eignen sich wegen des zu kleinen Signals nicht für messungen in Niederdrucknetzen. Solche Netze bilden den Einsatzbereich der Zustandsmengenumwerter, die jeweils für eine bestimmte Gaszusammensetzung ausgelegt sind und das Volumenverhältnis des Normzustandes zum Betriebszustand, die sogenannte Zustands zahl z VO liefern. Zusammen mit einem Volumenzähler zur Messung des Betriebsvolumens kann damit das Normvolumen bestimmt und von einem Zählwerk fortlaufend registriert werden. Im Bereich niedriger Betriebsdrucke darf die Änderung, die die Parameter der Realgasgleichung infolge schwankender Gaszusammensetzungen erleiden, vernachlässigt werden.Operating density transmitters are not suitable because the signal is too small for measurements in low pressure networks. Such networks form the area of application of the volume corrector, which are each designed for a specific gas composition and the volume ratio of the normal state to the operating state, the so-called state number z VO. Together with a volume counter for measuring the operating volume, this can be used Standard volume can be determined and continuously registered by a counter. In the area lower operating pressures are allowed to change the parameters of the real gas equation suffer as a result of fluctuating gas compositions, are neglected.

Heßtechnisch läßt sich die Zustandszahl mit Hilfe eines Vergleichsgases oder über die Realgasgleichung aus Betriebsdruck und Betriebstemperatur bestimmen. The state number can be measured with the aid of a reference gas or determine it from the operating pressure and operating temperature using the real gas equation.

Bei der Vergleichsgasmethode wird das Volumen einer definierten abgeschlossenen Vergleichsgasmenge, welche im Druck-und fl'el,peratur^leichgewicht mit dem umzuwertenden Gas gleicher Zusammensetzung steht, von einer geeigneten Meßanordnung erfaßt. Lie Zustandszahl ist dem Kehrwert dieses Volumen proportional. Sie wird in Vergleichsgasgeräten mit einem mechanischen Rechengetriebe aus dem Vergleichsgasvolumen ermittelt. With the reference gas method, the volume of a defined closed Reference gas quantity, which is in pressure and fl'el, temperature ^ equilibrium with the to be converted Gas of the same composition is detected by a suitable measuring arrangement. Lie State number is proportional to the reciprocal of this volume. she will in reference gas devices with a mechanical calculating gear from the reference gas volume determined.

Die Ortung über die Realgasgleichung erfolgt nach der 3eziehur.g 2 p0.T.k(p,T) wobei die analytische Darstellung der Zustandszahl an die Form der idealen Gasgesetze anknüpft. Zur meßtechnischen Nachbildung wird die kompressibilitätszahl k(p,T), die Abweichungen vom Verhalten idealer Gase beschreibt, im allgemeinen näherungsweise durch definierte Nichtlinearitäten bei der Meßwertverarbeitung der Zustandvariablen Betriebsdruck und -temperatur berücksichtigt. Setzt man Druck und Temperatur mit entsprechenden Meßsçandlern in mechanische Auslenkungen um, dann ergibt sich die Zustandszahl über ein mechanisches Rechengetriebe als deren Quotient. The location via the real gas equation is carried out according to the 3eziehur.g 2 p0.T.k (p, T) where the analytical representation of the state number has the form of the ties in with ideal gas laws. The compressibility factor is used for the metrological simulation k (p, T), which describes deviations from the behavior of ideal gases, generally approximate through defined non-linearities in the processing of the measured values of the state variables Operating pressure and temperature taken into account. If you add pressure and temperature corresponding measuring transducers into mechanical deflections, then the result is State number via a mechanical calculating gear as its quotient.

In beiden Umwertungsverfahren steuert Z im allgemeinen ein stetig verstellbares Getriebe, welches das Normvolumen-Zählwerk illit dem Volumenzähler koppelt. Damit läßt sich erreichen, daß die Beeun des Volumenzählers proportional zur jeweiligen Zustandszahl auf das Normvolumen-Zählwerk übertragen wird. In both conversion processes, Z generally controls a steady adjustable gear, which the standard volume counter illit the volume counter couples. In this way it can be achieved that the amount of the volume counter is proportional is transferred to the standard volume index for the respective status number.

Zustandsmengenumwerter mit Vergleichs gasen wie auch Geräte zur Nachbildung der Realgasgleichung erfordern einen hohen feinwerktechnischen Aufwand, der mit entsprechenden Herstellungskosten verknüpft ist. Die Vielzahl mechanisch bewegter Teile unterliegt Verschleißerscheinungen, welche langfristig Änderungen der Neßeigenschaften zur Folge haben können. Volume corrector with reference gases as well as devices for simulation the real gas equation require a high level of precision engineering, which is with corresponding production costs is linked. The multitude of mechanically moved Parts are subject to wear and tear, which in the long term changes the wet properties may result.

Im digitalen elektronischen Zustandsmengenumwerter wird die Zustands zahl gleichfalls näherungsweise als Quotient einer Funktion des Betriebsdrucks und einer Funktion der Betriebstemperatur bestimmt. weder Meßfühler noch Rechner enthalten jedoch deni Verschleiß ausgesetzte mechanisch bewegte Teile. Die abschrittsweise digitale Verarbeitung der Meßwerte gewährleistet eie hohe Langzeitstabilität. In the digital electronic volume corrector, the status number also approximately as the quotient of a function of the operating pressure and determined by a function of the operating temperature. neither probe nor calculator included however, mechanically moving parts exposed to wear and tear. The gradual digital processing of the measured values ensures high long-term stability.

Dem Stand der Technik entsprechen Betriebsdruck-Meßwandler, die als Ausgangsgröße eine Gleichspannung liefern, Als Transmitter finden vorwiegend DMS Brückenßchaltungen Anwendung. Die in rozeßsteuerung und meßtechnik zunehmend erwünschte Digitalanzeie macht geeignete elektronische Analog-3igital-aJandler erforderlich. UIZ Eiystereseeffekte zu verneiden, muß die Speisespannung der Brücke auf wenige Volt beschränkt werden. Damit liegt das Ausgangssignal im Bereich weniger Millivolt. Die belastungslose und präzise Messung dieses Signals macht entsprechende Verstärkeranordnungen erforderlich. Trotz einer Beschaltung der Brücke mit Kompensationswiderständen ist die Restabhänbiskeit der Diagonalspannung und des Nullpunktes von der Umgebungstemperatur in zahlreichen Anwendungsfällen zu groß. The state of the art corresponds to operating pressure transducers which are known as Deliver a direct voltage output variable. DMS are mainly used as transmitters Bridge circuits application. In the process control and measuring technology increasingly desirable digital display makes suitable electronic analog-to-digital converters necessary. UIZ to avoid eysteresis effects, the supply voltage of the bridge must be limited to a few volts. This means that the output signal is in the range less Millivolts. The stress-free and precise measurement of this signal makes corresponding Amplifier arrangements required. Despite wiring the bridge with compensation resistors is the residual dependence of the diagonal voltage and the zero point on the ambient temperature too large in many applications.

Im digitalen elektronischen Zustandsmengenumwerter erfaßt erfindungsgemäß ein Druck-Transmitter mit Frequenzausgang den Detriebsdruck. Frequenzbestimmend ist ein Schwingdraht mit dem festen Knotenabstand L, der einer Zugbelastung proportional p ausgesetzt ist. Besteht der Schwingdraht aus einem Werkstoff der Dichte 9 und weist den Querschnitt q auf, dann beträgt die Schwingungsdauer transversaler mechanischer Grundschwingungen F ist hierbei der wirksame Querschnitt des den Schwingdraht belastenden Diaphragmas. Uber eine geeignete Oszillatorschaltung werden die Schwingungen in elektrische Signale umgesetzt und entdämpft.In the digital electronic volume corrector, according to the invention, a pressure transmitter with a frequency output detects the operating pressure. The frequency is determined by an oscillating wire with a fixed node spacing L, which is subjected to a tensile load proportional to p. If the vibrating wire consists of a material with a density of 9 and has the cross section q, then the period of oscillation of transverse mechanical fundamental vibrations is F is the effective cross-section of the diaphragm loading the vibrating wire. The oscillations are converted into electrical signals and undamped via a suitable oscillator circuit.

