DE4312837C1 - Vorrichtung zur Strömungsmessung in Druckluftanlagen und Strömungsmeßeinrichtung hierfür - Google Patents
Vorrichtung zur Strömungsmessung in Druckluftanlagen und Strömungsmeßeinrichtung hierfürInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Strömungs
messung in Druckluftanlagen und Strömungsmeßeinrichtung hierfür,
die aus einem Mikrobrückenluftstromsensor, zwei Anschluß
bereichen und Strömungskanälen, durch die die Druckluft
über die Anschlußbereiche hindurchströmt und mit Hilfe
des Mikrobrückenluftstromsensors eine Strömungsmessung
in Druckluftanlagen durchführbar ist, besteht.
Eine Vorrichtung zur Strömungsmessung ist aus der JP 58-100 710 (A)
bekannt. Dabei wird Heizöl als Strömungs
medium an einen Eingang einer als Strömungsmediumvertei
lung ausgebildeten Strömungsmediumzuführung geführt und
ist über Strömungsmediumabgangsleitungen verteilbar. An
die Strömungsmittelabgangsleitungen sind Verteilungsmeß
einrichtungen und Thermometer angeschlossen, die mit
einer Auswerteeinheit verbunden sind. An der Auswerte
einheit ist darüber hinaus ein Flußmeter angeschlossen,
welches im Eingang der Strömungsmediumzufuhr angeordnet
ist.
Feststellbar ist mit dieser aufwendigen Vorrichtung
allerdings nur ein Zusammenhang zwischen einer einströ
menden Gesamtmenge von Heizöl und dessen Verteilung in
den einzelnen Strömungsmittelabgängen. Gemessen wird da
bei die Flußmenge über den Differenzdruck, was zu unge
nauen Messungen führen kann.
Aus der JP 1-127 913 (A) ist eine Vorrichtung zur Strö
mungsmessung in Gasanlagen bekannt. Mit einer Überwa
chungseinheit wird hier durch Sensoren die Flußrate und
der Druck von medizinischen Gasen gemessen und über
wacht. Die gemessenen Daten werden über ein Bus-System
zu der Überwachungseinheit übertragen.
Durch die Überwachungseinheit wird aber nur ein Alarm
durch Warnlampen und eine Anzeige der Daten auf einem
Display ermöglicht.
Eine Strömungsmessung in Druckluftanlagen wird durch
Strömungsmeßeinrichtungen vorgenommen. Aus der EP 05 22 757 A1
ist eine Strömungsmeßeinrichtung bekannt,
die zwei Anschlußbereiche aufweist, durch die Luft ein
strömt und an einen Mikrobrückenluftstromsensor vorbei
geführt wird.
Nachteilig ist, daß zur Leitung und Führung der Luft ein
System von Leiteinrichtungen und besonders ausgebildeten
Kanälen erforderlich ist, um die Strömung zu laminari
sieren. Trotz dieses hohen Aufwands kann durch äußere
Einflüsse das Meßergebnis negativ beeinflußt werden, so
daß ungenaue Messungen möglich sind.
Aus der US 90 956 ist eine Strömungsmeßeinrichtung be
kannt, bei der in einer Rohrleitung ein Gasstromsensor,
ein Druck- und ein Temperaturfühler angeordnet sind, die
mit einem Volumenkorrekturgerät verbunden sind. Mit Hil
fe eines Mikroprozessors wird durch einen Vergleich der
von den Fühlern gemessenen Daten mit abgespeicherten
Konstanten eine Korrektur der Meßwerte des Gasstromsen
sors vorgenommen.
Nachteilig ist, daß durch das Volumenkorrekturgerät nur
die durch Temperatur- und Druckschwankungen bedingten
Fehler korrigiert werden können. Eine besondere Erfas
sung und Umformung der Meßwerte für eine genaue Messung
ist bei einer Strömungsmessung in Druckluftanlagen nicht
möglich.
