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DE3533291A1 - Anemometerschaltung und konstantueberhitzungsanemometer - Google Patents

Anemometerschaltung und konstantueberhitzungsanemometer

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Publication number
DE3533291A1
DE3533291A1 DE19853533291 DE3533291A DE3533291A1 DE 3533291 A1 DE3533291 A1 DE 3533291A1 DE 19853533291 DE19853533291 DE 19853533291 DE 3533291 A DE3533291 A DE 3533291A DE 3533291 A1 DE3533291 A1 DE 3533291A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
resistance element
temperature
resistance
medium
anemometer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19853533291
Other languages
English (en)
Inventor
Frank D. Minneapolis Minn. Dorman
Eric W. St. Paul Minn. Nelson
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.)
TSI Inc
Original Assignee
TSI Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TSI Inc filed Critical TSI Inc
Publication of DE3533291A1 publication Critical patent/DE3533291A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/10Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring thermal variables
    • G01P5/12Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring thermal variables using variation of resistance of a heated conductor

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Details Of Flowmeters (AREA)
  • Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)

Description

Eaaiio 12
D-8000 München 5
Unser Zeichen/Our rel T
Datum/Dale 18.09.1985
TSI Incorporated
St. Paul, Minnesota 55164
V.St.A.
Anemometerschaltung und Konstantüberhltzungsanemometer
Die Erfindung bezieht sich auf die Hitzdraht-Windmessung und betrifft insbesondere ein mit konstanter überhitzung arbeitendes Anemometer mit abgeglichener Widerstandsbrücke, bei dem die Spannungsabfühlfunktion von der Stromversorgungsfunktion getrennt ist, wodurch ein sensorunabhängiges Stromverhältnis festgelegt werden kann, das die Verwendung von gleichen Sensoren gestattet und die Genauigkeit des Anemometers verbessert.
Die Hitzdraht-Windmessung ist eine Technik, durch die verschiedene Bedingungen, die in Beziehung zu den Wärmeabsorptionseigenschaften eines umgebenden Mediums stehen, untersucht und interpoliert werden können, indem die elektrische Leistung überwacht wird, welche von einem oder mehreren Widerstandssonsoren aufgenommen wird, •'il< i ι; 11 (μι untersuchten Mod i um angeordnet sind. Sol-
ehe Sensoren sind typisch teinperaturenipf indliche Hitzdraht-, Hitzfilm- oder Thermistorelemente mit bekannten Temperatur/Widerstand-Kennlinien, die dem Medium ausgesetzt sind und benutzt werden, den Wärmedurchsatz des Mediums zu verfolgen und abzufühlen. In Kombination damit wird üblicherweise eine abgeglichene Widerstandsbrückenschaltungsanordnung benutzt, um einen abgeglichenen Relativzustand zwischen den Sensoren aufrechtzuerhalten, so daß beim Erfassen einer Temperaturdifferenz zwischen denselben, die sich durch eine Änderung des Widerstands und der Spannung ausdrückt, wenigstens einem der Sensoren Leistung zugeführt wird, um das Gleichgewicht wiederherzustellen. Die Leistungsaufnahme·kann dann überwacht und bei der Bestimmung eines interessierenden Parameters benutzt werden. Beispiele von Anordnungen dieses Typs sind beschrieben in den US-Patentschriften 3 603 147 und 4 159 638 sowie in einem Aufsatz von Sasayama et al, "Engine Control System Using a Hot-Wire Airflow Sensor", Hitachi-Review, 31:61-66 (1982).
Es können zwar verschiedene Steuermethoden bezüglich der Widerstandssensoren benutzt werden, gemäß der Erfindung wird jedoch die Sensortemperatur durch Erzwingen eines gewissen bekannten Widerstands gesteuert. Nach dem Anordnen des Sensors in einem strömenden Medium rufen daher Änderungen in der Strömungsgeschwindigkeit eindeutige überwachbare Änderungen in der Konvektionsverlustleistung des Sensors hervor. Diese Leistungsänderungen stehen zu dem zugeführten Strom gemäß folgenden Gleichungen in Beziehung:
v Sensor Sensor
Q «.(A + B -yv) ΔΤ
I2 R
Sensor Sensor
wobei die interessierende Variable V die Geschwindigkeit des Mediums und ΔΤ die Temperatur des Sensors oberhalb der des Fluidmediums ist.