Aus dieser Funktionsweise ergibt sich für den jeweiligen Transmitter eine untere Druckgrenze. Bei den im Umwerterbau üblichen Geräteklassen ist jedoch eine sichere und stabile Entdämpfung im gesamten Druckbereich möglich.This functionality results for the respective transmitter a lower pressure limit. However, in the device classes common in corrector construction a safe and stable undamping is possible in the entire pressure range.

Die elastischen Eigenschaften des Diaphragmas bzw. anderer Bauelemente wirken sich nicht auf den Zusammenhang zwischen t(p) und p aus.The elastic properties of the diaphragm or other components do not affect the relationship between t (p) and p.

meßwandler auf der Basis mechanischer Oszillatoren, deren Frequenz durch die Meßgröße bestimmt ist, zeichnen sich durch hohe Genauigkeit und Langzeitstabilität aus. Sie ermöglichen überdies eine digitale Meßwertverarbeitung ohne den Umweg über analoge Größen. transducers based on mechanical oscillators, their frequency is determined by the measured variable, are characterized by high accuracy and long-term stability the end. They also enable digital measurement processing without the detour via analog sizes.

bie :;Signale des Druck-Transmitters werden über die OszillatorsclAaltung einem nicht linearen Frequen z-Digital-Konverter zur elektronischen Meßwertverarbeitung nach Patentanmeldung P 24 21 816.4 zugeführt. Er setzt sie auf ein Abfragesignal in das parallel ab greifbare binär dargestellte Komplement der ganzen Zahl D(p) um. Diese Zahl approximiert nach Multiplikation mit einem geeigneten Proportionalitätsfaktor die von der näherungsweisen Darstellung der Zustandszahl geforderte funktionale Abhängigkeit vom Betriebsdruck hinreichend feinstufig. bie:; Signals from the pressure transmitter are transmitted via the oscillator circuit a non-linear frequency digital converter for electronic data processing supplied according to patent application P 24 21 816.4. He puts them on an interrogation signal into the binary complement of the integer D (p), which can be accessed in parallel around. This number approximates after multiplication with a suitable proportionality factor the functional required by the approximate representation of the state number Sufficiently fine-grained depending on the operating pressure.

Die Kombination des Druck-Transmitters mit einem Frequenz-Digital-onverter ermöglicht, eine Vielzahl nichtlinearer Druckabhängigkeiten ohne technischen Mehraufwand durch eine geeignete Konvert erpro grammierung nachzubilden.The combination of the pressure transmitter with a frequency digital converter enables a large number of non-linear pressure dependencies without additional technical effort to be simulated by suitable conversion programming.

Zur linearen Umformung in eine Zeitspanne lädt man das Komplement von D(p) in einen elektronischen Zähler und speist die Signale eines mit der Frequenz f0 arbeitenden Oszillators additiv ein; nach der Zeitspanne 1 D(p) #p = ## D(p) durchläuft der Zählerinhalt Null und vermag hierbei bestimmte Schaltvorgänge auszulösen.The complement is loaded for linear transformation into a period of time of D (p) into an electronic counter and feeds the signals of one with the frequency f0 working oscillator additively on; after the time period 1 D (p) #p = ## D (p) the counter content passes through zero and is able to trigger certain switching processes.

Die Betriebstemperatur, deren relative Schwankungen im allgemeinen kleiner als die des Betriebsdrucks sind, erfaßt der temperaturabhängige Widerstand R(T) weitgehend linear. The operating temperature, its relative fluctuations in general are less than that of the operating pressure, the temperature-dependent resistance detects R (T) largely linear.

Erfindungsgemäß wird im digitalen elektronischen Zustandsmengenumwerter der geeignet normierte Quotient aus Tp und R(T) über einen zweistufigen zeitlichen Integrationsprozeß als Integrationsdauer rq des zweiten Integrationsabschnitts gewonnen, wobei der Integrator im ersten Abschnitt während der Zeitspanne über R(T) mit der Referenzspannung +Uo und in dem vom Nulldurchgang des Integrator-Ausgangssignals beendeten zweiten Abschnitt während der Zeitspanne Xq über den Festwiderstand Ro mit der entgegengesetzt gleichen Spannung -UO beaufschlagt wird. According to the invention in the digital electronic volume corrector the suitably normalized quotient of Tp and R (T) over a two-stage temporal Integration process obtained as integration duration rq of the second integration section, wherein the integrator in the first section during the period above R (T) with the Reference voltage + Uo and in that of the zero crossing of the integrator output signal ended the second section during the period Xq via the fixed resistor Ro the opposite voltage -UO is applied.

Die Anzahl Zd der während rq in dem elektronischen Zähler aiAkumulierten Signale des mit der Frequenz fO arbeitenden Oszillators ist ein digitales Maß für diese Zeitspanne. Bei geeigneter Parameterwahl gibt Zd die durch Multiplikation mit einer ganzzahl gen Potenz von 10 geeignet normierte Zustands zahl hinreichend genau wieder.The number Zd of aiAccumulated in the electronic counter during rq Signals from the oscillator operating at the frequency fO is a digital measure for this period of time. With a suitable choice of parameters, Zd gives the by multiplication with an integer to the power of 10 suitably normalized state number sufficiently accurate again.

Liefert der mit einem elektronischen Abgriff ausgerüstete Volumenzänler zur integralen Erfassung des Betriebsvolumens jeweils nach einem Kubikmeter oder einem dekadischen Bruchteil bzw. Vielfachen dieser Einheit ein Abfragesignal, welches den U ertungsvorgang startet, dann ergibt sich der integrale Normvolumen-3urchsatz durch sukzessive Addition der jeweiligen Inhalte des elektronischen Zählers und geeignete Wahl des Dezimalkommas. Delivered by the volume counter equipped with an electronic tap for the integral recording of the operating volume after each cubic meter or a decadic fraction or multiple of this unit an interrogation signal, which the evaluation process starts, then the integral standard volume throughput results by successive addition of the respective contents of the electronic meter and suitable choice of decimal point.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel für die Prinzipanordnung. Im Druck-Transmitter mit Frequenzausgang (10) erfaßt der als Diaphragna wirksame evakuierte Netallbalg (11) den an der Gasleitung abgegriffenen Betriebsdruck und spannt den Schwingdraht (12) mit einer Kraft proportional zu p. Der Schwingdraht verläuft zwischen den beiden die Knotenlage von (12) definierenden Lochsteinen (13) und (14) im Feld des Permanentmagneten (15) und endet in der druckfesten isolierenden elektrischen Durchführung (16). Transversale mechanische Schwingungen von (12) im Feld von (15) induzieren eine Wechselspannung im Schwingdraht. Fig. 1 shows an example of the principle arrangement. In the pressure transmitter with a frequency output (10), the evacuated Netall bellows acts as a diaphragm (11) the operating pressure tapped on the gas line and tensions the vibrating wire (12) with a force proportional to p. The vibrating wire runs between the two the node position of (12) defining perforated stones (13) and (14) in the field of the permanent magnet (15) and ends in the pressure-resistant insulating electrical bushing (16). Transversal mechanical vibrations of (12) in the field of (15) induce an alternating voltage in the vibrating wire.