Weiterhin ist es bekannt, eine Strömungsmessung in Druck
luftanlagen durch Strömungsmesser vorzunehmen. Um die
durch sie hindurchströmende Luft messen zu können, wird
üblicherweise der Luftstrom über Anschlußbereiche durch
eine Vielzahl von Kanälen geleitet, um die Strömung zu
laminarisieren. Diese Strömungsmeßeinrichtungen sind
zwischen einer Druckluftanlage und einem Verbraucher, z. B.
einem druckluftgeschützten Kabel oder einer Leitung
angeordnet. Nachteilig ist, daß der für eine Strömungs
messung vorzunehmende Aufwand groß ist und darüber hin
aus die Überwachung der Verbraucher durch eine ungenaue
Messung, die von der Wärmeentwicklung der Luft, vom
Systemdruck und vom Druckverlust beeinflußt wird, unge
nau ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich
tung zur Strömungsmessung in Druckluftanlagen und eine
Strömungsmeßeinrichtung hierfür zu schaffen, die eine
Senkung des Aufwandes und eine Erhöhung der Meßgenauig
keit ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer Vorrichtung
zur Strömungsmessung in Druckluftanlagen gelöst durch
die Merkmale des Anspruchs 1. Eine erfindungsgemäße Strömungsmeßeinrichtung zur Lösung
der gestellten Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 6 definiert.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbe
sondere darin, daß die von einer Druckluftanlage erzeug
te Luft zentral auf die Vorrichtung gegeben werden kann
und in ihr durch die Druckluftverteilung über die Strö
mungsmeßeinrichtungen mit Mikrobrückenluftstromsensor an die Verbraucher gelangt. Hier
durch ist gewährleistet, daß die Verbraucher jeweils
unter einem gleichen Druck stehen und Luft so nachströ
men kann, daß die Funktionsfähigkeit der Verbraucher ge
währleistet ist. Mit den Strömungsmeßeinrichtungen wird
der Luftstrom, der in die Verbraucher geht, ständig ge
messen und durch eine hohe Meßgenauigkeit eine gute Über
wachungsmöglichkeit garantiert.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Meßer
gebnisse der Strömungsmeßeinrichtungen mit Mikrobrücken
luftstromsensor mit einem Kontrollrechner mit einer zuge
teilten Adresse abfragbar. Hierdurch ist ein genaues Ab
fragen der einzelnen Strömungsmeßeinrichtungen gesi
chert.
Vorteilhaft ist es, wenn die Adressen für Strömungsmeß
einrichtungen mit Mikrobrückenluftstromsensor in Steck
plätzen fest eingegeben sind. Werden die Strömungsmeß
einrichtungen innerhalb der Steckplätze vertauscht, ist
gesichert, daß die zu einem Luftverbraucher gehörige
Strömungsmeßeinrichtung abgefragt wird. Hierdurch wird
der Aufwand der für eine Umcodierung notwendig ist, ge
senkt und die Meßsicherheit und Überwachung der einzel
nen Verbraucher wesentlich erhöht.
Vorteilhaft ist es, wenn die Anschlüsse der Strömungs
meßeinrichtungen durch die Rückwand des Bussystems ge
führt sind. Vorteilhaft ist es darüber hinaus, daß jedem
BUS eine Adreßcodierung für eine Kaskadierung von 1 bis
8 einstellbar zugeordnet ist.
Die mit der erfindungsgemäßen Strömungsmeßeinrichtung
erzielten Vorteile bestehen insbesondere
darin, daß
- - der Sensor mit dem Mikroprozessor die Meßwerte so korrigiert, daß ein einfacher mecha nischer Bypass ohne laminare Kanäle einsetzbar ist,
- - eine Wärmeentwicklung der Luft vernachlässigbar,
- - eine kurze Ansprechgeschwindigkeit, vorzugsweise von 5 ms, gegeben,
- - eine lange störungsfreie Lebensdauer garantiert,
- - eine hohe Meßgenauigkeit unabhängig vom Systemdruck gegeben,
- - ein sehr geringer Druckverlust, der vorzugsweise 5 mbar beträgt, vorhanden und
- - eine hohe Unempfindlichkeit gegenüber extremen Be reichsüberschreitungen beim Füllen von Verbrauchern, insbesondere Kabeln bzw. Leitungen mit Luft, gegeben ist. Das ist insbesondere durch die besondere Einbin dung des Mikrobrückenluftstromsensors in die Rohr verbindungsstücke und den parallel angeordneten Rohr bypass, die durch Rohrverteilungsstücke verbunden sind, gegeben. Insbesondere die Mikrorechnereinheit sorgt dann dafür, daß die Meßwerte genauestens ermittelt werden.