Weil Änderungen in der Umgebungstemperatur des Fluidmediums das abgefühlte Ausgangssignal nachteilig beeinflussen können, ist es notwendig, die sich ändernde Temperatur in dem Fluidmedium zu überwachen und entsprechende Änderungen in der Temperatur des temperaturkompensierenden Sensors vorzunehmen, um eine konstante überhitzungsbedingung (ΔΤ) oder -beziehung zwischen der abgefühlten Fluidtemperatur und dem Geschwindigkeitserfassungssensor aufrechtzuerhalten. Nach dem Eliminieren der Auswirkungen der sich ändernden Fluidtemperatur ist die Geschwindigkeit die einzige Variable, die wie erwähnt bestimmt wird, indem die von dem Geschwindigkeitssensor aufgenommene Leistung gemessen wird. Dieser konstante Überhitzungszustand wird bei Brückenanemometern erreicht, indem die Temperatur eines Geschwindigkeitsbestimmungssensors auf einen (durch einen in Serie geschalteten Widerstand bestimmten) Sollwert oberhalb der Temperatur eines temperatürkompensierenden Sensors, der der Fluidtemperatur folgt, bezogen wird. Dieser Typ von Anemometer wird insbesondere als mit konstanter Überhitzung arbeitendes Anemometer bezeichnet, und, wenn es als Wheatstone-Brücke-Anemometer ausgebildet ist, wird ein abgeglichener Zustand zwischen einem Geschwindigkeitsabfühlteil und einem Temperaturabfühlteil aufrechterhalten.
Solche mit konstanter Überhitzung arbeitenden Anemometer haben sich zwar für die vielfältigsten Zwecke als extrem nützlich erwiesen, ein Problem, das die Anexnometergenauigkeit nachteilig beeinflußt, besteht jedoch darin, daß die Leiter, über die zum Vergleich herange-
zogene abgeglichene Zustände abgefühlt werden, dieselben Leiter sind, über die der Strom zugeführt wird, um die Sensortemperatur und somit den Widerstand und die Spannung zu verändern. Weil außerdem die Verlustleistung in dem Geschwindigkeitssensorteil größer ist als in dem Temperaturkompensationssensorteil, tritt eine Ungleichheit in den Widerständen der Sensoren enthaltenen einzelnen Leiterzweige auf, die sich in fehler haften Leistungsverbrauchsdaten und infolgedessen in fehlerhaften Strömungsdaten ausdrückt.
Erfindungsgemäß wird das vorgenannte Problem durch die Verwendung einer Steuerschaltungsanordnung beseitigt, in der die Spannungsabfühlleiter von den Stromzufuhrleitern getrennt sind. In dieser Hinsicht ist überdies die Fluidtemperaturabfühlfunktion nicht mehr von dem absoluten Widerstand des Temperaturkompensationssensors abhängig, sondern hängt vielmehr nun von einem Stromverhältnis zwischen dem Temperaturkompensationszweig relativ zu dem Geschwindigkeitssensorzweig ab.
Außerdem ist erfindungsgemäß eine Kreuzkopplungsschaltungsanordnung in dem Geschwindigkeitsabfühlteil zum Unterdrücken von darin vorhandenen Gleichtaktsignalen vorgesehen. Die Änderung im Widerstand des Zuführungsdrahtes wird so unterdrückt. Ein weiterer Vorteil, der sich aus der Kombination der obigen Merkmale in der Schaltungsanordnung nach der Erfindung ergibt, ist die Möglichkeit, gleiche Sensoren benutzen zu können. Es ist nicht mehr notwendig, die andernfalls ungleichen Sensoren relativ zueinander zu eichen, da genaue Ergebnisse nun direkt erzielt werden können.
Die Erfindung beinhaltet ein verbessertes Brückenanemometer, das mit konstanter überhitzung arbeitet und eine Stromsteuerschaltungsanordnung sowie eine Gleichtaktun-
353329
terdrückungsschaltungsanordnung hat, die voneinander unabhängig sind. Die Steuerschaltungsanordnung gestattet die Verwendung von gleichen Temperaturkompensations- und Geschwindigkeitssensoren und minimiert Fehler in der Anemometergenauigkeit aufgrund des Leiterwiderstands. In letztgenannter Hinsicht sind die Spannungsabfühlleiter nun von den Stromzufuhrleitern getrennt, so daß Auswirkungen von Änderungen in der Leiterimpedanz minimiert sind.