In an sich bekannter Weise kann durch Rückkopplung über die an (16) angeschlossene zweipolige Oszillatorschaltung (17) phasenrichtig zu den Induktionssignalen ein Strom aufgeprägt werden, der diese Schwingungen entdämpft.In a manner known per se, feedback via the (16) connected two-pole oscillator circuit (17) in phase with the induction signals a current can be impressed, which undampes these oscillations.

Da sich der Schwingdraht in dem Medium befindet, dessen Druck gemessen wird, ergibt sich über die Mitführung des den Draht umgebenden Gases eine geringfügige Gasdichteabhängigkeit der Eigenfrequenz von (12). Diese Abhängigkeit läßt sich weitgehend eliminieren, wenn zur Eichung des Transmitters das umzuwertende Gas verwendet wird. Der nicht eliminierbare Einfluß einer variablen Gastemperatur bewirkt bei Temperaturschwankungen um + 1500 und Betriebsdrucken bis zu 11 ata Frequenzänderungen um weniger als + 0.1 i0.Since the vibrating wire is in the medium, its pressure is measured there is a slight entrainment of the gas surrounding the wire Gas density dependence of the natural frequency of (12). This dependency can be largely if the gas to be converted is used to calibrate the transmitter. The non-eliminable influence of a variable gas temperature causes temperature fluctuations by + 1500 and operating pressures up to 11 ata frequency changes by less than + 0.1 i0.

Das Ausgangssignal der Oszillatorschaltung (17) wird dem nichtlinearen Frequenz-Digital-Konverter (18) zugeführt. Dieser setzt auf das vom Volumenzähler (19) ausgehende Abfragesignal (1) die Schwingungsdauer t(p) des Ausgangssignals in die digitale Größe D(p) um. Den Abschluß dieses Konversionsprozesses signalisiert die Fertigmeldung (2) des Konverters (18), die als Spannungspegel den Univibrator (20) und die Baugruppe "Übernahme D(p)tg (21) aktiviert. Diese Baugruppe vermittelt die Uberführung der am Ausgang von (18) parallel als Bitfolge anstehenden Zahl D(p) in den Zähler (22). Der Univibrator gibt verzögert einen Rechteckimpuls ab, bringt damit die Baugruppe "Ubernahme D(p)" wieder in den Ruhezustand und setzt das Flipflop (23), welches Gatter (24) öffnet. Durch die Verzögerung ist sichergestellt, daß die über (24) mit der Frequenz f0 einlauf enden Signale des Oszillators (25) erst nach abgeschlossener Übernahme von D(p) zum Zähler gelangen. Parallel hierzu setzt das von (20) erzeugte Rechtecksignal die Flipflops (26) und (27) und bringt über das Gatter bScr (.)d) das Flipflop (29) in don Ituhezus-tan(i. I)io J"lipflops (.'6) und (27) steuern die elektronischen Schalter (50) und (31). The output of the oscillator circuit (17) becomes the non-linear Frequency-to-digital converter (18) supplied. This relies on that from the volume counter (19) outgoing query signal (1) the period of oscillation t (p) des Output signal into the digital quantity D (p). The completion of this conversion process signals the completion message (2) of the converter (18), which is used as the voltage level Univibrator (20) and the assembly "Takeover D (p) tg (21) activated. This assembly mediates the transfer of the bits pending in parallel at the output of (18) Number D (p) in the counter (22). The univibrator emits a square pulse with a delay off, brings the module "takeover D (p)" back into the idle state and sets the flip-flop (23), which opens gate (24). The delay ensures that the signals of the oscillator (25) arriving via (24) with the frequency f0 only get to the counter after D (p) has been accepted. In parallel with this sets the square wave signal generated by (20) flip-flops (26) and (27) and brings via the gate bScr (.) d) the flip-flop (29) in don Ituhezus-tan (i. I) io J "lipflops (.'6) and (27) control the electronic switches (50) and (31).

Durch den Schließer (30) gelangt die Referenzspannung +U0 über den Meßwiderstand R(T) (32) auf den Eingang des Integrators (33); durch den Offner (31) wird die Überbrückung des Integrators und des in der Gegenkopplung liegenden Kondensators C (34) auf gehoben. Dadurch baut sich eine zeitproportional ansteigende negative Spannung am Integratorausgang auf; sie beträgt nach der Zeit U = Zu diesem Zeitpunkt durchläuft der Zählerinhalt Null, und die werthöchste Zählstufe schaltet von Eins auf Null. Dieser Schaltvorgang aktiviert die Baugruppe "Integratorumschaltung' (35), die die Flipflops (36) und (37) setzt und das Flipflop (26) über ein im Gatter (38) erzeugtes Resetsignal wieder in den Ruhezustand überführt.The reference voltage + U0 passes through the normally open contact (30) via the Measuring resistor R (T) (32) to the input of the integrator (33); by the opener (31) is the bridging of the integrator and the capacitor lying in the negative feedback C (34) lifted. This creates a negative that increases proportionally to time Voltage at the integrator output; after the time it is U = at this point in time the counter content passes through zero and the most significant counter level switches from one to zero. This switching process activates the "Integrator switchover" assembly (35), which sets the flip-flops (36) and (37) and the flip-flop (26) via a gate (38) generated reset signal returned to the idle state.

Durch diese Schritte im Funktionsablauf wird Schalter (30) geöffnet und Schalter (39) geschlossen, so daß jetzt die entgegengesetzt gleiche Referenzspannung -UO über den Festwiderstand Ro(40) auf den Integratoreingang gelangt. Nach der mit dieser Umschaltung verbundenen Umkehrung der Eingangspolarität sinkt die Ausgangsspannung des Integrators wieder ab und erreicht nach der Zeit cq = null. Pis zu diesen Zeitpunkt registrierte der weiter mit der Frequert f0 gespeiste Zähler nach seinem Nulldurchgang Zd = Zd(Pu2) = I[fo.trq] = I[RoR ] Oszillatorsignale. Die Treppenfunktion I trägt dem in diskreten Schritten ablaufenden Zählvorgang Rechnung. Sie unterdrückt den Binärbruch des Klammerausdrucks und macht Zd ganzzahlig. Der Zählerinhalt hängt also nur von dem digital vorgegebenen D(p) sowie den präzise und langzeitstabil herstellbaren Widerständen R(T) und Ro ab.These steps in the functional sequence open switch (30) and switch (39) closed, so that now the opposite reference voltage -UO reaches the integrator input via the fixed resistor Ro (40). After the with This switching associated inversion of the input polarity decreases the output voltage of the integrator again and reaches after the Time cq = zero. Pis at this point in time was registered by the counter that continued to be fed with the frequency f0 after its zero crossing Zd = Zd (Pu2) = I [fo.trq] = I [RoR] oscillator signals. The step function I takes account of the counting process, which takes place in discrete steps. It suppresses the binary fraction of the expression in brackets and makes Zd an integer. Of the The content of the counter therefore only depends on the digitally specified D (p) and the precise and resistors R (T) and Ro that can be produced with long-term stability.

Der Nulldetektor (41), den das anläßlich der Integratorumschaltung gesetzte Flipflop (37) aktiviertes gibt beim Verschwinden der Integrator-Ausgangsspannung einen Rechteckimpuls ab, welcher das Flipflop (29) setzt. Über das Gatter (42) erzeugt dieser Impuls ferner das Resetsignal (3), welches die Flipflops (23), (27) sowie (36) und (37) wieder in den Ruhezustand überführt. Dem Flipflop (37) wird (3) über die Verzögerungsstufe (43) zugeleitet; damit ist sichergestellt, daß der Nulldetektor erst nach Abgabe des Rechteckimpulses desaktiviert wird.The zero detector (41) that was used on the occasion of the integrator switchover set flip-flop (37) activated gives when the integrator output voltage disappears a square pulse, which sets the flip-flop (29). Generated via the gate (42) this pulse also the reset signal (3), which the flip-flops (23), (27) and (36) and (37) returned to the idle state. The flip-flop (37) is (3) over the delay stage (43) supplied; this ensures that the zero detector is only deactivated after the square pulse has been emitted.

