DE3408739A1

DE3408739A1 - Anemometer

Info

Publication number: DE3408739A1
Application number: DE3408739A
Authority: DE
Inventors: Robert H. Waterveliet Mich. Ashton; Stanley A. Harbert Mich. Wrobel
Original assignee: Dwyer Instruments LLC
Current assignee: Dwyer Instruments LLC
Priority date: 1983-03-10
Filing date: 1984-03-09
Publication date: 1984-09-13
Also published as: CA1201808A; JPS59173764A; GB2136579B; GB2136579A; US4537068A; GB8405830D0

Description

Anemometer

Me Erfindung "bezieht sich auf ein thermisches Anemometer und ein Verfahren zur Messung einer Luftströmungsgeschwindigkeit und insbesondere auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Messung der Geschwindigkeit einer Luftströmung, basierend auf der Kühlwirkung eines Luftstromes auf einen aufgeheizten Körper und der Beziehung zwischen diesem Kühleffekt auf die Geschwindigkeit des Luftstromes, um hieraus die Geschwindigkeit bestimmen und ablesen zu können.

Vorrichtungen zur Messung der Luftströmung und der Strömungsgeschwindigkeit finden weitgehende Anwendung, beispielsweise bei der Prüfung und Überwachung von Heiz-, Ventilations- und Airconditioning-Systemen und als Hilfsmittel für die Installation und Überwachung von Abgas- und Rauchabzügen für bestimmte Anwendungen (beispielsweise OSHA-Anwendungen), in der Metereologie und bei Studien mechanischer Strömungen und Untersuchungen hierfür sowie bei Messungen der Massenströmung und dergleichen.

Herkömmliche Vorrichtungen dieser Art, welche im Handel verfügbar sind, weisen eine Sonde auf, die in dem Luftstrom plaziert wird, dessen Geschwindigkeit gemessen werden soll, und es ist ein zugehöriges Instrument vorgesehen, welches die Schaltung und andere Bestandteile und Vorrichtungen enthält, die eine Ablesung der

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Strömungsgeschwindigkeit ermöglichen. Diese "Vorrichtungen sind bis zu einem gewissen Grade transportabel, jedoch ist das Instruraentengehäuse im typischen Falle relativ groß und häufig sehr schwer und schwierig zu handhaben, und allzuoft fehlt es an einer ausreichenden Genauigkeit oder an einem weiten Bereich von Geschwindigkeiten, insbesondere in der Nähe der Geschwindigkeit Null.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein von Gewicht leichtes batteriegespeistes leicht zu handhabendes thermisches Anemometer zu schaffen, welches ein Anzeigegerät mit kleinen Abmessungen aufweist, das die Signalverarbeitungsstufe, die Funktionssteuerung und das Anzeigegerät umfaßt und so beschaffen ist, daß es in der Hand gehalten werden kann, wobei eine von Gewicht leichte vereinfachte Sonde mit den Instrumentenfühlern vorgesehen ist, die elektrisch mit der Signalverarbeitungsschaltung über ein selbstaufwickelndes Kabel verbunden ist, welches die Sonde mit dem Anzeigegerät verbindet.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Anemometer zu schaffen, welches einen sich selbst aufheizenden Thermistor aufweist und eine zugeordnete Schaltung und Schaltungselemente besitzt, die am Anzeigegerät eine Geschwindigkeitsablesung ermöglichen, die unabhängig von der Umgebungstemperatur ist.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Messung der Luftgeschwindigkeit einer Luftströmung zu schaffen, x^relches frei ist vom Einfluß der Umgebungstemperatur und eine Anzeige der Luftströmungsgeschwindigkeit in linearen Einheiten pro Zeiteinheit

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liefert und so genaue Ergebnisse über einen weiten Geschwindigkeitsbereich und über weite Temperaturbereiche gewährleistet. "

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein thermisches Anemometer zu schaffen, welches eine Doppelluftströmungs-Sensorvorrichtung aufweist, mit einem Thermistor, der sich selbst aufheizend konstruiert ist, wobei diesem eine getrennte Eestkörper-Temperatursensorvorrichtung zugeordnet ist und die Signale beider Sensoren gesteuert und so kombiniert werden, daß eine Luftgeschwindigkeitsablesung über einen weiten Geschwindigkeitsbereich und weite Temperaturbereiche möglich wird, wobei, die Ablesung in Ausdrücken der Geschwindigkeit erfolgt, die unabhängig von der Umgebungstemperatur sind, und wobei geeignete Einheiten linearer Meßwerte pro Zeiteinheit geliefert werden, beispielsweise Fuß pro Minute bzw. Meter pro Sekunde. ·

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Anemometer jener Bauart zu schaffen, welches auf Knopfdruck reagiert und elektrisch die Vorrichtung abschaltet, wenn sie nicht in Betrieb befindlich ist, um die Lebensdauer der das Gerät speisenden Batterien zu erhöhen, wobei die Schaltung so angeordnet ist, daß eine schnelle ιAufheizung des Thermistors erfolgt, wenn eine Benutzung erforderlich ist, wohingegen eine zeitverzögerte Abschaltung der Aufwärmperiode erfolgt, wenn der Thermistor arbeitet, wodurch eine vereinfachte gedruckte Schaltung geschaffen wird, auf der die Sensorkomponenten der Sonde angeordnet sind. Außerdem wird eine vereinfachte gedruckte Schaltung geschaffen, die die Elektronik des

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Instrumentes aufnimmt und außerdem die Signalverarbeitungsschaltung, die Funktionssteuerung und die Schaltung für das Anzeigegerät. Durch die Erfindung wird damit ein thermisches Anemometer geschaffen, welches billig in der Herstellung ist und an eine Vielzahl von Anwendungen angepaßt werden kann, welches einfach zu handhaben und abzulesen ist und dabei mit hoher Genauigkeit betriebssicher über eine lange Zeitdauer arbeitet.

Gemäß der Erfindung ist ein thermisches Anemometer vorgesehen, welches zwei getrennte einzelne Sensoren aufweist, die der Sonde zugeordnet sind und getrennte Signale der Signalverarbeitungsstufe der Ausleseeinheit liefern, die dann elektronisch kombiniert werden, um als Instrumentabmessung die Luftgeschwindigkeit in Ausdrücken geeigneter Einheiten linearer Messungen pro Zeiteinheit über einen weiten Bereich von Geschwindigkeiten und Umgebungstemperaturen zu liefern. Dabei ist die Ablesung unabhängig von der Umgebungstemperatur des zu messenden Luftstromes. Als Geschwindigkeitsfühler des Instruments ist ein Thermistor vorgesehen, der selbstaufheizend ausgebildet ist und in einem Zweig einer sich selbst einstellenden Brückenschaltung liegt, wobei die Brückenschaltung so angeordnet ist, daß der Thermistor bei einem speziellen Widerstand arbeitet, der einer spezifischen Temperatur von 200 ⁰C bei diesem Ausführungsbeispiel entspricht. Jegliche Luftbewegung über den Thermistor~bewirkt ein Ansteigen der Ein- _ gangsleistung, die erforderlich ist, um diese Betriebstemperatur des Thermistors aufrechtzuerhalten, wobei die vom Thermistor verbrauchte Energie eine Anzeige sowohl der Geschwindigkeit des Luftstromes als auch der Temperaturdifferenz zwischen der Betriebstemperatur des

Thermistors und der Umgebungstemperatur des Luftstromes ist. Der andere Fühler der Sonde ist ein Festkörper-Temperaturfühler in Form eines Temperaturfühltransistors, der so angeordnet ist, daß er der Temperatur des Luftstromes ausgesetzt ist, jedoch derart betrieben wird, daß er durch die Geschwindigkeit nicht beeinflußt wird, und dieser Fühler erzeugt ein Signal proportional zur Temperatur des Luftstromes. Die beiden resultierenden Signale werden elektronisch kombiniert, wobei logarithmische und antilogarithmische Transistoren Anwendung finden, die sämtlich in einer gemeinsamen Schaltung untergebracht sind, die auf einem einzigen integrierten Substrat angeordnet ist, um andere Wirkungen von Temperaturdifferenzen über den kritischen Bauteilen zu vermeiden. Dadurch wird eine Geschwindigkeitsablesung geliefert, die völlig unabhängig von der Umgebungstemperatur ist. Die Instrumentenschaltung wird durch eine Batterie gespeist und ist mit einem Druckknopfschalter versehen, der die Vorrichtung abschaltet, wenn sie nicht in Betrieb ist, um die Batterien zu schonen. Außerdem ist ein Batterie-Anzeigegerät vorgesehen, das der Bedienungsperson anzeigt, wann die Batterien ersetzt werden müssen. Der Thermistor heizt sich selber auf und ist in einer selbstregulierenden Schaltung angeordnet, wobei der Thermistor bei einem Widerstandswert arbeitet, der 200 C entspricht. Es ist eine selbstausgleichende Brückenschaltung vorgesehen, deren gegenüberliegende Zweige ein Widerstandsverhältnis von 2:1 haben, und dadurch, daß der Thermistor auf der einen Seite der Brücke untergebracht wird, hat der andere Zweig der Brücke einen Widerstand, der gleich der Hälfte des Widerstandswertes des Thermistors ist.