Im Betrieb folgt der Temperaturkompensationsteil der Schaltungsanordnung der Fluidtemperatür und überwacht dabei zwei Spannungen, die den Geschwindigkeitssensor zu dem Temperaturkompensationssensor in Beziehung setzen, an einem ersten Verstärker und hält einen abgeglichenen Überhitzungszustand zwischen ihnen aufrecht, und zwar nur durch Relativstromwerte gesteuert und unabhängig von dem Widerstand des Temperaturkompensationssensors· Der Geschwindigkeitsabfühlteil hält seinerseits den abgeglichenen Zustand und den vorbestimmten Temperaturabstand, der durch den Temperaturkompensationssensor festgelegt ist, über einen zweiten Verstärker und eine kreuzgekoppelte Widerstandsschaltung hoher Impedanz aufrecht, die zu den Sensoren parallel geschaltet ist, so daß Gleichtaktsignale, die aufgrund der Zuführungsdrahtimpedanz vorhanden sind, unterdrückt werden. In Abhängigkeit von dem Zustand an dem zweiten Verstärker und der Fluidströmung, die an dem Geschwindigkeitsfühler vorbeigeht, wird die Leistung gesteuert, um dem Geschwindigkeitssensor Strom zuzuführen, damit er der Temperatur folgt, die durch den Temperaturkompensationssensor festgelegt wird. Gemeinsam verbessern die verbesserten Teile der Schaltungsanordnung die Anemometergenauigkeit.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden un-
ter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 ein bekanntes Brückenanemometer mit kon
stanter überhitzung,
-^q. 2 ein verbessertes Brückenanemometer mit konstanter
Überhitzung, das eine Schaltungsanordnung mit unab-
abhängingen Stromsteuer- und Gleichtaktunterdrückungsschaltungen hat,
Fig. 3 als Teilschaltbild den Temperaturkompen
sationsteil der Schaltungsanordnung nach Fig. 2,
Fig. 4 als Teilschaltbild den Geschwindigkeits-
abfühlteil der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 und
Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der Schal
tungsanordnung nach Fig. 2, wobei Spannungsfolger benutzt werden.
Fig. 1 zeigt die Schaltungsanordnung, die in einem bekannten Konstantüberhitzungsanemometer 2 der Brückenbauart benutzt wird. Wie üblich werden in der Steuerschaltungsanordnung zwei Thermistorsensoren Ry und R^ benutzt. In Abhängigkeit von dem Verwendungszweck können diese Sensoren zwar unterschiedliche Formen und Gestalten annehmen, im Betrieb ist jedoch jeder einem strömenden Medium ausgesetzt. Der Sensor R _ wird benutzt, um die Umgebungstemperatur des Mediums zu verfolgen, das an den Sensoren vorbei strömt, und der Sensor R.. wird benutzt, um die Geschwindigkeit des Mediums abzufühlen und einzustellen. Die Fluidströmungsgeschwindigkeit wird bestimmt, indem
der Wärmedurchsatz abgefühlt wird, der sich durch die Größe der Leistung ausdrückt, welche von dem Geschwindigkeitsabfühlteil und -sensor R„ aufgenommen wird, wenn dieser danach strebt, einen abgeglichenen Zustand relativ zu der Temperatur aufrechtzuerhalten, die durch den Temperaturkompensationssensor R-, festgelegt wird.