Das Resetsignal (3) unterbricht so die Einspeisung der Oszillatorsignale in den Zähler, schaltet das Integrator-Eingangssignal ab und schließt den Integrator nebst Kondensator kurz. Die Schaltung befindet sich damit in einen stabilen Zustand. Das vom Flipflop (29) als Spannungspegel abgegebene Signal "Abschluß Umwertung" (4) meldet, daß der Inhalt Zd des Zählers von nachgeschalteten Baugruppen als Umwertungsergebnis übernommen werden kann.The reset signal (3) interrupts the feed of the oscillator signals into the counter, switches off the integrator input signal and closes the integrator together with capacitor briefly. The circuit is thus in a stable state. The signal output by the flip-flop (29) as a voltage level "Completion of revaluation" (4) reports that the content Zd of the counter of downstream modules as a revaluation result can be taken over.

Die gleichen Resetvorgänge löst die Einschalt-Normierungseinheit (44) über den zweiten Eingang des Gatters (42) nach dem Einschalten des Umwerters bzw. bei Spannungswiederkehr nach einer iNetzstörung aus und stellt damit einen definierten Schaltungszustand nach einer Versorgungsdiskontinuität her.The switch-on standardization unit (44) triggers the same reset processes via the second input of the gate (42) after switching on the corrector or when the voltage returns after an iNetwork failure and thus provides a defined Circuit state after a supply discontinuity.

Ausschließlich nach dem Einschalten bzw. bei Spannungswiederkehr gelangt das von der Einschalt-Normierungseinheit abgegebene zusatzliche Resetsignal (5) über die Gatter (38) und (28) zu den flipflops (26) und (29). Bei normalem Betriebsablauf erhält (26) sein Resetsignal während des Umwertungsprozesses von der Baugruppe "Integratorumschaltung"(35). Das dem Flipflop (29) zugeführte Resetsignal (5) verhindert die Abgabe des Spannungspegels "Abschluß Umwertung"(4) nach einer Versorgungsdiskontinuität und damit den Abruf eines undefinierten Zählerinhalts.Only obtained after switching on or when the voltage is restored the additional reset signal emitted by the switch-on standardization unit (5) via the gates (38) and (28) to the flipflops (26) and (29). at normal operating sequence (26) receives its reset signal during the conversion process from the "Integrator switchover" assembly (35). The one fed to the flip-flop (29) Reset signal (5) prevents the output of the voltage level "Completion of conversion" (4) after a supply discontinuity and thus the retrieval of an undefined meter content.

Durch schaltungstechnische Maßnahmen ist dafür gesorgt, daß sich das Signal der Einschalt-Normierungseinheit nach einer Spannungsabsenkung schneller als die Versorgungsspannungen der übrigen Baugruppen aufbaut und damit auch in der Übergangsphase die Einstellung definierter Schaltzustände in den Flipflops gewährleistet. Circuitry measures ensure that the signal of the switch-on standardization unit faster after a voltage drop than the supply voltages of the other assemblies and thus also in the Transition phase ensures the setting of defined switching states in the flip-flops.

Bei normalem Betriebsablauf bewirkt der von (29) abgegebene Spannungspegel "Abschluß Umwertung" die Übernahme des Zählerinhalts Zd in den Display (45) und in das Addierwerk (46). During normal operation, the voltage level output by (29) causes "Completion of revaluation" the transfer of the counter contents Zd to the display (45) and into the adder (46).

Der Display zeigt, beispielsweise mit Hilfe geeigneter Lumineszenzdioden, den jeweils zuletzt bestimmten Zählerinhalt digital an. Da Zd die durch Multiplikation mit einer ganzzahligen Potenz von 10 geeignet normierte Zustandszahl approximiert, kann diese im Rahmen der hier verwendeten Näherung durch ein entsprechendes Festkomma auf (45) mit der richtigen Zehnerpotenz dargestellt werden. Zwei zusätzliche Signalfelder des Display informieren über mögliche Betriebsstörungen des Druck-Transmitters mit Frequenzausgang (s. Patentanmeldung P 24 21 816.4).The display shows, for example with the help of suitable luminescent diodes, digitally displays the last determined counter content. Since Zd is the result of multiplication approximated suitably normalized state number with an integer power of 10, within the framework of the approximation used here, this can be specified by a corresponding fixed point on (45) can be represented with the correct power of ten. Two additional signal fields of the display inform about possible malfunctions of the pressure transmitter with Frequency output (see patent application P 24 21 816.4).

Das Addierwerk akkumuliert die Größen Zd und stellt das Ergebnis auf einem Rollenzählwerk dar; eine zusätzliche elektronische bzw. mechanische Untersetzung berücksichtigt die Betriebsvolumeneinheit je Abfragesignal und die Normierung der Zustandszahl.The adder accumulates the quantities Zd and prepares the result a roller counter; an additional electronic or mechanical reduction takes into account the operating volume unit per query signal and the normalization of the State number.

Dünn eingerahmt ist in Fig. 1 der eigentliche Elektronikteil des Umwerters; seine Bauelemente werden zweckmäßig auf einer gemeinsamen teiterplatte angeordnet. The actual electronics part of the is thinly framed in FIG Corrector; its components are expediently on a common printed circuit board arranged.

Fig. 2 gibt ein Beispiel für den mechanischen Aufbau des Druck-Transmitters mit Frequenzausgang (10) wieder. Fig. 2 gives an example of the mechanical structure of the pressure transmitter with frequency output (10) again.

Der in seinen Abmessungen dem zu erfassenden Druckbereich angepaßte Netallbalg (11) ist mit seinem unteren Bord in eine Ausdrehung des Sockels (47) gelötet und mit seinem oberen Bord in gleicher Weise in einer Ausdrehung des Konuskörpers (45) beeestifflt. In der Zentralbohrung von (48) endet der leicht außerritti gasdicht eingelötete Schwingdraht (12). Vermöge dieser Befestigung liegt er definiert in dem die Lage des einen Schwingungsknotens bestimmenden Lochstein (14) auf. Der Lochstein ist in den Boden des Distanzstückes (49) eingelassen und verbördelt.The one whose dimensions are adapted to the pressure range to be detected Netallbalg (11) is with its lower edge in a recess in the base (47) soldered and with its upper board in in the same way in a recess of the cone body (45). It ends slightly in the central bore of (48) vibrating wire (12) soldered in a gas-tight manner. Property of this fortification lies it defines the position of the perforated stone that determines a vibration node (14). The perforated stone is embedded in the bottom of the spacer (49) and crimped.

Das Distanzstück trägt beiderseits Nocken, die in Ausnehmungen des Sockels (47) und des Permanentmagneten (50) passen. Damit ist ein definierter Abstand zwischen (47) und (50) sowie eine Sicherung gegen Verdrehung gegeben. Der Permanentmagnet besteht aus zwei entgegengesetzt magnetisierten spiegelbildlich zusammengesetzten Berritteilen.The spacer carries cams on both sides, which are in recesses of the The base (47) and the permanent magnet (50) fit. This is a defined distance between (47) and (50) and a safeguard against rotation. The permanent magnet consists of two oppositely magnetized, mirror images assembled Berritteile.

ueber den Rohransatz (51) wird der Innenraum des Netallbalgs evakuiert. Nach Beendigung des Pumpvorgangs gewährleistet das Zuquetschen und Verlöten bzw. Verschweißen von (51) einen hermetisch dichten Verschluß. Ein mit einer konischen Ausdrehung versehener Rohrstutzen des Sockels stützt den Konuskörper während des Pumpvorgangs ab. Ein Schlitz im Rohrstutzen ermöglicht die ungehinderte Evakuierung.The interior of the Netall bellows is evacuated via the pipe attachment (51). After completion of the pumping process, squeezing and soldering resp. Welding (51) a hermetically sealed seal. One with a conical Recess provided pipe socket of the base supports the cone body during the Pumping process. A slot in the pipe socket enables unhindered evacuation.