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Da der Thermistor sich selbst aufheizt und einen Ohmschen Wert im kalten Zustand besitzt, der sehr viel höher ist als bei Erhitzung, ist die Schaltung so ausgelegt, daß sie eine schnelle Aufwärmperiode besitzt, worauf das Instrument betriebsbereit ist, und dies wird durch eine Zeitgeberschaltung gesteuert, um den Stromfluß durch den Thermistor hindurch während der Aufheizung zu erhöhen, und dieser Zeitgeber steuert gleichzeitig das Anzeigegerät, um eine fehlerhafte Zeigerbewegung während der Aufheizperiode zu vermeiden.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht der Anzeigevorrichtung des erfindungsgemäßen Anemometers,

Fig. 2 eine teilweise aufgeschnittene Ansicht der Sonde des Anemometers mit den Fühlerelementen,

Fig. 2A eine Ansicht der Sondenschutzabdeckung, die auf das Sensorende aufsteckbar ist, wenn das Anemometer nicht in Gebrauch ist,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3.-3 gemäß Fig. 1, woraus der Innenaufbau des Anzeigegerätes ersichtlich ist-,

Fig. 4- bis 11 Schaltbilder der verschiedenen Schaltgruppen oder Teilschaltungen, wobei in den Figuren im einzelnen die folgenden Schaltstufen angegeben sind:

Fig. 4 die Schaltung der Spannungsquelle und des Spannungsreglers,

Fig. 5 die Schaltung der Thermistorsignalsteuerstufe, ■■

Fig. 6 die Logiksignalumkehrstufe des Thermistors, die bei der speziellen dargestellten Anordnung "benutzt wird,

Fig. 7 eine Schaltung der Festkörper-Temperatursensor-Signalgeneratorstufe ,

Fig. 8 die Schaltung der Festkörper-Sensorsignal-Logikumkehrstufe ,

Fig. 9 die Sondenausgangssignaleinstellstufe, durch die die Wirkung von Umgebungstemperaturänderungen (von Jenen des Thermistors) eliminiert wird, soweit es das Sondensensorsignal umfaßt, um ein kombiniertes oder zusammengesetztes Signal zu liefern, welches die Geschwindigkeit repräsentiert, die unabhängig von der Umgebungstemperatur ist; diese Fig. 9 veranschaulicht eine Steuerstufe für einen niedrigen Bereich bzw. einen Hullbereichs-Einstellkreis, wodurch irgendwelche Veränderungen in den Schaltungskomponentenwerten von Einheit zu Einheit oder eine gewisse Abweichung mit der Zeit so eingestellt werden können, daß ein Nullbezugspunkt für die Geschwindigkeitsmessung erfolgen kann,

Fig. 10 einennETighalbereichsschaltsteuer- und Meßkreis für das Ablesegerät,

Fig. 11 eine Zeitgebefschaltung, die in Verbindung mit der Signalbereichsschaltsteuer- und Schaltmeßstufe benutzt wird, um ein schnelles Anwärmen' des Thermistors zu Beginn des Betriebes zu gewährleisten,

Fig. 12 eine der Fig. 3 entsprechende Ansicht der ' Sonde, jedoch in größerem Maßstab und im Schnitt, um die Schaltplattine und den Sensor deutlicher erkennen zu lassen, woraus ersichtlich ist, daß das Sondenende abgedeckt ist, wenn das Instrument nicht in Gebrauch ist,

Fig. 13 eine vereinfachte Darstellung der Instrumentensondensensoren und der elektrischen Energiequelle und der Signalverarbeitungsstufen, mit denen die Sondenschaltelemente elektrisch verbunden sind,

Fig. 14 eine schematische Ansicht, die erkennen läßt, wie die in der Sonde angeordneten Sensoren und die übrigen Schaltungselemente im Instrument angeordnet sind und wie sie mit der Schaltung des Ablesegerätes verbunden sind.

In den Fig. 1 bis 3 kennzeichnet das Bezugszeichen 20 das thermische Anemometerinstrument als Ganzes, welches eine Sonde 22 umfaßt, die die Fühlelemente des Instrumentes,

das Anzeigegerät 24 mit der elektronischen Signalverarbeitungsstufe, die Funktionssteuerungen mid die Ablesevorrichtung umfaßt, wobei die Sonde und das Anzeigegerät durch ein sich selbst aufspulendes Instrumentenkabel 26 verbunden sind-

Die Sonde 22 weist ein Rohr 30 auf, welches aus geeignetem korrosionsbeständigem Material, beispielsweise rost— freiem Stahl, besteht und in welchem eine einzige gedruckte Schaltung 31 in langgestreckter Form auf einer Plattine angeordnet ist, die zwei Sensorelemente des Instrumentes trägt, die gemäß der Erfindung einen Thermistor in Form einer Thermistorperle 32 umfassen, die im Selbsterwärmungsbetrieb arbeitet. Außerdem ist ein Festkörper-Temperatursensor 34 in Form eines temperaturempfindlichen Transistors vorgesehen. Der Sensor 32 liegt zwischen einem Paar 35 von aufeinander ausgerichteten Öffnungen 36 "und 38, die auf gegenüberliegenden Seiten des Sondenrohres 30 angeordnet sind (vgl. Fig. 2 und 12), wobei die Schaltungsplattine 31 bei 40 mit einer öffnung versehen ist, um die Thermistorperle 32 darin aufzunehmen, so daß die Sondenrohröffnungen 36 und 38 und die Öffnung 40 der Schaltplattine einen Luftstromdurchlaß durch die- Sonde 22 bilden, der quer hierzu verläuft.

-In gleicher Weise ist das Sondenrohr 30 mit einem Paar„44 von gegenüberliegenden Öffnungen 46 und 48 versehen, die die gleiche Größe wie die Öffnungen 36 und 38 besitzen, jedoch von diesen in Längsrichtung der Sonde in Abstand liegen, wobei die Schaltungsplattine 31 eine Öffnung 50 definiert, in der der Sensor 34- montiert ist. Das Paar der Öffnungen 46 und 48 xxad die Öffnung 50 der

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Schaltungsplattine sind'""aufeinander ausgerichtet, um einen zweiten LuftStromdurchlaßkanal 52 zu bilden, der sich quer zur Sonde und parallel zu dem Kanal 4-2 erstreckt, jedoch in Längsrichtung der Sonde von diesem distanziert ist, wie dies aus den Fig. 2 und 12 ersichtlich wird. ■

Die Schaltungsplattine 31 kann von herkömmlicher Bauart sein und aus einem Substrat 60 aus dem üblichen dielektrischen Plastikmaterial, beispielsweise Glasepoxydharz, bestehen, und auf diesem Substrat sind auf einer Seite hiervon die Schaltungen 62 in Form von Kissen oder Anschlußklemmen 64, 66 und 68 und Leitungen 70, 72 und 74 aufgedruckt, wobei die jeweiligen Sensoren 32 und 34 mit den jeweiligen Leitungen in der weiter unten beschriebenen Weise verbunden sind. Die jeweiligen Anschlüsse 64, 66 und 68 sind mit den jeweiligen Anschlußdrähten 76, 78 und 80 verbunden, die Teil des Kabels 26 sind und eine Verbindung nach dem Ablesegerät 24 herstellen, wie dies vielter unten beschrieben wird. Die aufgedruckten Leiter und Anschlußklemmen können in herkömmlicher Weise hergestellt werden und bestehen vorzugsweise aus Kupfer oder anderem elektrisch leitfähigem Material. Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel bestehen die Leitungen und Anschlußklemmen aus einer Kupferfolie, die in geeigneter Weise auf dem Substrat anhaftet, die zweckmäßigerweise mit Zinnleitungen, einem Lötrückfluß oder dergleichen zum Schutz überzogen sind.

Das Sondenrohr 30 ist am Ende 82, wo der Durchgangskanal vorgesehen ist, durch einen geeigneten im Preßsitz eingefügten Stopfen 84 geschlossen, der aus geeignetem

dielektrischem Plastikmaterial, beispielsweise Nylon, besteht und im Rohrende 82 im Paßsitz eingesetzt ist, wobei sein Kopf 85 in voller^Berührung mit dem Endrand 87 des Rohres steht, und zwar über den gesamten Ringumfang (vgl. lig. 12). Das Söindenende 82 ist vorzugsweise mit einer geeigneten im Paßsitz aufsetzbaren Kappe 86 versehen, die aufgesteckt wird, wenn das Gerät nicht benutzt wird. Die Kappe 86 besteht vorzugsweise aus Vinyl oder dergleichen und die Seitenwand 88 ist genügend lang, um sich über das Paar von Öffnungen 35 und 44 zu erstrecken und um so jegliche Luftströmung durch die Kanäle 42 und 52 zu unterbinden, wenn das Instrument nicht in Benutzung ist, oder wenn, wie weiter unten beschrieben, der untere Bereichsnullpunkt eingestellt wird. Der Innendurchmesser der Kappe 86 ist so gewählt, daß die Kappe im Gleitsitz auf das Rohr 82 schiebbar ist und dann im Reibungssitz auf dem Rohr 30 verbleibt. Wenn das Instrument benutzt werden soll, wird die Kappe 86 entfernt, so daß die Durchgangskanäle 42 und 52 zur Prüfung freiliegen.

Das Kabel 26 kann irgendein geeignetes Kabel sein, welches selbstaufrollend ausgebildet ist, und sein Ende 90 steht gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch das Rohr 92 hindurch und ist gegenüber dem Ende 94 des Sondenrohres 30 durch Wärmeschrumpfung abgedichtet, ebenso wie das Ende 96 des Rohres 92, oder es ist in geeigneter Weise mit dem Rohr 30 so verbunden, daß Kabelverbinder 76, 78 und 80 geschaffen werden, die in geeigneter Weise mit einer Lötverbindung mit den Klemmen 64, 66 bzw. 68 der Schaltplattine in herkömmlicher Weise verbindbar sind. Das Kabel 26 weist einen Extraleiter 81 auf, der bei dieser Anwendung nicht benutzt wird. Das Rohr 92 kann

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- wie dargestellt - rechtwinklig oder in einem anderen Winkel gebogen verlaufen, oder es kann auch gerade gestreckt ausgebildet sein.

Das Anzeigegerät 24 umfaßt ein relativ kleines flaches ebenes Gehäuse 100, welches rechteckig ausgebildet ist und durch den Benutzer in der Hand gehalten werden kann.. Die Abmessungen des Gehäuses 10 belaufen sich auf 14 cm mal 9 cm mal 2,5 cm beispielsweise. Der obere Gehäuseteil 102 und der untere Gehäuseteil 104 sind vorzugsweise aus einem geeigneten Plastikmaterial mit dielektrischen Eigenschaften hergestellt, und sie sind in geeigneter Weise, beispielsweise durch Schrauben, verbunden, die durch öffnungen an den vier Ecken des Gehäuses 100 hindurchgeführt sind.