Beim Erfüllen der obigen Funktionen besteht das Anemometer 2 funktional aus zwei Hälften, nämlich einem Geschwindigkeitsabfühlteil und einem temperaturkompensierenden Teil. In Abhängigkeit von der Temperatur des Mediums erzeugt die Temperaturkompensationsschaltungsanordnung einen zugehörigen Spannungswert an dem B-Anschluß des Verstärkers AT. Der Geschwindigkeitsabfühlteil seinerseits hält eine gleiche Spannung an dem Α-Anschluß aufrecht. Weil auch die Fluidtemperatur relativ konstant ist, ändert sich die Spannung an dem B-Anschluß nicht in dem Maß wie an dem Α-Anschluß, und diese Spannung steht in Beziehung zu den Strömungsgeschwindigkeitseffekten an dem Sensor R . In jedem Fall erzeugt während des Betriebes der Verstärker Ai beim Abfühlen eines unabgeglichenen Zustande zwischen den Anschlüssen A und B ein passendes Ausgangssignal zum Vorspannen eines Schalttransistors Q1, damit dieser Strom leitet und zuführt, welcher in Beziehung zu dem temperaturbezogenen Widerstandszustand der Sensoren Rv und R steht. Weil sich die Temperatur an dem Geschwindigkeitssensor R und deshalb dessen Widerstand sowie die Spannung an dem Α-Anschluß am meisten verändert, wird der Strom hauptsächlich dem Geschwindigkeitssensor R zugeführt, um einen Temperatur- und Widerstandsanstieg in dem Sensor R^ hervorzurufen, durch den die Spannung an dem Α-Anschluß erhöht wird, bis ein abgeglichener Zustand von V = V wieder abgefühlt wird. Durch überwachen der Leistung, die verbraucht wird, um νΛ aufrechtzuerhalten, und aufgrund der Kenntnis der durch die Schaltungsanordnung beim Verfolgen der Mediumtemperatur verbrauchten Leistung ist es daher
möglich, die Strömungsgeschwindigkeit zu bestimmen.
Die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 wird außerdem relativ zu der abgeglichenen Identität von V = V ausgewählt, die über die Verhältnisse zwischen den Widerständen in den beiden Teilen durch folgende Gleichung dargestellt werden kann:
RRR
V _ TC + Serie
R1 - R2
Aus dieser Identität wird der Widerstandswert für den
Widerstand R- gewählt, um den gewünschten Spannungsbereich für das Ausgangssignal festzulegen. Der Widerstand R . , der mit dem Temperaturkompensationswiderstand
R in Serie geschaltet ist, wird so gewählt, daß sich ein gewünschter Koeffizient oC und ein konstanter Überhitzungszustand für den Temperaturkompensationsteil ergeben. Der Widerstand R„ wird so gewählt^ daß sich ein gewünschtes Verhältnis (Rm1-. + RG · 1/R1 ergibt und dadurch das Verhältnis RyZR1 und die Temperatur des Sensors R gesteuert werden.
Aus obigen Darlegungen ist zu erkennen, daß die genaue Temperaturkompensation erfordert, daß die in dem Temperaturkompensationssensor R verbrauchte Leistung viel kleiner ist als in dem Geschwindigkeitssensor R . Demgemäß werden im Stand der Technik bislang Sensoren unterschiedlicher Größen benutzt, was gewöhnlich eine Eichung der Schaltungsanordnung verlangt. Weil die spannungen, die an den Schaltungspunkten A und B abgefühlt werden, über dieselben Leiter 6 und 8 abgefühlt werden, welche zum Zuführen der Ströme I1 und I2 zu den Sensoren benutzt werden, hat darüber hinaus die Leiterimpedanz eine nachteilige Auswirkung auf die Anemometergenauigkeit. Die un-
terschiedlichen Größen des in den Leitern 6 und 8 fließenden Stroms erzeugen ungleiche Änderungen im Widerstand der einzelnen Leiter, die in den abgeglichenen Sensorspannungen in den Schaltungspunkten A und B nicht berücksichtigt werden. Weil diese Widerstandsdifferenz relativ zu den Messungen, die mit dem Anemometer 2 gemacht werden, kritisch sein kann und weil ungleiche Sensoren erforderlich sind, wurde die Schaltungsanordnung nach der Erfindung entwickelt.
Es wurde das verbesserte Anemometer 4 gemäß Fig. 2 entwickelt, um u.a. die Verwendung von gleichen, d.h. einander angepaßten Sensoren R und E zu gestatten und die nachteiligen Auswirkungen von Veränderungen im Zuführungswider stand bei sich veränderndem Stromfluß zu beseitigen. Wie die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 weist die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 einen Geschwindigkeitsabfühlteil und einen Temperaturabfühlteil auf. Im Falle von Fig. 2 ist jedoch die Schaltungsanordnung um zwei unabhängige Verstärker A5 und A6 aufgebaut, welche Transistoren Q2 und Q3 passend steuern, damit die erforderlichen Ströme I„ und I1 den Sensoren R bzw. R„ zugeführt werden. Die Stromversorgungen und die Leiter 6 und 8, über die die Ströme zugeführt bzw. die Spannungen abgefühlt werden, sind daher voneinander getrennt und beeinflussen einander nicht mehr in dem früher üblichen Ausmaß.