Die Lage des zweiten Schwingungsknotens von (12) ist durch den lochstein (13) definiert, der in den Ring (52) eingelassen und verbördelt ist. Dieser Ring, der Permanentmagnet (5C), das Distanzstück (49) sowie der Sockel (47) mit Metallbalg (11), Konuskörper (48) und Rohransatz (51) sind in einer Ausdrehung des Transmittergehäuses (53) geführt. Durch Umbördeln eines Kragens dieser Ausdrehung werden die genannten Teile axial fixiert.The position of the second vibration node of (12) is through the perforated stone (13) defined, which is let into the ring (52) and crimped. This ring, the permanent magnet (5C), the spacer (49) and the base (47) with metal bellows (11), cone body (48) and pipe socket (51) are in a recess in the transmitter housing (53). By flanging a collar of this recess, the named Parts fixed axially.

Hinreichend tiefe Ausnehmungen im Sockel (47) sowie je eine exzentrische Bohrung in (49) und (52) vermeiden die Ausbildung von Druckunterschieden im Transmitterinnenraum. Ein Ansatz des Transmittergehäuses nimmt die druckfeste isolierende elektrische Durchführung (54) auf. Ein Außengewinde auf dem Ansatz erleichtert den Anschluß eines Verbindungskabels zur Oszillatorschaltung. In (54) ist das indere Ende des Schwingdrahtes (12) gleichfalls leicht außernittig gasdicht eingelötet, derart, daß (12) ctefiniert im Lockstein (14) aufliegt und der Konuskörper (48) bei vorspannungsfreiem Metallbalg (11) weder (49) noch (47) berührt.Sufficiently deep recesses in the base (47) and one eccentric one each Bores in (49) and (52) prevent pressure differences from developing in the interior of the transmitter. One approach to the transmitter housing takes the flameproof insulating electrical Implementation (54). An external thread on the neck facilitates connection a connection cable to the oscillator circuit. In (54) the inner end of the Vibrating wire (12) also slightly off-centered gas-tight soldered in such a way, that (12) rests ctefiniert in the lockstone (14) and the conical body (48) when it is free of preload Metal bellows (11) touches neither (49) nor (47).

Eine Kantenverrundung der Bohrungen in (13) und (14) verhütet Kerbwirkungen am Schwingdraht.Rounding the edges of the holes in (13) and (14) prevents notch effects on the vibrating wire.

Der Betriebsdruck wird dem Transmitter über das Zwischenstück (55) zugeführt, welches mit dem Gehäuse (53) verschraubt unu zur. Anschluß der Druckleitung mit einer Gewindebohrung versehen ist. Anflachungen des Zwischenstücks erleichtern die Befestigung der Leitung. Der Dichtungsring (56) in einer Ringnut von (55) gewährleistet eine druckdichte Verbindung zwischen (53) und (55). Eine Ausdrehung von (55) nimmt den porösen Sinterkörper (57) auf, der über den Zwischenring (58) von dem umgebördelten Kragen der Ausdrehung in (55) gehalten wird. Der Sinterkörper verhindert eine die Meßeigenschaften beeinträchtigende Schmutzabscheidung auf dem Schwingdraht und ist bei brennbaren Gasen als Sicherheitsbarriere wirksam. The operating pressure is transmitted to the transmitter via the adapter (55) supplied, which is screwed to the housing (53) unu for. Connection of the pressure line is provided with a threaded hole. Facilitate flattening of the intermediate piece the fastening of the line. The sealing ring (56) in an annular groove of (55) ensures a pressure-tight connection between (53) and (55). A turn of (55) takes the porous sintered body (57), which via the intermediate ring (58) from the crimped Collar of the recess is held in (55). The sintered body prevents a die Dirt deposition on the oscillating wire, which adversely affects the measurement properties, and is effective as a safety barrier in the case of flammable gases.

Bleibende Änderungen des Produktes Qq und damit auch der Schwingungsdauer von (12) sind ferner durch korrosive chemische Vorgänge auf der Oberfläche des Schwingdrahtes möglich. Es ist daher erforderlich, diese Oberfläche durch eine galvanisch aufgetragene Edelmetallschicht gegen chemische Angriffe zu schützen.Permanent changes in the product Qq and thus also in the period of oscillation of (12) are also due to corrosive chemical processes on the surface of the vibrating wire possible. It is therefore necessary to apply an electroplating to this surface Precious metal layer to protect against chemical attacks.

Eine mechanische Justierung des Transmitters ist nicht vorgesehen, da durch eine entsprechende Programmierung des Festwertspeichers in dem nachgeschalteten nichtlinearen Frequenz-Digital-Konverter individuelle Transmittereigenschaften berücksichtigt werden können. A mechanical adjustment of the transmitter is not provided, because by appropriate programming of the read-only memory in the downstream non-linear frequency-to-digital converter takes individual transmitter properties into account can be.

In folgenden Auslegungsbeispiel werden für das relativ methanreiche Löningen-Menslage-Erdgas die systematischen Meßfehler des digitalen elektronischen Zustandsmengenumwerters als Funktion der Zustandsvariablen bestimmt. In the following design example, the relatively methane-rich Löningen-Menslage-Erdgas the systematic measurement errors of the digital electronic Volume corrector determined as a function of the status variables.

Betriebsdruck und -temperatur sollen innerhalb der Bereiche p = 3 - 11 ata 2 = 275.15 - 303.15 °K entspr. o = 0 + 30 0G liegen. Mit den für dieses Erdgas tabellierten Koapressibilitätszahlen k(p,2) ergeben sich die in Tab. n aufgeführten Zustandszahlen Z(p,T) = #HmTkp0,il # = 0°C # = 10°C # = 20°C # = 30°C p = 3 ata; 2.9208112 2.8149677 2.7166225 2.6251646 5 ata 4.8965817 4.7157779 4.5487103 4.3931239 7 ata; 6.8953241 6.6366074 6.3975524 6.1755667 9 ata 8.9175925 8.5776289 8.2635213 7.9726731 11 ata10.9643702 10.5386203 10.1468544 9.7846232 Tab. 1 Bei der Approximation von Z(p,2) durch den Quctienten einer Funktion des Betriebsdrucks und einer Funktion der Betriebstemperatur wird die Funktion des Betriebsdrucks proportional zu p/k(pm) gewählt. Um ist hierbei eine konstante mittlere Betriebstemperatur; sie ergibt sich aus einer Optimierungsrechnung zu Tm = 273.15 + 13.36 °K.The operating pressure and temperature should be within the ranges p = 3 - 11 ata 2 = 275.15 - 303.15 ° K corresponding to o = 0 + 30 0G. With the coapressibility numbers k (p, 2) tabulated for this natural gas, the state numbers Z (p, T) = # HmTkp0, il listed in Table n result # = 0 ° C # = 10 ° C # = 20 ° C # = 30 ° C p = 3 ata; 2.9208112 2.8149677 2.7166225 2.6251646 5 ata 4.8965817 4.7157779 4.5487103 4.3931239 7 ata; 6.8953241 6.6366074 6.3975524 6.1755667 9 ata 8.9175925 8.5776289 8.2635213 7.9726731 11 ata10.9643702 10.5386203 10.1468544 9.7846232 Tab. 1 When Z (p, 2) is approximated by the quotient of a function of the operating pressure and a function of the operating temperature, the function of the operating pressure is selected to be proportional to p / k (pm). Um is a constant mean operating temperature; it results from an optimization calculation at Tm = 273.15 + 13.36 ° K.