Das Gehäuse 100 lagert in geeigneter Weise eine gedruckte Schaltung 106 mit einer elektronischen Signalverarbeitungsstufe, einer Funktionssteuerung und einer Meßgerät-Ablesung. Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der obere Gehäuseteil 102 ein Paar von im Abstand zueinander liegenden Stiften 108 auf, in die die Schrauben 110 über entsprechende öffnungen 109 der Schaltungsplattine einschraubbar sind (vgl. Fig. 14). Dadurch wird die Schaltungsplattine 106 am oberen Gehäuseteil festgelegt, nachdem die verschiedenen erwähnten Schaltungselemente auf der Schaltungsplattine aufgelötet und geprüft _ sind.

Die Schaltungsplattine selbst ist in Fig. 14 dargestellt, aus der die Lage einer Anzahl elektronischer Schaltungselemente und Schalter hervorgeht, die, wie aus den Fig. 1

und 3 ersichtlich, eine untere Bereichs-Nulleinstellvorrichtung 111 umfassen, die durch ein Daumenrad 1111. einstellbar ist. Außerdem ist ein Niedrig-Hoch-Bereichswählschalter 112 vorgesehen, der durch einen Schiebeschalter

113 betätigbar ist. Außerdem ist ein Druckknopfschalter

114 vorgesehen, der zum Zwecke der Messung gedruckt wer-? den muß, und zwar über eine Kappe 115» und der benutzt wird, um die Ablesung des Instrumentes 20 einzuleiten, um die Ableseskala 116 ablesen zu können, die gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Drehspulenmeßinstrument ausgebildet und in einem geeigneten Gehäuse 118 untergebracht ist, welches eine transparente Frontplatte 120 aufweist, durch die eine Anemometerskala 122 und ein Zeiger 124 ablesbar sind, wobei der Zeiger 124 in herkömmlicher Weise so angeordnet ist, daß er auf einen Nullpunkt 125 eingestellt werden kann, wozu eine geeignete Einstellschraube 126 benutzt wird, die unter einer Öffnung 128 des oberen Gehäuses 102 angeordnet ist. Das obere Gehäuseteil 102 ist mit einer Stegwand 129 versehen, die eine öffnung 128 und ein geeignetes Fenster 130 definiert, worin die Frontplatte 120 des Meßgerätes 116 eingelegt ist. Die Stegwand 129 besitzt eine Namensplatte 131, die auf die obere Oberfläche 133 aufgebracht ist, die gemäß den öffnungen 128 und 130 des oberen Gehäuseteils gelocht ist und Schalter 110, 112 und 114 aufnimmt und aufgedruckte Indexmarken trägt, wie dies aus Fig. 1 „ ersichtlich ist. Das Namensschild 131 kann zweckmäßigerweise als selbstklebende Aluminiumplatte ausgebildet sein, die in geeigneter Weise mit einem klaren Epoxyd überzogen ist, wenn sie auf dem äußeren Gehäuseteil 102 aufgebracht wird.

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Das Meßgerätgehäuse 118 ist in herkömmlicher Weise mit

zwei Gewindestiften auf jeder Seite (nicht dargestellt) ausgestattet, die durch Öffnungen 132 der Schaltungsplattine 106 (Fig. 14) hindurchstehen, um Muttern aufschrauben zu können, die die Stifte an der Schaltungs-' plattine 106 festlegen. Das Meßgerätgehäuse 118 weist einen vorspringenden Abschnitt 134- (Fig. 3) auf, der in eine entsprechend gestaltete öffnung 138 der Schaltplattine 106 eingreift, wobei geeignete Eckclips 138 an jeder Ecke des Meßgerätes vorhanden sind, um ein Öffnen des oberen Gehäuseteils 102 unter Benutzung geeigneter Schrauben-Mutter-Befestigungen zu ermöglichen und um den oberen Teil des Meßgerätegehäuses 120 gegen die Innenseite des äußeren Gehäuses zu halten, wodurch auch die Schaltungsplattine an dem oberen Gehäuseteil 102 über die Meßgerätbefestigung gehalten wird, und zwar in Verbindung mit den öffnungen 132.

Das Anzeigegerät 24 ist außerdem mit einem Sichtfenster 140 ausgestattet, durch das von einer Leuchtdiode herrührendes Licht sichtbar wird, wenn die Batterien verbraucht sind, um den Benutzer zu veranlassen, die Batterien zu wechseln. Die nicht dargestellten Batterien sind in geeigneter Weise innerhalb des Gehäuses 100 auf beiden Seiten· des Teils 144 der Schaltungsplattine 106 angeordnet und in geeigneter Weise mit der Schaltung verdrahtet, um die erforderliche elektrische Energie zu liefern.

Die Schaltungsplattine 106 kann selbst von herkömmlicher Bauart sein und ein geeignetes Substrat 145 aufweisen, welches aus dielektrischem Plastikmaterial besteht, beispielsweise aus Glasepoxydharz, auf dem in geeigneter

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Weise auf "beiden Seiten Schaltungen mit Anschlußklemmen und Leitungen entsprechend jenen, die mit 60 und 61 bezeichnet sind, aufgedruckt wurden, wobei dazwischen elektronische Schaltungselemente angeordnet sind, um die Schaltung gemäß ""den "Fig. 4 bis 13 zu liefern, die im einzelnen weiter unten beschrieben wird. Die Verbindungsleitungen der Schaltungen und die Anschlüsse werden" in herkömmlicher Weise hergestellt und bestehen zweckmäßigerweise aus Kupfer oder anderem elektrisch leitfähigem Material. Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel bestehen die Leitungen und Anschlüsse aus Kupferfolie, die in geeigneter Weise auf dem Trägersubstrat fixiert ist, und zwar vorzugsweise in gedruckter Schaltung mit einer Schutzschicht.

Das Kabel 26, welches die Leitungen 76, 78 und 80 umfaßt, tritt in das Gehäuse 24 durch eine geeignete Abfangung 150 ein, die im oberen Gehäuseteil 102 fixiert ist, wobei die angegebenen Leitungen körperlich mit den Schaltungselementen der Schaltungsplattine 106 in der Weise verbunden sind, wie dies aus Fig. 1j5 hervorgeht. Das Gehäuse 100 weist außerdem einen geeigneten Tragriemen 147 auf, der schwenkbar am Gehäuse 100 durch ein geeignetes Gelenk 14-9 befestigt ist, das seinerseits im Schnappsitz an einem gelochten Stift 160 angreift, der in geeigneter Weise im Oberteil des Gehäuses 102 angeordnet ist, so daß der Benutzer die Handgelenkschlaufe 156 um sein Handgelenk legen kann, wenn er das Ablesegerät 24 benutzt, so daß ein Herunterfallen des Gerätes 24 verhindert wird.

Wenn man sich diese räumliche Anordnung vergegenwärtigt,

lassen sich die Prinzipien, auf denen das Gerät beruht, erkennen, und es sollen im folgenden die Funktionen der Messung und der Ablesung beschrieben werden.

ALIiGEMEIEE MESSPRINZIPIEN UND ARBEITSWEISE

Wie oben erwähnt, dient das Anemometer gemäß der Erfindung zur Messung der Luftgeschwindigkeit über einen breiten Bereich von Umgebungstemperaturen und Geschwindigkeiten. Für Testzwecke soll angenommen werden, daß der Benutzer des Instrumentes 20 das Anzeigegerät 24 in einer Hand hält, wobei der Gehäuseoberteil dem Betrachter sichtbar ist, während die Sonde in der anderen Hand gehalten wird.Die Sonde wird dadurch für den Betrieb bereitgemacht, daß anfänglich die Schutzkappe 86 abgenommen wird, und nachdem das Gerät 24 in der Hand gehalten und die Sonde 82 dem Luftstrom, der gemessen werden soll, ausgesetzt wird und die Durchtrittskanäle 42 und 52 im wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung des Luftstromes verlaufen, läuft der Luftstrom über den Thermistor 32 und den Festkörpersensor 34. Wenn das Anzeigegerät 24 in der beschriebenen Weise erregt wird, dann werden Thermistor 32 und Festkörpersensor 34 erregt, und diese beiden Sensoren erzeugen zwei getrennte Signale, die elektronisch in der Weise kombiniert werden, daß ein kombiniertes Signal geliefert wird, welches eine Geschwindigkeit sanzeige liefert, die unabhängig ist von der Umgebungstemperatur der Luftströmung, und eine Ablesung kann an der Skala 122 mittels des Zeigers 124 in linearen

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Messungen pro Zeiteinheit vorgenommen werden (Fuß pro Minute gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel).

Was den Thermistor 32 anbelangt, so handelt es sich hierbei um einen kommerziell verfügbaren Thermistor mit Perle, der im Selbstaufheizbetrieb arbeitet,und die Verteilung der Energie von der Perle infolge der vorbeiströmenden Luft wird als Luftgeschwindigkeitsfühler benutzt. Der Energieverbrauch stellt tatsächlich eine Anzeige sowohl der Geschwindigkeit des Luftstromes als auch der Differenz zwischen der Betriebstemperatur des Thermistors und der Umgebungstemperatur des Luftstromes dar. In der Praxis ist es die am Thermistor 32 anliegende Spannung, die eine Mengenmessung durchführt, soweit es den Thermistor 32 anbelangt, und dies kann als E^ gleich der Quadratwurzel der Menge (K^) (T_f) und (V„) ausgedrückt werden, wobei E_x. die Thermistorspannung ist, K- eine physikalische Konstante, T„ ein Wert einer Funktion der Temperaturdifferenz und V~ gleich einem Wert einer Geschwindigkeitsfunktion ist.

Demgemäß ändert sich die Thermistorspannung E,,, wenn sich die Energieverteilung des Thermistors infolge einer Änderung der Luftströmungsgeschwindigkeit oder der Umgebungstemperatur des Luftstromes ändert, im Vergleich mit der Betriebstemperatur des Thermistors oder beides.