Fig. 3 zeigt ein Teilschaltbild des Temperaturkompensationsteils des Anemometers 4, wobei der Transistor Q2 von dem Geschwindigkeitssensor R getrennt ist, so daß beim Feststellen einer Änderung in der Mediumtemperatur und eines unabgeglichenen Zustande zwischen den Schaltungspunkten B„ und A„ der Transistor Q2 den Strom I2 nur dem Tempera turkorapen sationssensor R, r und nicht dem Geschwindigkeitssensor R zuführt. Weil die Spannungen an
den Schaltungspunkten A„ und B„ gleich sind, gilt außerdem I1R1=IpR^. Diese Gleichung kann folgendermaßen umgeschrieben werden:
h
i2
Aus dieser Gleichung ist zu erkennen, daß der Temperaturkompensationsstrom I2 nicht mehr von der absoluten Impedanz des Temperaturkompensationssensors R abhängig ist, sondern stattdessen nun nur von dem Verhältnis von R2 zu R1 und von dem Strom I1 in dem Geschwindigkeitssensorteil der Brücke abhängt. Anders ausgedrückt, die Größe der Temperaturkompensation ist nun nur von dem unabhängig steuerbaren Stromverhältnis abhängig. Dieses Verhältnis kann unabhängig von den Sensoren bestimmt werden. Angesichts dieser Unabhängigkeit können nun gleiche Sensoren R und R _, benutzt werden.
Der Geschwindigkeitsabfühlteil der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 ist in Fig. 4 gezeigt und dient wie zuvor dem Zweck, die Spannung an dem Schaltungspunkt Ap gleich der Spannung an dem Schaltungspunkt B2 zu halten. Bei der Zuführung des Stroms I1 zu dem Geschwindigkeitssensor R wird jedoch nun ein Verstärker A6 benutzt, um einen Transistor Q3 relativ zu der Erfassung eines unabgeglichenen Zustands bezüglich jeder der hauptsächlich ohmschen Komponenten R , R-, und R .. anzusteuern. Es wird eine
V J-V- o6X Xe
kreuzgekoppelte Widerstandsschaltung aus Widerständen R , Rß und KR benutzt, die zu entgegengesetzten Seiten jedes dieser ohmschen Elemente parallel geschaltet sind. Im abgeglichenen Zustand werden die Spannungen an den Schaltungspunkten A3 und B3 normalerweise in einem abgeglichenen Zustand gehalten, und nur in dem Fall einer abgefühlten Ungleichheit in den Spannungen an den Sensoren
R und R _, veranlaßt der Verstärker A6 den Schalttransistor Q3, den Strom I1 zu erzeugen.
Weiter zeigt die Schaltung, daß die Spannung an dem Geschwindigkeitssensor R in Beziehung zu der Spannung an dem Temperaturkompensationssensor R und dem Serienwiderstand R . über folgende Gleichung steht:
ο θ IT 16
V κ (vTC + vserie)
Das Multiplizieren dieser Gleichung mit eins oder der linken Seite mit I1Zl1 und der rechten Seite mit I2/I2 und durch Einsetzen von:
Rv für ^V t RTC für ^TC und RSerie für 1 τ
zeigt es sich, daß die Widerstandselemente der Schaltung und insbesondere die Sensoren enthaltenden Teile folgendermaßen in Beziehung zueinander stehen:
1
RV = K R^ ( RTC + RSerie)
Aus dieser Gleichung ist zu erkennen, daß die Größe des abgefühlten Geschwindigkeitssignals durch die Größe des Widerstands R1 bestimmt wird, daß der Widerstand und entsprechend die Temperatur des Geschwindigkeitssensors R weiter in Beziehung zu dem Wert des Temperaturkompensationssensors RTr, durch den für den K-Faktor gewählten Wert steht und daß der Wert von Rc .in bezug auf R den Koeffizienten oi bestimmt und die Änderung in der Überhitzung in bezug auf die Temperatur und somit den Temperaturkompensationseffekt steuert.