Die Betriebstemperatur erfaßt ein 500#-Pt-Meßwiderstand Rpt(T); der geforderte R(T)-Verlauf wird durch Serienschaltung eines Festwiderstandes von 0.563fl zum Meßwiderstand bestmöglich angepaßt: R(T) = Rpt(T) + 0.563 S1 Die maximalen Abweichungen der so approximierten Zustands zahlen von den exakten Werten liegen für das angegebene Intervall der Zustandsvariablen innerhalb der Grenzen + 1.78 #. Vorausgesetzt ist hierbei, daß die Funktion des Betriebsdrucks beliebig genau und stetig den von der Zustandsgleichung geforderten p/k(p,Tm)-Verlauf nachbildet.The operating temperature is recorded by a 500 # Pt measuring resistor Rpt (T); the The required R (T) curve is achieved by connecting a fixed resistor of 0.563fl in series best matched to the measuring resistor: R (T) = Rpt (T) + 0.563 S1 The maximum deviations the so approximated state numbers of the exact values lie for the given Interval of the status variables within the limits + 1.78 #. Is required here that the function of the operating pressure is as precise and continuous as that of the Equation of state required p / k (p, Tm) curve simulates.

Tab. 2 zeigt ein Beispiel für die Programmierung des nichtlinearen Frequenz-Digital-Konverters zur digitalen Darstellung der Größe D(p) aus der Schwingungsdauer t(p) des Druck-Transmitter-Ausgangssignals (s. Patentanmeldung P 24 21 816.4).Tab. 2 shows an example for programming the non-linear Frequency-digital converter for the digital representation of the quantity D (p) from the period of oscillation t (p) of the pressure transmitter output signal (see patent application P 24 21 816.4).

Der Transmitter wird so ausgelegt, daß der Schwingungsdauerbereich nahezu eine Oktave umfaßt. Bei maximaler Schwingungsdauer durchläuft der Summationsvorgang im nichtlinearen Frequenz-Digital-Konverter 32 Linearabschnitte zu jeweils 256 Schritten. Die Konversionsergebnisse wie auch die Inhalte der 32 Festwert-Speicherplatzgruppen sind binär codiert. Die Inhalte sind Elemente der Folge ##, ##, ##, 1 2 ### Nach jeweils 256 Approximations-32 32 32 32 7¼1 2 3 4 5 6 1 1.0286 10.6379616 33222.406 33225 111.10111 +0.31 2 1 1.0572 10.056G982 31 31405.242 31401 111 111.00100 -0.36 3 5 1.0858 9.5210452 29734.269 29737 110.10000 +0.31 1 4 1.1144 9.02?8?94 28194.110 28193 110.00001 -0.25 , 5 j 1.1490 8.5723119 26771.371 26769 101.10010 -0.30 6 G 1 1.1?16 8.1505926 25454.339 25457 101.00100 +0.31 j 7 1.2002 7.7594297 24232.736 24233 100.11001 +0.21 t 8 1 1.2288 7.3959248 23097.508 23097 100.01110 -0.21 9 | 1.2574 7.0575166 22040.658 22041 100.00100 +0.20 10 i 1.2860 6.7419351 21055.095 21057 11.11011- +0.27 11 1.3146 6.4471624 20134.519 20137 11.10011 +0.30 12 1.3432 6.1713999 19273.311 19273 11.01100 -0.19 13 1.3718 5.9130717 18466.551 18465 11.00101 -0.25 14 1.4004 5.6707190 17709.682 17713 10.11110 +0.35 15 1.4290 5.4430284 16998.603 17001 10.11001 +0.30 16 1.4576 5.2288359 16329.679 16329 10.10100 -0.20 17 1.4862 5.0270912 15699.629 15697 10.01111 -0.32 18 1.5148 4.8368447 15105.489 15105 10.01010 -0.19 19 1.5434 4.6572357 14544.569 14545 10.00110 +0.18 20 1.5720 4.4874829 14014.430 14017 10.00010 +0.33 21 1.6006 4.3268758 13512.853 13513 1.11111 +0.16 22 1.6292 4.1747670 13037.817 13041 1.11011 +0,39 23 1.6578 4.0305654 12587.475 zu475 12585 1.11001 -0.34 24 1.6864 3.8937132 12160.085 12161 1.10101 +0.21 25 1.7150 3.7637346 11754.161 11753 1.10011 -0.23 26 1.7436 3.6401761 11368.287 11369 1.10000 +0.19 27 1.7722 3.5226205 11001.160 11001 1.01110 -0.15 28 1.8008 3.4106840 10651.582 10649 1.01100 -0.37 29 1.8294 3.3040134 10318.449 10321 1.01001 +0.37 30 1.8580 3.2022826 10000.743 10001 1.01000 +0.15 31 1.8866 3.1051903 9697.524 9697 1.00110 -0.18 32 1.9152 3.0124584 9407.922 9409 1.00100 +0.23 Tab. 2 schritten schaltet die Adressierung auf die folgende Platzgruppe icitcr, und die Steigung der Linearapproximation kann sich ändern. Pro Linearabschnitt erhöht sich so der Inhalt des Addieres jeweils um 0, 8, 16,...,2032, 2040. Der fünfstellige Binaroruch der Speicherplatzinhalte ist für den internen Summationsvorgang im nichtlinearen Frequenz-Digital-Konverter verfügbar. Zur Weiterverarbeitung wird hingegen lediglich der 16 Bidarstellen umfassende ganzzahlige Teil des Konversionsergebnisses ausgegeben.The transmitter is designed in such a way that the oscillation period covers almost an octave. At the maximum oscillation period, the summation process in the non-linear frequency-to-digital converter runs through 32 linear sections, each with 256 steps. The conversion results as well as the contents of the 32 fixed-value storage space groups are binary coded. The contents are elements of the sequence ##, ##, ##, 1 2 ### After 256 approximations-32 32 32 32 7¼1 2 3 4 5 6 1 1.0286 10.6379616 33222.406 33225 111.10111 +0.31 2 1 1.0572 10.056G982 31 31 405.242 31401 111 111.00100 -0.36 3 5 1.0858 9.5210452 29734.269 29737 110.10000 +0.31 1 4 1.1144 9.02? 8? 94 28 194.110 28 193 110.00001 -0.25 .5 j 1.1490 8.5723119 26771.371 26769 101.10010 -0.30 6 G 1 1.1? 16 8.1505926 25454.339 25457 101.00100 +0.31 j 7 1.2002 7.7594297 24232.736 24233 100.11001 +0.21 t 8 1 1.2288 7.3959248 23097.508 23097 100.01110 -0.21 9 | 1.2574 7.0575166 22040.658 22041 100.00100 +0.20 10 i 1.2860 6.7419351 21055.095 21057 11.11011- +0.27 11 1.3146 6.4471624 20134.519 20137 11.10011 +0.30 12 1.3432 6.1713999 19273.311 19273 11.01100 -0.19 13 1.3718 5.9130717 18466.551 18465 11.00101 -0.25 14 1.4004 5.6707190 17709.682 17713 10.11110 +0.35 15 1.4290 5.4430284 16998.603 17001 10.11001 +0.30 16 1.4576 5.2288359 16329.679 16329 10.10 100 -0.20 17 1.4862 5.0270912 15699.629 15697 10.01111 -0.32 18 1.5148 4.8368447 15 105.489 15 105 10.01010 -0.19 19 1.5434 4.6572357 14544.569 14545 10.00110 +0.18 20 1.5720 4.4874829 14014.430 14017 10.00010 +0.33 21 1.6006 4.3268758 13512.853 13513 1.11111 +0.16 22 1.6292 4.1747670 13037.817 13041 1.11011 +0.39 23 1.6578 4.0305654 12587.475 to475 12585 1.11001 -0.34 24 1.6864 3.8937132 12160.085 12161 1.10101 +0.21 25 1.7150 3.7637346 11754.161 11753 1.10011 -0.23 26 1.7436 3.6401761 11368.287 11369 1.10000 +0.19 27 1.7722 3.5226205 11001.160 11001 1.01110 -0.15 28 1.8008 3.4106840 10651.582 10649 1.01100 -0.37 29 1.8294 3.3040134 10318.449 10321 1.01001 +0.37 30 1.8580 3.2022826 10000.743 10001 1.01000 +0.15 31 1.8866 3.1051903 9697.524 9697 1.00110 -0.18 32 1.9152 3.0124584 9407.922 9409 1.00100 +0.23 Tab. 2 steps the addressing switches to the following place group icitcr, and the slope of the linear approximation can change. The content of the adder increases by 0, 8, 16, ..., 2032, 2040 for each linear section. The five-digit binary odor of the memory space contents is available for the internal summation process in the non-linear frequency-digital converter. For further processing, on the other hand, only the integer part of the conversion result comprising 16 bids is output.