Gemäß der Erfindung wird der Festkörpersensor 34- gleichzeitig mit dem Thermistor 32 erregt, um aus der Anzeige des Instrumentes die Wirkung unterschiedlicher Luftstromtemperaturen zu kompensieren, so daß die Geschwindigkeitsmessung unabhängig von der Umgebungstemperatur über

einen sehr weiten Bereich ist.

Der Sensor 34- hat die Form eines TTFN-Silizium-Transistors bipolarer Bauart,, der elektrisch so angeordnet ist, daß ein Signal erzeugt wird proportional· zur Temperatur des zu messenden Luftstromes, wobei der Sensor 34· ein lineares Ausgangssignal liefert, wobei die Schaltung, in der der Sensor 34- eingebaut ist, die Temperaturabhängigkeit des Spannungsabfalls über der Basis-Emitter-Verbindung des Transistors benutzt, die eine lineare Beziehung hat.

Der Sensor 34- besitzt ein Aus gangs signal, in dem die Spannung über dem Sensor 34-, Ep, gleich ist (Kp) (T„), wobei Kp eine physikalische Konstante und T_f der Wert einer Funktion der Umgebungstemperatur ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Anemometer wird elektronisch das Signal des Thermistors 32 mit dem Signal des Festkörpersensors 34- kombiniert, wodurch die/Thermistorausgangsspannung durch die Spannung des Festkörpersensors geteilt wird, um den Wert T~ aus der Thermistorausgangsspannung zu eliminieren. Dies wird in der Praxis dadurch erreicht, daß die Signale von Thermistor 32 und Festkörpersensor 34-in ihre Logarithmen umgewandelt werden, und es werden dann diese beiden Signale logarithmisch kombiniert, und das resultierende Signal ist äquivalent dem Antilogarithmus des Restsignals.

Mathematisch kann der Logarithmus der Spannung über dem * Thermistor ausgedrückt werden als In E. = (In K^ plus In Do plus In V_f)/2, wobei der Logarithmus der Spannung

*) um ein Restsignal zu bilden η·ηα^

über dem Festkörpersensor 34- als In Ep = In Kp plus In T_f ausgedrückt werden kann.

Der Logarithmus der Spannung über dem Thermistor kann auch ausgedrückt "werden als (2) (In E_x,) = In K. plus In T_f plus lnV_f.

In dieser Form kann die Subtraktion (2) In E_x, minus In Eo durchgeführt werden, was zu In K_x. plus In 1~ plus In V^ minus In Kg minus In T„ führt, was wiederum gleich ist In K_x, minus In Kp plus In Vr..

Wenn der Temperaturausdruck T~ eliminiert ist und der Antilogarithmus der resultierenden Gleichung genommen wird, ergibt sich E₃ = (E₁)²Z(E₂) = (K₁A₂) (V_f), wobei E^ das kombinierte Aus gangs signal darstellt, welches eine direkte Ablesung der Geschwindigkeit in Ausdrücken linearer Messungen pro Zeiteinheit liefert, welche völlig unabhängig von der Umgebungstemperatur ist.

Wenn man dies berücksichtigt, erkennt man, daß die Fig. 4-bis 11 schematisch die verschiedenen Schaltkreise veranschaulichen, die benutzt werden, um die kombinierte Spannung E^ zu erhalten, und die dieses Signal durch direkte Abmessung am Instrument 20 sichtbar machen, welches die Luftgeschwindigkeit darstellt, und zwar in üblichen Strömungsraten, beispielsweise englischen oder metrischen Systemen. Das dargestellte Instrument zeigt eine Ablesung in Fuß pro Minute mit niedrigen und hohen Bereichen.

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BESCHEEIBIMG DER-INSTRUMENTENSCHALTUHG

Vie bereits erwähnt, isf'die gesamte Instrumentenschaltung mit Ausnahme des Thermistors 32 und des Festkörpersensors 34- und den "Drahtverbindungen über das Kabel 26, auf einer Printplatte 106 enthalten, wobei die einzelnen Schaltungselemente in herkömmlicher Weise angeordnet sind.

Fig. 4- zeigt die Grundschaltung mit Spannungsquelle und Spannungsregler 15O für das Instrument. Diese Grundschaltung umfaßt einen Druckknopf-Testschaltabschnitt 114A, der bei geschlossenen Kontakten 152 und 154- die Batterien 156 und 158 in Reihe schaltet, um eine Nennspannung von 18 V am Ausgang 160 zu liefern. Die Batterien 156 und sind vorzugsweise jeweils 9-V-Batterien, jedoch könnten aus Virtschaftlichkeits- und Zweckmäßigkeitsgründen auch andere Kleinspannungsquellen benutzt werden, die eine Nennspannung von 18 V Gleichspannung liefern und eine Belastung von 100 mA führen können, um die Schaltung 15O zu speisen. Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Testschalter 114 ein Kontaktstück 162 auf, das die Kontakte 152 und 154- überbrückt; ferner ist. ein Kontaktstück 163 vorgesehen, welches normalerweise die Kontakte 165 und 167 schließt und im Schaltungsteil 114-B gemäß Fig. 10 untergebracht ist, wobei die Schalter 114-A und 114B baulich vereinigt und unter Federvorspannung so angeordnet sind, daß sie innerhalb des Instrumentes 20 in die Öffnungsstellung vorgespannt sind, soweit es den Schaltungsteil 114A anbelangt, während das Schaltstück 163 der Schaltung 114-B in Schließstellung vorgespannt

ist, wie dies im einzelnen in der folgenden Beschreibung der Schaltung "322 gemäß Fig. 10 erläutert wird.

In der Darstellung gemäß Fig. 4- und bei den Schaltungen gemäß den Fig. 5 "bis 11 stellen die Linien die Leitungen dar und die geschwärzten Kreise die Kontakte. Die Dreiecksymbole, welche die Zahl Null 'enthalten, stellen die Erdverbindungen dar, während die anderen Symbole im ein---zelnen in der folgenden Beschreibung erläutert werden.

In der Schaltung 150 wird eine Bezugsspannung von 5>6 V einem Spannungsregler 157 entnommen, der eine geeignete Zener-Diode und einen geeigneten Widerstand 159 aufweist, wobei der Stromfluß durch den Spannungsregler 157 auf Bereiche zwischen 9,4- mA und etwa 12,4 mA durch den Widerstand 159 begrenzt wird, und zwar jeweils in Abhängigkeit von der tatsächlichen Speisespannung.

Geeignete Widerstände 161 und 163 bilden einen Widerstandsspannungsteiler 171 j an dessen gemeinsamen Kontakten 169 eine Spannung anliegt, die einen geeigneten Bruchteil der Speisespannung besitzt, und zwar einen Anteil von 0,377 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, derart, daß beim Abfallen der Batteriespeisespannung auf 15 V die am Kontakt 169 verfügbare Spannung auf etwa 5?6 V abfällt.

Das Bezugszeichen 166 kennzeichnet eine Leuchtdiode, die in Eeihe mit der 18-V-Speiseverbindung 160 über einen Widerstand 168 liegt. Die Leuchtdiode 166 ist an den Ausgang 170 eines geeigneten integrierten Verstärkers 172 angeschaltet, der mit seinen Eingängen 174· "und 176 an

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Punkte der Schaltung 15O angeschlossen ist, wo die Spannung über dem Spannungsregler 157 und die Spannung über den Widerständen 161 und 163 in. der Weise vorhanden ist, daß der Ausgang des Verstärkers 174 hoch ist und beispielsweise 18 V beträgt, solange die Spannung am Kontakt 169 größer als die Spannung über dem Spannungsregler 157 ist, und unter diesen Bedingungen findet kein Stromfluß durch den Widerstand 168 und die Diode statt. Wenn die Spannungsteilerspannung am Kontakt 169 kleiner ist als die Spannung am Spannungsregler 157, dann wird der Aus- gang des Verstärkers 172 auf Null Volt reduziert, so daß ein Strom durch den Widerstand 168 und die Diode 166 fließen kann. Die Diode 166 ist bei dem Ausführungsbeispiel als Leuchtdiode ausgebildet und in einem Anzeigefenster 14-0 nach Fig. 1 untergebracht, und sie leuchtet auf, wenn die Batteriespannung nachgelassen hat, um die Bedienungsperson daran zu erinnern, daß es notwendig ist, die Batterien zu ersetzen, damit die Meßgenauigkeit des Instrumentes nicht beeinträchtigt wird.

Die Schaltung 15O gemäß Fig. M- weist ebenfalls einen integrierten Verstärker 180 auf, dessen Verstärkungsgrad durch Widerstände 182 und 184 auf einen Wert von Zwei eingestellt wird, so daß die Eingangsspannung am nicht invertierten Eingang (die Spannung über dem Spannungsregler) dadurch am Ausgang 186 des Verstärkers 180 verdoppelt wird, so daß am Verbinder 188 eine Speisespannung von etwa 12 V Gleichspannung geliefert wird, und dies ist die speisende Spannung, d. h. hierdurch wird ein Stromfluß nach der Last bewirkt.

Die Schaltung 15O weist außerdem einen integrierten

Verstärker 190 auf, dessen Verstärkungsgrad durch Widerstände 192, 194·, 196 und 197 auf einen Wert von 2/3 einstellbar ist, und die Eingangsspannung am Widerstand 196, die mit dem- nicht invertierten Eingang des Verstärkers .190 verbunden ist ( die "Spannung über dem Spannungsregler 157)5 wird daher mit dem Verhältnis 2/3 des Verstärkerausgangs 198 multipliziert, wodurch eine sinkende Spannungsquelle geschaffen wird mit einem Nennausgang von 4 V Gleichspannung, d. h. es wird ein Stromfluß von einer Last über die Speiseleitung 200 aufgenommen. Der Verstärkerausgang 198 ist mit dem Spannungsverbinder 200 über einen bipolaren Transistor 202 der PNT-Bauart verbunden.

Die Kondensatoren 204 und 206 dienen dem gleichen Zweck in ihren jeweiligen Verstärkerschaltungen und sie verhindern unerwünschte Schwingungen durch Erhöhung der Schaltungsstabilität, und dies gilt auch für andere Kondensatoren in den weiter unten zu beschreibenden Schaltungsteilen. Es gilt auch für die Kondensatoren 241, 267, 273» 297, 307, 319 und 338 gemäß den Fig. 5 bis 10.