Weil die Leiter, über die die Spannung abgefühlt wird, von den die Ströme I1 und I? führenden Leitern getrennt
sind und wegen der großen Eingangsimpedanz, die durch RÄ und KR den Verstärkern A5 und A6 dargeboten wird (typisch ist R = 5 Kiloohm), wird jede Änderung in der Impedanz der Leiter 6 und 8 um das Verhältnis von R f... /R reduziert. Außerdem minimiert die große Eingangsimpedanz an den Verstärkern A5 und A6 die durch das Abtasten der Steuerschaltungsanordnung verbrauchte Leistung. Die Verstärker A5 und A6 haben eine hohe Verstärkung, so daß das Ausgangssignal nicht nennenswert beeinflußt wird. Wegen des kreuzgekoppelten Aufbaus der Widerstandsschaltung aus R2. und R werden überdies Gleichtaktsignale, die in Schaltungspunkten A3 und B3 vorhanden sind, unterdrückt.
Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Schaltungsanordnung nach Fig. 2, die insgesamt mit 9 bezeichnet ist, wobei eine Anzahl von Spannungsfolgern VF1 bis VF4 mit den einzelnen Widerstandselementen R, und KR,. rela-
A A
tiv zu den Sensoren R und R in Serie geschaltet sind. Die Spannungsfolger VF1 bis VF4 weisen jeweils die Verstärkung eins und eine relativ große Eingangsimpedanz auf und passen deshalb die Eingangsimpedanz besser an den Verstärker A5 an.
Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß die Erfindung ein verbessertes Konstantüberhitzungsanemometer der Brückenbauart schafft, welches die Benutzung von zwei gleichen Temperaturkompensations- und Geschwindigkeitssensoren gestattet. Bei dem Anemometer ist außerdem die Abfühlschaltungsanordnung von der Stromzufuhrschaltungsanordnung getrennt und die nachteiligen Auswirkungen einer sich verändernden Leiterimpedanz sind minimiert. Die Beseitigung des Zuführungswiderstands gestattet die Verwendung von langen Zuführungen, von kurzen Widerstandssensoren mit niedrigem Widerstandswert und von mit mehr ohmschem Widerstand behafteten Zuleitungsverbindungen.
Die Drift im Anemometerausgangssignal wegen des Erwärmens und Abkühlens von Zuleitungen ist eliminiert. Der Zuleitungswiderstand ändert nicht den Widerstands- oder Temperaturkoeffizienten des Widerstands der Sensoren.

Claims (8)

ti.· .V.. D-8000 Unser Zeichen/Our ref. T Daium/Daie 18.09.1985 TSI Incorporated St. Paul, Minnesota 55164 V.St.A. Patentansprüche :
1. Anemometerschaltung zum Abfühlen eines Parameters
eines strömenden Mediums, gekennzeichnet durch: f
ein erstes und ein zweites temperaturempfindliches Wider- % Standselement (Ry, RTC) ι welche einem strömenden Medium "* ausgesetzt sind, wobei das erste Widerstandselement einen Parameter des strömenden Mediums und das zweite Widerstandselement (RTr.) die Temperatur des Mediums abfühlt;
einen ersten Komparator (A5), der mit dem ersten und dem zweiten Widerstandselement verbunden ist, zum Vergleichen eines ersten und eines zweiten Signals, welche dem Zustand des ersten bzw. zweiten Widerstandselements entsprechen;
eine Einrichtung (Q3), die mit dem ersten Komparator (A5) verbunden ist, zum Zuführen von Strom zu dem zweiten Widerstandselement (R_c) in Relation zu der Temperatur des Mediums, damit der Zustand des zweiten Widerstandselements der Temperatur des Fluidmediums in einer vorbestimmten Relation dazu folgt;
einen zweiten Komparator (A6), der mit dem ersten und dem zweiten Widerstandselement verbunden ist, zum Erfassen
einer Änderung in einem Zustand des einen oder anderen Widerstandselements; und
eine Einrichtung (Q3), die mit dem zweiten Komparator (A6) verbunden ist, zum variablen Zuführen von Leistung zudem ersten Widerstandselement (Ry)/ um eine abgeglichene Beziehung zu dem zweiten Widerstandselement (R,pr,) an dem ersten und dem zweiten Komparator aufrechtzuerhalten, wodurch die von dem ersten Widerstandselement aufgenommene Leistung den interessierenden Parameter angibt.
2. Schaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein drittes Widerstandselement (Rc . ), das zu dem zweiten
iber 16
Widerstandselement (R^) in Serie geschaltet ist und einen konstanten vorbestimmten Temperaturabstand zwischen den Relativzuständen des ersten und des zweiten Widerstandselements bestimmt.
3., Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zustand des zweiten Widerstandselements (R ) zu einem Verhältnis eines Stroms (I1)/ der dem ersten Widerstandselement (Rv) zugeführt wird, zu einem Strom (I-) , der dem zweiten Widerstandselement (RTfl) zugeführt wird, proportional ist.
4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Widerstandselement (Rv/ Rrnp) im wesentlichen gleiche Eigenschaften des spezifischen Widerstands bezüglich der Temperatur haben.
5. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Komparator (A6) einen ersten und einen zweiten Eingang (A3, B3) hat und daß das erste und das zweite Widerstandselement (Rv, Rmr) jeweils parallel an den ersten und den zweiten Eingang angeschlos-
sen sind, um eine relative Änderung zwischen denselben abzufühlen.
6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das parallel geschaltete erste Widerstandselement (Rv) ein erstes Element (KR ) relativ hoher Impedanz in Serie aufweist und daß das zweite parallel geschaltete Widerstandselement (Rm^) ein zweites Widerstandselement (R7,) relativ hoher Impedanz in Serie aufweist, wodurch die Auswirkung irgendeiner Änderung in einer Leiterimpedanz auf den abgefühlten Parameter minimiert ist.
7. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Komparator (A6) einen ersten und einen zweiten Eingang (A3, B3) aufweist, und daß das erste, das zweite und das dritte Widerstandselement (RT/, Rmn , R„ . ) jeweils
V J. L- b6i 16
parallel an den ersten und den zweiten Eingang angeschlossen sind, um eine relative Änderung zwischen diesen abzufühlen.
8. Konstantüberhitzungsanemometer, gekennzeichnet durch: ein erstes temperaturempfindliches Widerstandselement (R^p), das in einem strömenden Medium zum Abfühlen der Umgebungstemperatur desselben angeordnet ist; eine erste Einrichtung (A5), die mit dem ersten Widerstandselement (RTfl) und mit einem zweiten temperaturempfindlichen Widerstandselement (R.J verbunden ist, wobei das zweite Widerstandselement Betriebskenndaten hat, welche im wesentlichen dieselben wie die des ersten Widerstandselements (R ) sind, und in dem strömenden Medium zum Abfühlen eines strömungsabhängigen Parameters des Mediums angeordnet ist, zum Vergleichen der Umgebungstemperatur des Mediums mit der Temperatur des zweiten Widerstandselements (Ry) ;
eine erste Steuereinrichtung (Q2), die auf ein Ungleichgewicht hin, welches durch die erste Einrichtung (A5) er-
kannt wird, bewirkt, daß der Widerstand des ersten Widerstandselements (R ) der Temperatur des Mediums folgt; eine zweite Einrichtung (A6), die mehrere Elemente (R , KR , VF1-VF4) mit vorbestimmter relativ großer Impedanz in Serie mit jeweils dem ersten und dem zweiten Widerstandselement enthält, wobei die Serienschaltungen des ersten und des zweiten Widerstandseleraents und der Impedanzelemente zu zwei Eingängen (A3, B3) der zweiten Einrichtung parallel geschaltet sind, um ein Ungleichgewicht zwischen dem zweiten Widerstandselement und dem ersten Widerstandselement zu erkennen; und eine zweite Steuereinrichtung (Q3), die auf ein Ungleichgewicht hin, welches durch die zweite Einrichtung (A6) erkannt wird, dem zweiten Widerstandselement (Rv) Leistung zuführt, um eine abgeglichene Beziehung zwischen ihnen aufrechtzuerhalten, wobei die aufgenommene Leistung den interessierenden Parameter angibt.
DE19853533291 1984-09-21 1985-09-18 Anemometerschaltung und konstantueberhitzungsanemometer Withdrawn DE3533291A1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
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