Spalte 1 enthalt die Punkte t9/to einer relativen Zeitskala, wo die Adressierung des Festwertspeichers weiterschaltet.Column 1 contains the points t9 / to of a relative time scale where the Addressing of the read-only memory advances.

In Spalte 2 sind die Werte * = p# m> k(p#, Tm) aufgeführt; hierbei ist p, = 11 und t0 = t(pmax). Die Multiplikation mit 3123.0048 normiert auf den vorgesehenen Maßzahlbereich; die Produkte K(py) sind in Spalte 3 verzeichnet. Der Proportionalitätsfaktor trägt der Kapazität des Festwertspeichers im nichtlinearen Frequenz-Digital-Konverter Rechnung. Spalte 4 enthält die Größen D(pp) in Abhängigkeit von t9/to. Sie bildet Spalte 3 durch einen Summationsvorgang mit abscnnittsweise konstanten aus dem Bestwertspeicher des Konverters gelieferten Summanden nach. Der Basiswert B des Summationsvorgangs ist in unserem speziellen Beispiel B = 3520110 = 10001001100000012 Die Beträge der negativen Summanden ASv= ### [D(p#) DCp1)] sind in Spalte 5 in Binärdarstellung wiedergegeben. Die achtstellige Binärzahl entspricht dem jeweiligen Stufenraster und belegt die im Festwertspeicher adressierte Platzgruppe.Column 2 lists the values * = p # m> k (p #, Tm); here is p, = 11 and t0 = t (pmax). The multiplication by 3123.0048 normalized to the intended dimension range; the products K (py) are shown in column 3. Of the The proportionality factor contributes to the capacity of the read-only memory in the non-linear Frequency-to-digital converter invoice. Column 4 contains the quantities D (pp) as a function from t9 / to. It forms column 3 through a summation process with sections constant summands supplied from the best value memory of the converter. Of the Base value B of the summation process is in our special example B = 3520110 = 10001001100000012 The amounts of the negative summands ASv = ### [D (p #) DCp1)] are in column 5 in binary representation. The eight-digit binary number corresponds to the respective step grid and occupies the space group addressed in the read-only memory.

Spalte 6 enthält die relativen Fehler D(p,) - 3123.0048 p# 3123.0048 p# dieser Darstellung für die Stützstellen 9 = 1, 2,..., 32 in #.Column 6 contains the relative errors D (p,) - 3123.0048 p # 3123.0048 p # of this representation for the nodes 9 = 1, 2, ..., 32 in #.

Sie bestehen aus den Approximationsabweichungen selbst sowie dem Stufenraster der Wäherungsdarstellung. Das Vorzeichen von #S# wurde jeweils so gewählt, daß sich für ## der größere Absolutert ergab; er bleibt in unserem Beispiel unter 0.4 #.They consist of the approximation deviations themselves and the step grid the currency representation. The sign of # S # was chosen so that for ## the greater Absolutert resulted; in our example it remains below 0.4 #.

Da keine mechanische Feinjustierung des Druck-Transmitters vorgesehen ist, trägt das Stufenraster voll zum Fehler bei (s. Patentanmeldung P 24 26 817.5). Die fehlende Justierbarkeit hat, bedingt durch unvermeidbare Qualitätsschwankungen bei der Fertigung, individuelle B- und #S#-Werte des jeweiligen Transmitters zur Folge. Die Auswirkungen dieser Schwankungen auf den Gesamtfehler des Umwerters sollen hier unberücksichtigt bleiben.Since no mechanical fine adjustment of the pressure transmitter is provided is, the step grid contributes fully to the error (see patent application P 24 26 817.5). The lack of adjustability is due to unavoidable quality fluctuations during production, individual B and # S # values of the respective transmitter Episode. The effects of these fluctuations on the overall error of the corrector should are not taken into account here.

Abweichend von dieser Darstellung erwartet die Umwerterschaltung als Eingangsgröße nicht D(p) sondern w . Will man einen zusätzlichen Pegelumsetzer vermeiden, dann ist der Basiswert 3 bei der Konverterprogrammierung durch sein Komplement zu ersetzen, und die in Spalte 5 verzeichneten Inhalte der 32 Festwert-Speicherplatzgruppen sind additiv zu verarbeiten. Deviating from this representation, the corrector circuit expects as input variable not D (p) but w. Do you want an additional level converter? avoid, then the base value is 3 when programming the converter due to its complement and the contents of the 32 fixed-value storage location groups listed in column 5 are to be processed additively.

Tab. 3 enthält für die durch Tab. 1 vorgegebenen ganzzahligen Druckwerte die diskreten D(p) sowie zum Vergleich die kontinuierlichen Größen K(p) = 3123.0048p/k(p, Tm) p[ata] 3 3 5 7 9 11 D(p) 9413 15763 22185 28675 35201 K(p) K(p) 9411.345 15763.130 22178.038 28658.009 35203.481 Tab. 3 Die Abweichungen zwischen D(p) und K(p) liegen innerhalb des Intervalls -0.07e+0.59 . Die Verschiebung zu positiven Werten rührt vom krümmungsbedingten Durchhang der p*(t) - Kurve zwischen den Stützstellen ty/to her.Tab. 3 contains the discrete D (p) for the integer pressure values given in Tab. 1 and, for comparison, the continuous quantities K (p) = 3123.0048p / k (p, Tm) p [ata] 3 3 5 7 9 11 D (p) 9413 15763 22185 28675 35201 K (p) K (p) 9411.345 15763.130 22 178.038 28 658.009 35 203.481 Tab. 3 The deviations between D (p) and K (p) lie within the interval -0.07e + 0.59. The shift to positive values is due to the sag of the p * (t) curve between the interpolation points ty / to due to the curvature.