Die Schaltung gemäß Fig. 5 veranschaulicht die Thermistorsignalsteuerschaltung 210. Ein Thermistor 32 in Gestalt eines herkömmlichen verfügbaren Perlenthermistors liegt in einem Zweig 212 der Schaltung 210 einer selbst- : erregten Wheatstone¹sehen Brückenschaltung 214, wobei eine Seite 217/der Brücke 214 in einem/Zweig von Widerständen 218 und 220 gebildet wird und die andere Seite od.die Hälft* 216 der Widerstandsbrücke aus dem/widerstand 224 und dem

3) Thermistor 32 besteht. Gemäß der Erfindung wird der / Thermistor 32 sich selbst aufheizend betrieben, d. h. er

1) oder die Hälfte

2) oberen und unte

3) den unteren Zweig bildende

)
2) oberen und unteren Copv

- JO -

wird auf eine vorbestimmte konstante Temperatur aufgeheizt, die gemäß dem Ausführungsbeispiel 200 C beträgt. Der Widerstandswert des Thermistors 32 wird bei der gewählten Betriebstemperatur von 200 C bestimmt und der Widerstand 224 hat die Hälfte dieses Wertes. Der Widerstand 220 besitzt~einen Widerstandswert, der doppelt so groß ist wie der Widerstandswert des Widerstandes 218. Der integrierte Verstärker 228 der Schaltung 210 ist mit seinen Eingängen an die Verbindungen (Zontakte 234 und 236) der 216 und 217

angeschaltet. Das Fehlersignal, welches zwischen den beiden Kontakten 234 und 236 abgenommen wird, bewirkt, daß der Verstärker 228 den Transistor 238 speist und die Erregung der Brücke 214 auf jenem Wert aufrechterhält, der notwendig ist, um den Widerstandswert des Thermistors 32 auf einem Wert zu halten, der doppelt so groß ist wie der Widerstandswert des Widerstands 224, wobei dieser Widerstandswert des Thermistors der Thermistor-Betriebstemperatur von 200 ⁰C entspricht. Der Widerstandswert des Widerstandes 224 wird in der Praxis gewählt, indem man den geeichten Widerstandswert des Thermistors 32 in herkömmlicher Form, gemessen in einer Flüssigkeit, feststellt (beispielsweise einem geeigneten öl), wenn die gewählte Betriebstemperatur erreicht ist, die vom Hersteller angegeben wird. Der Widerstandswert des Widerstandes 224 wird dann so gewählt, daß er die engste 1-%-Toleranz gegenüber der einen Hälfte des Geeichten Widerstandswertes des Thermistors aufweist, d. h. geraessen bei der gewählten Temperatur (200 ⁰C).

In diesem Zusammenhang ist festzustellen, daß in der Praxis die Betriebstemperatur der Thermistorperle auch

1) oberen und unteren Brückenzweige der jeweiligen Brückenseiten oder -haften

_ 31 -

von 200 ⁰C abweichen könnte; die Temperatur von 200 ⁰C wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel benutzt, weil diese Temperatur genügend über den normalen Betriebstemperaturen liegt, die als Bezugstemperatur gelten. Die Betriebstemperatur des Thermistors sollte im Bereich zwischen etwa 15O ⁰C und etwa 3OO ⁰C liegen. Dieser letztere Wert ist der höchst zulässige Wert der Betriebstemperatur für den Thermistor.

Der Widerstand 240 ist vorgesehen, um einen kleinen anfänglichen Stromfluß durch die Brückenschaltung 214 zu gewährleisten, so daß beim Anschalten die Eingänge des Verstärkers.228 ordnungsgemäß vorgespannt werden. Der Verstärker 228 und die Kollektorseite des Transistors besitzen geeignete Verbindungen nach der 18-V-Verbindung 160 und der Verstärker 228 besitzt ebenfalls eine geeignete Verbindung nach dem 4-V-Spannungsverbinder 200, und ein Zweig 216 der Brücke 214 ist in gleicher Weise mit dem 4-V-Verbinder 200 der Schaltung 150 über einen Verbinder 76 geschaltet, wie dies aus Fig. 13 ersichtlich ist.

Die über der Thermistorperle 32 und die Schaltung 210 abgenommene Spannung ist, wenn die Thermistorperle dem Luftstrom ausgesetzt wird, am Kontakt 242 verfügbar und stellt eine Funktion der Luftgeschwindigkeit über der Perle und der Umgebungstemperatur dar, in der die Thermistorperle arbeitet. Dies ist die Differenz in der Temperatur zwischen der Betriebstemperatur der Perle und der Umgebungstemperatur des Luftstromes. Diese Spannung wird der Thermistorsignal-Logarithmusumwandlungsstufe 250 zugeführt, die in Fig. 6 dargestellt ist, und zwar über die

Leitimg 80 gemäßFig. 12 und 13.

Im folgenden wird auf die Schaltung 250 gemäß Fig. 6 Bezug" genommen. Die Leitung 80 ist an die Klemme 252 angeschlossen, die die Verbindung zwischen den Widerständen 2,54- und 256 repräsentiert, die einen gleichen Widerstandswert besitzen. Bei der Schaltung 250 wird die Thermistorspannung dem Inversionseingang des integrierten Schaltungsverstärkers 2GO über den Widerstand 256 zugeführt, wobei der Stromfluß durch den Widerstand 262 der gleiche ist wie der Stromfluß durch den Widerstand 256. Dieser Strom tritt auch durch den UEN^--Tr ans ist or. 264 hindurch, wobei ein Strom vom Kollektor nach dem Emitter des Transistors 264- fließt und die Basis über eine geeignete Verbindung mit dem Verbinder 200 auf dem 4-V-Gleichstrombezugspegel gehalten wird. Der Kollektor-Emitter-Stromfluß des Transistors 264, der direkt proportional der Spannung über dem Thermistor 32 ist, bewirkt einen Basis-Emitter-Spannungsabfall in diesem Transistor 264, der das logarithmische Äquivalent eines solchen Stromflusses ist.

Gleichzeitig wird die Thermistorspannung auch noch dem Invertierungseingang des integrierten Schaltungsverstärkers 266 über einen Widerstand 254 zugeführt. Bei der Anordnung und Ausbildung des Verstärkers 266 ist der Stromfluß durch den Widerstand 268 wiederum der gleiche wie jener durch den Widerstand 254, und ein solcher Strom tritt auch durch den NHT-Transistor 270 vom Kollektor nach dem Emitter hindurch, wobei die Basis dieses Transistors mit dem Emitter des Transistors 264 verbunden bleibt. Der Emitter-Kollektor-Stromfluß des Transistors

270 ist wiederum direkt proportional der angezeigten Thermistorspannung (Spannung über dem Thermistor 32) und es wird bewirkt, daß ein Basis-Emitter-Spannungsabfall in dem Transistor auftritt, der das logarithmische Äquivalent des Stromflusses darstellt. Der Spannungspegel zwischen dem Emitter des Transistors 270 und der 4—V-Gleichspannungsquelle der Schaltung 150 stellt einen Wert dar, der zweimal so groß ist wie das logarithmische Äquivalent der Spannung über dem Thermistor.

In der Schaltung 250 ist ein Kondensator 272 vorgesehen, um die Schaltung zu stabilisieren, und dieser Kondensator wirkt in der Weise, daß schnelle Fluktuationen des Thermistoreingangssignals auf einen durchschnittlichen Wert gebracht werden, so daß sich ein stetiger Ausgang für eine genaue Meßgerät-Ablesung ergibt. Die Kondensatoren 267 und 273 der Schaltung 250 dienen dem gleichen Zweck wie die Kondensatoren 204 und 206 der Schaltung 150.

Im folgenden wird auf den Festkörper-Sensorgenerator 280 gemäß Fig. 7 Bezug genommen. Die Thermistorperle 32 fühlt die Geschwindigkeit des Luftstromes und die Umgebungstemperatur als Teil des Ausgangssignals ab und gleichzeitig wird der Festkörper-Sensor 34- getrennt dem gleichen Luftstrom ausgesetzt, wodurch die Umgebungstemperatur des Luftstromes festgestellt wird, und zwar unbeeinflußt durch Veränderungen der Luftstromgeschwindigkeit. Wie oben erwähnt, ist der Sensor 34- ei*¹ Temperatursensor in Gestalt eines UHT-Bipolar-Transistors, und der Spannungsabfall über der Basis-Emitter-Verbindung dieses Transistors ist linear temperaturabhängig. In der Schaltung

sind Transistor 282 (ein Siliziumtransistor der N-Kanal-Feldeffektbauart) und Widerstand 284 in Konstantstrom-Anordnung so geschaltet, daß ein konstanter Stromfluß durch die Basis-Emitter-Verbindung des Festkörper-Sensors 34-bewirkt wird, wodurch eine konstante Spannung darüber abgenommen werden kann, während, solange der konstante Strom fließt, ein Einfluß durch die Umgebungstemperatur erfolgt und ein Ansprechen in einer linearen Abhängigkeit gegenüber Temperaturänderungen. Die resultierende temperaturabhängige Verbindungsspannung wird dem Invertierungseingang des integrierten Schaltungsverstärkers 286 über den Widerstand 288 zugeführt. Bei der Auslegung der Schaltung 280 bilden die Widerstände 290 und 292 eine Spannungsteilerstufe 293, die eine Umgebungstemperatur-Bezugs spannung liefert, die dem nicht-invertierenden Eingang des Verstärkers 286 über einen Widerstand 294 zugeführt wird. Die temperaturabhängige Verbindungsspannung, die dem Verstärker 286 über den Widerstand 288 zugeführt wird, und die Bezugsspannung, die dem Verstärker 286 zugeführt wird, werden verstärkt, und zwar in Verbindung mit dem Widerstand 296, dem Kondensator 297 und dem Widerstand 298, um das resultierende Signal auf einen geeigneten Pegel anzuheben. Wie erwähnt, ist der Festkörper-Sensoremitter (oder der Sensor J4) mit der 4-V-Bezugsspannung der Schaltung 150, ebenso wie der Widerstand 298, verbunden.

Das verstärkte Spannungssignal der Schaltung 280 wird dex* Festkörper-Sensor-Logarithmusumkehrstufe 300 zugeführt, und zwar dem invertierenden Eingang des integrierten Schaltungsverstärkers 302 über den Widerstand 304-· Bei der benutzten Verstärkerausbildung ist der Strom durch

den Widerstand 306 der gleiche wie durch den Widerstand 304 und er tritt durch den NEN-Trausistor 308 vom Kollektor nach dem Emitter durch, wobei die Basis des Transistors 308 an die 4-V-Gleichspannungs-Bezugsspannungsquelle der·Schaltung 150 angeschlossen ist. Der Stromfluß vom Emitter nach dem Kollektor des Transistors 308, der direkt proportional der Eingangsspannung des

Transistors 308 ist, "bewirkt einen Basis-Emitter--

Spannungsabfall, der das logarithmische Äquivalent eines solchen Stromflusses ist. Außerdem wird das Signal geliefert, welches dem Sondenausgangseinstellkreis 310 gemäß Fig. 9 übertragen wird.

Der Einstellkreis gemäß Fig. 9 für niedrigen Bereich umfaßt den NEN-Transistor 312, an dessen Basis das in Frage stehende Signal angelegt wird. Die Basis des Transistors 312 wird auf dem Potential gehalten, welches über der Basis-Emitter-Verbindung des Transistors 308 auftritt, während der Emitter des Transistors 312 auf einem Potential gehalten wird, das gleich ist den Basis-Emitter-Verbindungen der Transistoren 270 und 264 kombiniert.

Somit ist ersichtlich, daß die Basis-Emitter-Spannung des Transistors 312 gleich ist dem Logarithmus der doppelten Spannung über dem Thermistor (der Thermistorspannung) minus dem Logarithmus der Festkörper-Sensorspannung, die. anliegt (die Spannung des Sensors 3^O» uncl das resultierende /Signal selbst hat einen logarithmischen Wert. Da die Spannung der Basis-Emitter-Verbindung des Transistors 308 das logarithmische Äquivalent des Transistor-Kollektor-Stroms des Transistors 308 ist, trifft auch das umgekehrte zu. Der Kollektorstrom des Transistors 312 stellt

*) oder das Rest-

daher den Antilogarithmus seiner Basis-Emitter-Spannung dar.

Daher "bewirkt der Transistor 312 die Subtraktion des logarithmischen Äquivalents des Temperaturkompensationssignals vom logarithmischen Äquivalent des Signals, das durch den Thermistor erzeugt wird, und das Ergebnis ist das Äquivalent zu der Divisionsfunktion der antilogarithmischen Operation, wobei das antilogarithmische Äquivalent des kombinierten Signals dem Eingang des Verstärkers 314- zugeführt wird, der ein Aus gangs signal erzeugt, welches gleich der quadrierten Thertnistorspannung ist, und es erfolgt eine Teilung durch die Temperaturkompensationsspannung, wodurch ein Ausgangssignal vom Verstärker 314 geliefert wird, welches frei ist vom Einfluß der Umgebungstemperatur der festgestellten Luftströmung.

Bei der Schaltung 310 ist es notwendig, eine Möglichkeit vorzusehen, um die Schaltung so einzustellen, daß ein genauer Null st rom aus gang vom Verstärker 314- erreicht wird, wenn keine Luftströmung über den Thermistor 32 erfolgt, weil Toleranzänderungen der Schaltungselemente auftreten können. Ein mit einem Daumenrad einstellbarer Stellwiderstand 317) der ein Teil des Schalters 111 ist und in Reihe mit dem Widerstand 316 liegt, ermöglicht eine Fingereinstellung des Widerstandes 317» wobei das Daumenrad 111A benutzt wird, um. einen Nullausgang vom Integrationsverstärker 314- zu erhalten, wenn keine Luftströmung über den Thermistor 32 fließt. Diese Bedingung wird dadurch erreicht, daß die Deckelkappe 86 über das Ende der Sonde 82 geschoben wird, wie dies in Fig. 12 angedeutet ist. Der Verbindungskontakt 315 des Widerstandes 316 und der

Kollektor des Transistors 312 sind mit dem invertierenden Eingang des Verstärkers 314 verbunden, während der Widerstandswert des Widerstandes-318 den Verstärkungsgrad des Verstärkers 314- "bestimmt.

Der Ausgang des Verstärkers 31²^ ist demgemäß äquivalent der Größe der Luftgeschwindigkeit über der Thermistorperle. Dieses Signal wird dann dem nicht-invertierenden Eingang des Integrationsschaltungsverstärkers 320 der Signarbereichsschaltsteuerungs- .und Meßschaltung 322 (Fig. 10) zugeführt, die beide das Signal verstärken und den Bezugswert für das untere Ende der Skala des Meßgerätes 116 liefern. Der Schaltung 322 ist ein Hoch-Niedrig-Bereichsschiebeschalter 112 zugeordnet, der eine Schaltstellung 1121 und eine Schaltstellung 112B aufweist. Die Schaltstellung 1121 des Schalters für niedrigen Bereich ist durch die strichlierte Linie in Fig. 10 angedeutet, wobei der invertierende Eingang des Integrationsverstärkers 320 mit der 4-V-Spannung verbunden ist (Verbinder 200 der Schaltung 150), und jedes Eingangssignal von der Sondenausgangs-Einstellschaltung 310, welches beispielsweise äquivalent dem Wert Null ist (Null Fuß pro Minute und mehr), wird verstärkt, und ein solches verstärktes Signal wird dem jeweiligen Bereichswiderstand entweder 324 oder 326 über den Bereichsschalter 112B zugeführt, der in der strichlierten Stellung auf niedrigem Bereich steht. Die Widerstände 324 und 326 sind Trimmerwiderstände, die durch einen Schraubenzieher einstellbar sind. In der strichlierten Stellung des Schalters 112B wird das betreffende Signal dem Widerstand 324 zugeführt, der bei vollem Skalenausschlag des Meßgerätes 200 m/min im niedrigen Bereich bei dem beschriebenen

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Aus iTührungsb ei spiel anzeigt.

In der voll ausgezogenen Stellung des Schalters 112A ist der Widerstand 328 an den"invertierungseingang des Verstärkers 320 angeschaltet, wobei der Widerstand 328 von der gleichen Bauart ist wie der Widerstand 324 und der Widerstand 326, und er wird zum Zwecke der Eichung des Instrumentes so eingestellt, daß ein bestimmter Wert der Luftgeschwindigkeit, der von Null abweicht, mit dem Null-Stromfluß durch die Meßschaltung eingestellt wird. Um dies zu erreichen, wird die Sonde einem Luftstrom mit einer bestimmten Geschwindigkeit ausgesetzt, wobei der Widerstand 328 so eingestellt wird, daß eine Skalenablesung auf der Skala 122 auf den Null-Stromfluß eingestellt wird, was bedeutet, daß die Geschwindigkeit etwa 167 m/min beträgt (bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel).

In der voll ausgezogen dargestellten Stellung des Schalters 112B gemäß Fig. 10 befindet sich der Schalter in seiner Einstellung für hohen Bereich und die Sonde 22 wird einem Luftstrom ausgesetzt, der 2000 m/min Maximalgeschwindigkeit beträgt. Der Widerstand 326 wird dann so eingestellt, daß ein voller Zeigerausschlag auf dem hohen Ablesebereich der Meßskala 122 erhalten wird.

Bei der Schaltung 322 sind Widerstände 330, 332, 334, 336 sowie Kondensator 338 ein Teil der Verstärkerschaltung, in der der Verstärker 320 angeordnet ist. Wenn der Eingang des Bereichsschalters 112A im niedrigen Bereich steht (die Stellung, die in Fig. 10 strichliert dargestellt ist), entspricht die 4-V-Bezugsspannung der Stufe 150 einer Geschwindigkeit von Null m/min. Wenn der

Schalter 112A in den hohen Bereich umgeschaltet ist (Vollbereichsstellung nach Fig. 10), dann ist der Eingang eine Spannung, die durch den Stellwiderstand 328 einstellbar ist, wobei die Einstellung derart erfolgt, daß eine Spannung geliefert wird, die äquivalent ist einer Luftgeschwindigkeit von 167 m/min.

Wie erwähnt, wird der Ausgang des Verstärkers 320_dem Bereichsschaltrer 112B zugeführt, der die Wahl des geeigneten Eichwiderstandes vornimmt, wobei der Widerstand für den hohen Bereich gilt (voll ausgezogen in Pig. 10) und der Widerstand 324- und der Widerstand 325 für den niedrigen Bereich (Schalterstellung strichliert in Fig. 10).

Das Heßgerät 116 und insbesondere das Anzeigegerät 124-hiervon und die Relativstellung gegenüber der Skala 122 ergibt eine Anzeige, wobei die Skala für den oberen und den unteren Bereich geeicht ist, nämlich von 167 m/min bis 2000 m/min (oberer Bereich) und 0 m/min bis 167 m/min für den unteren Bereich.

Es wurde weiter gezeigt, daß der Schalter 114-A (Fig. 4-) gener Teil des "Drücke, um zu messen"-Schalters 114- ist, der die elektrische Spannungsquelle mit der Meßschaltung verbindet. Der Schalter 114-A ist normalerweise offen und seine Kontakte werden geschlossen, wenn der Schaltknopf 115 (Fig. 1 und 3) niedergedrückt wird. Der Schalter 114-B (Fig. 10) ist jener Teil des "Drücke, um zu messen"-Schalters 114-, 'der gemäß der Erfindung eine Zeigerdämpfung bewirkt, wenn das Instrument nicht in Gebrauch ist. Um eine Beschädigung zu vermeiden, die durch Schock

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oder Vibration verursacht ist, werden die Kontakte des Schalters 114-B durch den Schalter 163 geschlossen, wenn der Knopf 115 freigegeben ist, was durch die Vorspannwirkung der Feder des Knopfes 115 bewirkt wird.