Mit den D(p)-Werten der Tab. 3 und dem Referenzwiderstand R0 = 1556.183 # wurden die in Tab. 4 aufgelisteten Größen Zd(P,2) errechnet. Sie approximieren Z(p,T).104 gemäß Tab. 1 innerhalb der Fehlerschranken i1.9 ,Co!o. 1 # = 0°C 4= 10°G # = 20°C # = 20°C # = 30°C p = 3 ata 29263 28165 27150 26208 5 ata 49005 47166 45466 43888 7 ata 68970 66382 63989 61768 9 9 ata 89146 85802 82708 79838 11 ata * 109435 105329 101532 98008 Tab. 4 Für den Druck-Transmitter unseres Auslegungsbeispiels nehmen wir die folgenden mechanischen Daten an Knotenabstand : L = 8.86 cm Schwingdraht: : Federstahldraht, 0.5 mm Edelmetallauflage : Gold, Schichtdicke 20 Wirks . Querschnitt des Netallbalgs : F - 0.5 cm3 Damit ergibt sich für p = 3 ata die Schwingungsdauer t(3) - 2.142 msec und iir p # 11 ntn t(11) = 1.119 msec Zeugt man als Zeitbasis im nichtlinearen Frequenz-Digital-Konverter k = 8 zugrunde und nimmt als Oszillatorfrequenz 1 MHz an, dann werden die Daten der Spalte 4 in Tab. 2 am Ausgang dieser Baugruppe reproduziert.Using the D (p) values in Tab. 3 and the reference resistance R0 = 1556.183 #, the values Zd (P, 2) listed in Tab. 4 were calculated. They approximate Z (p, T) .104 according to Tab. 1 within the error bounds i1.9, Co! O. 1 # = 0 ° C 4 = 10 ° G # = 20 ° C # = 20 ° C # = 30 ° C p = 3 ata 29263 28165 27150 26208 5 ata 49005 47166 45466 43888 7 ata 68970 66382 63989 61768 9 9 ata 89146 85802 82708 79838 11 ata * 109435 105329 101532 98008 Tab. 4 For the pressure transmitter in our design example, we assume the following mechanical data. Nodal spacing: L = 8.86 cm vibrating wire:: spring steel wire, 0.5 mm precious metal coating: gold, layer thickness 20 active. Cross-section of the netall bellows: F - 0.5 cm3 This results in the oscillation period t (3) - 2.142 msec and iir p # 11 ntn t (11) = 1.119 msec for p = 3 ata = 8 and assumes 1 MHz as the oscillator frequency, then the data in column 4 in Tab. 2 are reproduced at the output of this module.

Wird auch im Umwerter fo = -1 MHz gewählt, dann ergeben sich neben Konversionszeiten im Bereich 8.952 # 17.136 msec Umwertungszeiten zwischen 35.621 und 144.636 msec.If fo = -1 MHz is also selected in the corrector, the result is next to Conversion times in the range 8,952 # 17,136 msec. Conversion times between 35,621 and 144,636 msec.

Wählt man für das die Temperaturabhängigkeit der Knotenlänge L bestimmende Transmittergehäuse Messing als Werkstoff und verwendet einen V2A-Netallbalg, dann gilt für den Temperaturgang der Schwingungsdauer 2 = 4.10-6/°C Bei Schwankungen der Umgebungstemperatur um i15 oG ändert sich t(p) somit um + 0.06 %0. Unter Berücksichtigung der Gasdichteabhängigkeit von t(p) bleibt der Gesamtfehler des Umwerters im angegebenen Meßbereich unter 2.1 96o In einer Reihe von Anwendungsfällen kann eine Druckmessung unterbleiben. Der Umwerter berücksichtigt zur Korrektur der Durchflußmeßdaten dann lediglich die variable Temperatur des betreffenden iYlediums. Neben dem Druck-Transmitter (10) entfallen die zweipolige Oszillatorschaltung (17), der nichtlineare Frequenz-Digital-Konverter (18) sowie die Anzeige eventueller Störungen von (10) auf dem Display (45). Wird das Durchflußzählersignal als Fertigmeldung (2) eingespeist, dann übernimmt der Zähler (22) die vorgegebene konstante Komplementärzahl D; über D ist damit eine rein elektronische digitale Eichung möglich.One chooses for the one that determines the temperature dependence of the node length L. Transmitter housing made of brass and uses a V2A metal bellows, then applies to the temperature response of the period of oscillation 2 = 4.10-6 / ° C in the event of fluctuations the ambient temperature around i15 oG changes t (p) by + 0.06% 0. Considering the gas density dependence of t (p) remains the total error of the corrector in the specified Measuring range below 2.1 96o Can be used in a number of use cases a pressure measurement is not carried out. The corrector takes into account the correction of the flow measurement data then only the variable temperature of the iYledium in question. Next to the pressure transmitter (10) the two-pole oscillator circuit (17) and the non-linear frequency-to-digital converter are omitted (18) as well as the indication of possible malfunctions of (10) on the display (45). Will the flow meter signal is fed in as a ready message (2), then the Counter (22) the predetermined constant complementary number D; over D is thus one purely electronic digital calibration possible.

Ein Umwerter dieser Art kommt für die temperaturkompensierte Durchflußmessung von Flüssigkeiten in Frage. Legt man als Temperaturbereich 0 + 300C zugrunde, dann läßt sich beispielsweise bei Athylalkohol der systematische Meßfehler von 3.2 i4ó auf 0.02 GÄ reduzieren.A corrector of this type is used for temperature-compensated flow measurement of liquids in question. If the temperature range is based on 0 + 300C, then In the case of ethyl alcohol, for example, the systematic measurement error of 3.2 i4ó reduce to 0.02 GÄ.

Claims

1.i £ KitaIr electronic volume corrector for approximate purposes Determination of the suitable by multiplication with an integer power of 10 Way normalized number of states of real gases as content one with the fixed frequency fO during the period rUq fed counter (22), characterized in that that Tq over a two-stage temporal integration process as the duration of the zero crossing of the integrator output signal limited second integration section obtained is, the integrator (33) in the first section during the operating pressure-dependent Time span Tp via the electronic switch (30) and the operating temperature dependent Measuring resistor R (T) (32) with the constant reference voltage + U, and in the second section via the electronic switch (39) and the fixed resistor Ro (40) with the opposite same voltage -UO is applied.

2. Digital electronic volume corrector according to claim 1, characterized in that the operating pressure-dependent time span Zp from the operating pressure-dependent integer D (p) as counting time until the zero crossing of the one with the complement D (p) loaded and with the fixed frequency f0 additively fed counter (22) obtained will.

3. Digital electronic volume corrector according to claim 1 and 2, characterized in that the operating pressure-dependent integer D (p) as Conversion result of a one fed with the output frequency of the pressure transmitter (10) non-linear frequency-to-digital converter (18) for electronic reporting; verarb line is generated according to patent application P 24 21 816.4, with a suitable Programming of the non-linear dependency required by the real gas equation the condition number is taken into account by the operating pressure.

4. Digital electronic volume corrector according to claim 1 to 3, characterized in that the period of oscillation in the pressure uranium transmitter (10) transversal mechanical fundamental oscillations of the vibrating wire (12), which via the evacuated metal bellows (11) acting as a diaphragm through the The gas to be converted is loaded proportionally to the operating pressure, as a measured variable of the Operating pressure is used.

5. Digital electronic volume corrector according to claim 1 to 4, characterized in that the knot position of the transverse mechanical Fundamental vibrations of (12) is determined by the perforated bricks (13) and (14), with a defined support of the vibrating wire in the perforated stones by an easy eccentric wire fastening outside the vibration range is guaranteed.

6. Digital electronic volume corrector according to claim 1 to 5, characterized in that corrosive chemical processes on the surface of (12) can be prevented by an electroplated noble metal layer.

7. Digital electronic volume corrector according to claim 1 to 6, characterized in that foreign matter deposits on the surface of (12) can be prevented by the porous sintered body (57) acting as a filter.

8. Digital electronic volume corrector according to claim 1 to 7, characterized in that a volume counter coupled to the corrector (19) known construction the revaluation process in each case after registration a certain operating volume unit via the non-linear frequency-to-digital converter (18) starts with the interrogation signal (1).

9. Digital electronic volume corrector according to claim 1 to 8, characterized in that the signal "completion of revaluation" (4), which the trouble-free completion of this process signals the display (45) and the Adding unit (46) activated to take over the revaluation result from the counter (22), with an additional electronic or mechanical reduction in (46) the operating volume unit per query signal and the normalization of the status number are taken into account. Blank page