Nunmehr wird auf die Zeitgeberschaltung 340 gemäß Fig. Bezug genommen. Wenn das Instrument angeschaltet wird, um eine Luftströmungsgeschwindigkeitsmessung durchzuführen, wird die 12-V-Speisespannung an den Kontakt 34-1 angelegt, und demgemäß beginnt sich der Kondensator 34-2 über den Widerstand 34-4- vom Eingangswert Null Volt auf den Wert von 12 V aufzuladen. Die Verbindung von Widerstand 34-4 und Kondensator 34-2 ist am Kontakt 34-5 mit dem nicht-iiivertierenden Eingang des Verstärkers 34-6 über einen Widerstand 35? verbunden, während der invertierende Eingang des Verstärkers 34-6 an die 4-V-Spannung (Fig. 4) über den Widerstand 34-8 angeschaltet ist. Der Verstärker 346 wirkt als Komparator und sein Ausgang ist entweder hoch oder niedrig, je nachdem, ob der invertierende oder der nicht-invertierende Eingang den höheren Wert besitzt. Anfänglich ist der Ausgang des Verstärkers 34-6 niedrig, und wenn sich der Kondensator 34-2 auf einen Wert etwas über 4 V aufgeladen hat, dann springt der Ausgang des Verstärkers 34-6 auf einen hohen Wert und bleibt dort, "bis das Instrument abgeschaltet wird. Wenn das Instrument abgeschaltet wird, dann entlädt sich der Kondensator 34-2 auf Null Volt über die Diode 350 und den Widerstand 34-4, wobei die Diode 350 eine etwas schnellere Entladung des Kondensators 34-2 ermöglicht, d. h. schneller als die Aufladung, so daß dann, wenn das Instrument schnell an- und abgeschaltet wird, die Zeitgeberwirkung beim Anschalten mit einem ausreichend entladenen Kondensator 34-2

beginnt.

Der Zeitgeberschaltung 340 fallen zwei wichtige Fiinktionen zu. Die Diode 354- ist mit dem Kontakt 355 (Fig. 4) verbunden, der den Verbindungspunkt zwischen Widerstand 196 und Widerstand 197 bildet. Fach der anfänglichen Anschaltung ist die Zeitgeberschaltung anfänglich in einem unteren Zustand und die Diode 354- lenkt den Strom, vom Eingang des Verstärkers 34-6 ab, und infolgedessen wird der Ausgang des Verstärkers 3^-6 auf etwa 2 V gehalten. Dadurch ist ein Potential von 18 V minus 2 V, d. h. 16 V, an der Thermistorbrückenschaltung 214 verfügbar, während die Aufwärmung erfolgt, während 18 V minus 4 V, d. h. 14 V, ansonsten verfügbar sind.

Außerdem ist während der Aufwärmperiode die Spannung über der Thermistorperle 32 sehr viel höher als normal und dies würde bewirken, daß das Anzeigegerät 116 bzw. dessen Zeiger schnell über die volle Skalenteilung ausschlägt und dann auf den richtigen Pegel zurückkriecht, wenn die Thermistorperle 32 ihre Betriebstemperatur erreicht hat. Dies ist unerwünscht, und um dieses Problem zu lösen, ist ein Transistor 556 in der Zeitgeberstufe 340 eingeschaltet, der durch den Widerstand 358 während der Aufheizperiode abgeschaltet wird, damit kein Stromfluß erfolgen kann. Wenn der Zeitgeberausgang den erforderlichen hohen Pegel erreicht, dann wird der Transistor 356 angeschaltet und der Stromfluß durch das Meßgerät 116 bleibt während der Messung der Luftströmungsgeschwindigkeit unbeeinträchtigt, und demgemäß erfolgt eine Messung der Luftströmungsgeschwindigkeit unbeeinträchtigt von ümgebungs-· luftbedingungen oder Änderungen der Temperatur des zu

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messenden Luft stromes".

Hieraus ist ersichtlich, daß die Zeitgeberstufe 340 verhindert, daß das Meßgerät' 116 während der Thermistor-Aufheizperiode überlastet wird. Die elektrische Verbindung über die Diode 354 nach der 4-V-Bezugsspannungsquelle bewirkt, daß diese Spannung auf 2 V herabgesetzt wird, während die Aufheizung erfolgt, und dies bewirkt, daß zwei weitere Volt über der Thermistorperle verfügbar sind, wodurch eine schnelle Aufheizung des Thermistors während der Aufheizperiode gewährleistet wird.

Gemäß der Darstellung nach Fig. 14 sind zahlreiche elektronische Signalbehandlungsschaltelemente auf der Printplatte 106 angeordnet, wobei das Meßgerät 116 durch die strichlierte Linie 116A angedeutet ist. Die Stelle der Nulleinstellung 110 für den niedrigen Bereich und der Bereichsumschalter 112 und die Löcher der Printplatte 106 für die Befestigungsschrauben 110 sind so angeordnet, daß die Printplatte 106 in ihrer Arbeitsstellung innerhalb des Gehäuses 24 gehaltert wird. Die Verbindungen der Sondenfühlerschaltungselemente mit der elektronischen Signalverarbeitungsstufe sind ebenfalls dargestellt (vgl. auch Fig. 12 und

Der Thermistor 32 ist vorzugsweise von jener Gattung, wie sie von der Firma Fenwal Inc., Ashland, Mass., hergestellt wird, und der Thermistor weist gemäß Fig. 12 eine Perle 370 auf, die mit ihren Anschlüssen37O und372 bzw. 374 an Anschlüsse 70 und 72 der Printplatte 31 angeschaltet ist. Der Thermistor 32 trägt die firraeneigene Teile-Nummer von Fenwal Nr. GB41L2.

Der Festkörper-Sensor 34- ist vorzugsweise ein NHT-Siliziumtemperatursensor in Gestalt eines bipolaren Transistors, wie er von der Firma Motorola Inc., Schaumbürg, II. (Industry Standard ID Nr. MMBTS-I02), hergestellt wird. Es kann jedoch Jedes temperaturempfindliche Element, welches einen linearen Ausgang in Abhängigkeitvon Temperaturänderungen liefert, benutzt werden, wenn die Schaltung entsprechend abgewandelt wird. Der Sensor 34- der angegebenen Bauart ist zu bevorzugen, weil er eine geringe Masse und ein schnelles Ansprechen auf Temperaturänderungen besitzt. Andere Vorrichtungen, die für den gleichen Zweck geeignet sind, jedoch ein langsameres Ansprechen aufweisen, sind ein Temperatursensor National Semiconductor LTD LM 335, der TSF 102 Siliziumsensor von Texas Instruments oder ein analoges Schaltungselement AD 590 von Norwood, Mass. Die Sensoren 34-, die gemäß der Erfindung Anwendung finden, werden nicht durch die LuftstroEgeschwindigkeitsänderungen beeinträchtigt, weil sie nicht selbsterhitzt sind und im Betrieb im wesentlichen keine Wärme verteilen. Der Sensor 32 besteht aus einem selbstgeheizten Körper und Geschwindigkeitsänderungen bewirken Änderungen in der zur Aufheizung erforderlichen Leistung.

Die Verstärker mit integrierter Schaltung sind vorzugsweise von der Bauart, wie sie von National Semiconductors Ltd., Plattburgh, New York, unter der Bezeichnung Nr. LN324-N vertrieben werden. In der Darstellung gemäß Fig. sind die Verstärker 180, 190, 320 und 34-6 von verfügbaren Abschnitten von Operationsverstärkern 380 gebildet, die Verstärker 172, 228 und 286 von verfügbaren Abschnitten von Operationsverstärkern 382 und der Transistoren 264,

27 0, 308 und 312 werden von verfügbaren Abschnitten integrierter NPN-Transistorschaltungen 384 gebildet, während die Verstärker 260, 266,_302 und 314- durch verfügbare Abschnitte eines Operationsverstärkers 386 gebildet werden, wie dieser für den angegebenen Zweck verfügbar ist.

308

Die NHT-Transistoren 264, 270/und 312 sind durch verfügbare Abschnitte von integrierten Schaltungen gebildet, die vorzugsweise von National-Semiconductors-Ltd-NEPT-Transistoren gebildet sind, welche unter der Bezeichnung ΙΚ3046ΓΓ angeboten werden.

Die erwähnten Vierfachverstärker besitzen je vier getrennte Verstärkerteile, die austauschbar benutzt werden können. Die Wahl des betreffenden Abschnittes, der jeweils benutzt wird, richtet sich nach der räumlichen Lage und den Verbindungen in der Schaltung. Die Speisespannung ist allen vier Einheiten gemeinsam und dies setzt eine bestimmte Lageanordnung voraus. Das NPN-Transistorerzeugnis kann ebenfalls in fünf unabhängig benutzbare Transistoren aufgeteilt werden, die über die Schaltung verteilt sind.

Das Meßgerät 116 kann ein 1-mA-Vollausschlag-Meßwerk aufweisen und von der Bauart sein, wie dies von Modutec Inc., Norwalk, Conn., angeboten wird.

Die Batterien, die zur Speisung des Instrumentes 20 benutzt v/erden, können 9-V-Batterien, beispielsweise Eveready Model 522, Duracell MN1604 und Rayovac A1604, sein.

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Die Öffnungspaare 35 un-d 44 in dem Sondenrohr bewirken zusammen mit den entsprechenden öffnungen 40 Und 50 öer gedruckten Schaltung 3Ί'der Sonde einen Schutz für die jeweiligen Sensoren 32 und 34, und außerdem bewirken sie eine Isolation dieser Sensoren gegeneinander und es wird eine gleichförmige Lage des Sondenrohres von Instrument zu Instrument gewährleistet.

Es ist somit ersichtlich, daß die Erfindung ein thermisches Anemometer schafft, welches eine direkte Ablesung in Ausdrucken der Luftgeschwindigkeit liefert, die völlig unbeeinflußt durch Umgebungstemperatur des Luftstromes· ist, wobei die Luftgeschwindigkeit über einen weiten Bereich von Umgebungstemperaturen und Geschwindigkeiten gemessen werden kann, und es wird weiter eine Möglichkeit geschaffen, eine Null-Geschwindigkeit über die Sonde herbeizuführen, indem die Abdeckkappe 86 aufgesteckt wird, während der Uull-Abgleich erfolgt. Außerdem ist das Instrument leicht von Gewicht, von kleinem Aufbau und leicht zu handhaben. Die Proportionierung der Ableseeinheit ist voll kompatibel mit der Handhabung während der Benutzung und die Betätigung der verschiedenen Schalter kann durch die !finger jener Hand erfolgen, die das Anzeigegerät trägt. Die Sonde 22 besteht aus wenigen und einfachen Teilen, die leicht gehandhabt werden können, um direkte, aber getrennte Luftströmungen an den Jeweiligen Sensoren vorbeizufuhren, die im Gerät untergebracht sind. Sowohl im Palle der Sonde 22 als auch bei dem Anzeigegerät 24 sind die Schaltungselemente auf. einer gemeinsamen Printplatte untergebracht, die vervollständigt und geprüft v/erden kann, bevor sie eingebaut wird. Die Ableseeinheit "Drücken zum Prüfen" schaltet das

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Instrument ab, wenn es nicht in Betrieb befindlich ist, so daß die Batterien geschont werden und diese eine längere Lebensdauer erhalten. Der Batterieanzeiger 140 zeigt der Bedienungsperson an, wann die Batterien ersetzt werden sollten.

Die Schaltung für das Anzeigegerät einschließlich der Schaltungselemente, die die Logarithmen und die Antilogarithmen bilden, sind sämtlich auf einem gemeinsamen Substrat des Gerätes untergebracht, wodurch eine integrierte Packung geschaffen wird, die andere Wirkungen von Temperaturdifferenzen und dergleichen eliminiert.

Das Handgelenkband 156 ermöglicht es der Bedienungsperson, das Anzeigegerät gegen Herunterfallen abzusichern, während die Luftgeschwindigkeit gemessen wird. Die Abdeckkappe der Sonde gewährleistet einen vollen Schutz der Sensorelemente bei Nichtgebrauch.

Die Beschreibung und die Zeichnung dienen nur zur ■Veranschaulichung der Erfindung, sind jedoch nicht beschränkend zu verstehen. Es können daher im Rahmen der Erfindung Abwandlungen der dargestellten Ausführungsbeispiele getroffen werden.

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Claims

Patentanwälte ^:.-^: "^: bip-L^:-ln-gVc'urt Wallach v>

Europäische Patentvertreter Dipl.-lng. Günther Koch ,

European Patent Attorneys Dipl.-Phys. Df.TinO Haibach

Dipl.-lng. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 ■ Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 2 60 80 78 · Telex 5 29 513 wakai d

DWYER INSTRUMENTS, INC. ^{Datum: 8}' ^{MäfZ 1984}

P.O.BOX 373, Unser Zeichen: 1? 867 K/Nu

Junction Indiana Route 2J2
and U.S.Route 12, -^

Michigan City, Indiana 46360 . n/nonon

USA o4Uo/O3

Anemometer

Patentansprüche:

:iT) Thermisches Anemometer zur Messung der Geschwindigkeit eines Luftstromes, dadurch gekennzeichnet , daß innerhalb einer Sonde (22) ein Thermistor (32) und im Abstand hierzu ein Festkörper-Temperatursensor mit linearem Ausgang vorgesehen sind, daß die Sonde mit Öffnungen versehen ist, die quer über die Sonde und über den Thermistor und den Sensor verlaufen, um einen Luftstrom über den Thermistor und den Sensor gelangen zu lassen, daß eine elektrische Spannungsquelle vorgesehen ist, daß Mittel vorgesehen sind, um elektrisch den Thermistor im Selbstauf heizbetrieb mit konstanter vorbestimmter Temperatur von der Spannungsquelle zu speisen, um ein Signal zu liefern, welches proportional der Geschwindigkeit und Temperaturdifferenz zwischen Thermistor und Umgebungstemperatur des Luftstromes ist, daß Mittel vorgesehen sind, um den Sensor von der Spannungsquelle aus zu speisen, um ein Signal zu liefern, welches proportional der Umgebungstemperatur des Luftstromes ist, daß Mittel vorgesehen

sind, um elektronisch die Signale zu kombinieren und ein resultierendes Signal zu liefern, welches proportional der Geschwindigkeit des Luftstromes ist, und zwar frei von Wirkungen der TJmgebungstemperaturänderungen des Signals des Thermistors, und daß ein Anzeigegerät für das resultierende Signal vorgesehen ist.

2. Anemometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Eingangsschaltungselemente des Thermistors und des Sensors sowie der elektronischen Kombinationsschaltung und der Anzeigeeinheit in einem Gehäuse untergebracht sind, welches von der Sonde getrennt ist, wobei eine elek-

: trische Verbindung zwischen dem Sondenthermistor und

dem Sensor durch flexible Verbindungen erfolgt.

3· Anemometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Thermistor als Perle ausgebildet ist.

A-. Anemometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Sensor einen Transistor aufweist, der einen konstanten Stromfluß durch seine Basis-Emitter-Verbindung aufweist, um das Sensorsignal zu„liefern.

5· Anemometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die elektronische Kombinationsvorrichtung eine Schaltung aufweist, um

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das Thermistorsignal umzuwandeln in einen Äquivalentwert, der doppelt so groß ist wie der Logarithmus der Spannung über dem Transistor," daß eine Schaltung vorgesehen ist, um das Sensorsignal in das logarithmische Äquivalent des Transistorsignals umzuwandeln, und daß eine Schaltung vorgesehen ist, um das logarithmische Äquivalent des Sensorsignals' von dem logarithmischen Äquivalent des Thermistorsignals abzuziehen und um*&as resultierende Signal zu erzeugen, i

6. Anemometer nach Anspruch 5» dadurch' gekennzeichnet , daß die Mittel zur Anzeige des resultierenden Signals eine Analog-Ausgangsmeßeinrichtung aufweisen, die in Fuß pro Minute (oder Meter pro Sekunde) geeicht ist.

7. Anemometer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß ein Ein/Aus-Schalter zwischen der Spannungsquelle und der elektrischen Schaltung vorgesehen ist, um die Spannungsquelle an die elektrische Schaltung anzuschließen bzw. abzuschalten, und daß eine Zeitgeberschaltung vorgesehen ist, um elektrisch den Thermistor zu betätigen und ihn während einer vorbestimmten Zeitdauer nach Anschalten aufzuheizen und um die Spannungsquelle an" die Verbraucher anzuschalten.

8. Anemometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet ,' daß das Gehäuse schachtelartig als Handgerät ausgebildet ist, daß die

*) ein Restsignal zu erzeugen und daß eine Schaltung vorgesehen ist, um das logarithmische Äquivalent des Restsignals zu liefern, um so "j

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Speiseschaltungen für den Thermistor, den Sensor und die Kombinationsvorrichtung sowie für das Anzeigegerät auf einer einzigen gedruckten Schaltung im Gehäuse angeordnet sind, daß die Anzeigevorrichtung ein Analog-Anzeigegerät aufweist, welches in Geschwindigkeit geeicht ist, und daß das Anzeigegerät von der Vorderseite des Gerätes her ablesbar ist.

9. Anemometer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Sonde von einem rohrförmigen Körper umschlossen ist, daß der Thermistor und der Sensor auf einer gemeinsamen gedruckten Schaltung innerhalb des rohrförmigen Körpers in Längsrichtung desselben verlaufend angeordnet sind, daß das Substrat der gedruckten Schaltung mit Öffnungen versehen ist, die auf die Öffnungen der Sonde ausgerichtet sind, wobei der Thermistor und der Sensor in den jeweiligen Öffnungen der gedruckten Schaltung angeordnet sind.

10. Anemometer nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet , daß die elektrischen Verbindungsleitungen zwischen Sonde und Anzeigegerät ein selbstaufspulendes Kabel aufweisen.

11. Anemometer nach Anspruch 1, dadurch g e -_ kennzeichnet , daß eine Brückenschaltung vorgesehen ist, in der der Thermistor -und ein Widerstand eine Seite der Brückenschaltung bilden, wobei der Widerstand einen Widerstandswert besitzt, der um ein festes Verhältnis kleiner ist als der Widerstandswert des

Thermistors "bei der konstanten vorbe stimmt en Temperatur, und daß die andere Seite der Brückenschaltung einen ersten Widerstand und einen zweiten
Widerstand umfaßt, wobei der erste Widerstand/'einen Widerstandswert besitzt, der um das feste Verhältnis größer ist als der Widerstandswert des zweiten Widerstandes.

12. Verfahren zur Bestimmung der Geschwindigkeit eines
Luftstromes unter Anwendung eines Anemometers nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet , daß getrennt, aber
gleichzeitig die Luftströmung abgefühlt wird, indem ein sich selbst aufheizender Thermistor in dem Luftstrom angeordnet wird und indem ein Signal vom
Thermistor erzeugt wird, das proportional zur
Energieverteilung vom Thermistor ist, verursacht
durch die Luftströmung, daß ein Temperatursensor mit linearem Ausgang in dem Luftstrom angeordnet wird
und daß ein Signal von dem Sensor erzeugt wird, das proportional zur Umgebungstemperatur des Luftstromes ist, daß die Signale kombiniert werden, um ein resultierendes Ausgangssignal zu erzeugen, welches proportional der Geschwindigkeit des Luftstromes, und zwar frei von Wirkungen der Umgebungstemperatur ist, und daß das kombinierte Signal in
linearen Ausdrücken pro Zeiteinheit abgelesen wird^

15· Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß bei der Kombination der Signale diese in logarithmische Äquivalente umgewandelt werden, die logarithmisch kombiniert

*) relativ zu dem zweiten Widerstand

werden, und daß die kombinierten logarithmischen Äquivalentsignale antilogarithmisch in das resultie-. rende Signal umgewandelt werden.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermistor und der Sensor im Abstand zueinander durch Hand in den Luftstrom gehalten werden.