Vorteilhaft ist es, daß der Spannungs-Zeit-Wandler aus
einem von der Mikrorechnereinheit startbaren Integrator
und einem mit ihm verbundenen Komparator besteht, womit
die vom Mikrobrückenluftstromsensor abgegebene Spannung
wie folgt umwandelbar ist:
- - nach dem Starten steigt die Ausgangsspannung des Integrators an und erzeugt eine Rampenspannung,
- - der Komparator vergleicht die Rampenspannung mit der Sensorspannung und kippt, wenn die Rampenspannung größer als die Sensorspannung ist,
- - so daß sich ein proportionales Verhältnis zwischen der Sensorspannung und einem Zeitfenster ergibt, welches mit dem Starten des Integrators beginnt und dem Kippen des Komparators endet.
Vorteilhaft ist es, wenn an der Mikrorechnereinheit eine
Speichereinheit, in der die Korrekturkoeffizienten
abgespeichert sind, angeordnet ist. Diese Speicher
einheit kann als elektrisch programmierbare Speicher
einheit (EEPROM) ausgebildet sein. Selbstverständlich
ist es auch möglich, die Korrekturkoeffizienten in der Mikrorechnereinheit
selbst zu speichern. In der Mikrorechnereinheit sind die
Programmabläufe und Korrekturpolynome in einem Fest
wertspeicher abgelegt.
Vorteilhaft ist es, wenn mit der Mikrorechnereinheit
eine Meldeeinheit verbunden ist. Diese Meldeeinheit ent
hält
- - eine dreistellige LCD-Anzeige,
- - ein Alarmtastenfeld und
- - eine Alarmanzeige.
Hierdurch ist es möglich, auftretende Fehler bereits an
jeder Strömungsmeßeinrichtung direkt anzuzeigen und be
stimmte Grenzwerte einzuspeichern.
Vorteilhaft ist es, wenn die Luftverteilungsstücke als
F-Tüllen ausgebildet sind. Durch die F-Tüllen ist ge
währleistet, daß die einströmende Luft direkt auf die
einzelnen Rohrverbindungen gegeben wird, durch diese
hindurchfließen kann und an der gegenüberliegenden
F-Tülle einmündet und abgeleitet wird.
Vorteilhaft ist es, wenn der Mikrobrückenluftstromsensor
ein abgewandeltes Hitzdraht-Anemometer ist, wobei im
Strömungsrohr jeweils ein Permalloy-Widerstand vor und
hinter einem Heizelement angeordnet und zu einer Meß
brücke verschaltet ist. Hierdurch wird eine sehr genaue
Meßwertaufnahme gesichert. Im Gegensatz zu herkömmlichen
Aufnehmern mit Wärmetransport im Luftstrom, die eine
Heizleistung von 3-4 Watt je Meßelement benötigen,
schafft dieser Sensor mit einer Heizleistung von nur 10
Milliwatt eine Mikrobrückentemperatur, die um 1600 über
der Chiptemperatur liegt.
Vorteilhaft ist es, wenn der Spannungs-Zeit-Wandler, die
Mikrorechnereinheit, die Schnittstelle mit Potentialtren
nung und die Speichereinheit auf einer Sensorplatine zu
sammengefaßt und angeordnet sind. Damit ist eine räum
lich sehr günstige und vor allem für einen Gebrauch sehr
günstige Zusammenfassung der einzelnen Elemente gegeben.
Vorteilhaft ist es, wenn in der Vorrichtung zur Strö
mungsmessung und in der Strömungsmeßeinrichtung ein
Zwei-Draht-Bussystem eingesetzt ist. Dieses Bussystem
eignet sich ausgezeichnet für die innerhalb des Systems
zu übertragenden Signale.
Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung näher erläu
tert. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung
Fig. 1 eine Baugruppe von Strömungsmeßeinrichtungen
in einer Vorderansicht,
Fig. 2 eine Baugruppe gemäß Fig. 1 von hinten gesehen,
Fig. 3 eine Baugruppe gemäß Fig. 1 in einer Drauf
sicht,
Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Strömungsmeßeinrichtung,
Fig. 5 eine Strömungsmeßeinrichtung als Einschubmodul in einer
Seitenansicht,
Fig. 6 eine Strömungsmeßeinrichtung gemäß Fig. 5 in einer
Draufsicht und
Fig. 7 eine Strömungsmeßeinrichtung gemäß Fig. 5 in einer
Frontansicht.
Eine Baugruppe von Strömungsmeßeinrichtungen besteht,
wie insbesondere in den Fig. 1 bis 3 dargestellt, aus
einem Einschubteil 21 und einem Pneumatikteil 22. In das
Einschubteil 21 sind Strömungsmeßeinrichtungen 100.1, . . . 100.n
einschiebbar.
Jede der Strömungsmeßeinrichtungen 100.1, . . . 100.n hat
einen in den Fig. 4 bis 7 dargestellten Aufbau. Wie
insbesondere Fig. 4 zeigt, ist ein Mikrobrückenluft
stromsensor 12 über einen Komparator 40.2 mit einer
Mikrorechnereinheit 41 verbunden. Der Komparator 40.2
ist über die Mikrorechnereinheit 41 über einen Integra
tor 40.1 ansteuerbar. Zwischen der Mikrorechnereinheit
und einem Zwei-Draht-Bussystem BUS ist eine Schnitt
stelle mit Potentialtrennung 42 angeordnet. Das zwei-
Draht-Bussystem BUS ist mit einer Überwachungseinrich
tung ÜE verbunden. An der Mikrorechnereinheit 41 ist
eine Speichereinheit 43 angeschlossen, in der Korrektur
koeffizienten abgespeichert sind. Die Korrekturpolynome
befinden sich in der Mikrorechnereinheit 41. Ebenfalls
an der Mikrorechnereinheit 41 ist eine Meldeeinheit 44
angeschlossen. Sie umfaßt insbesondere eine dreistellige
LCD-Anzeige 3, ein Alarmtastenfeld 4 und eine Alarman
zeige 5. Insbesondere der Spannungs-Zeit-Wandler 40, die Mikrorech
nereinheit 41, die Schnittstelle mit Potentialtrennung
42 und die Speichereinheit 43 sind auf einer Sensorpla
tine 11 angeordnet.
Wie insbesondere Fig. 5, 6 und 7 zeigen, ist mit der
Sensorplatine 11 jeweils ein Luftverteilungsstück 13.1
und 13.2 verbunden. Jedes der Luftverteilungsstücke 13.1
und 13.2 ist eine F-Tülle, die an einer Seite jeweils ei
nen Anschluß 16 bzw. 17 trägt. Zwischen den Verteilungs
stücken 13.1 und 13.2 ist der Mikrobrückenluftstromsen
sor 12 angeordnet. Er ist mit ihnen am Anschluß P1 bzw.
P2 jeweils über ein Rohrstück 14.1 bzw. 14.2 verbunden.
Parallel zum Mikrobrückenluftstromsensor liegt ein Rohr
bypass 15, der Rohrbypass 15 ist an den oberen Anschlüssen
der F-Tüllen aufgesteckt. Die Funktion des Mikrobrücken
luftstromsensors 12 basiert auf einem abgewandelten Hitz
draht-Anemometer, wobei einem Strömungskanal mit bekann
tem Querschnitt jeweils ein Permalloy-Widerstand, vor
und hinter dem Heizelement angeordnet, zu einer Meß
brücke verschaltet ist. Während herkömmliche Aufnehmer
mit Wärmetransport im Luftstrom eine Heizleistung von 3-4 Watt
pro Meßelement benötigen, schafft der hier ver
wendete Sensor mit einer Leistung von etwa 10 mW eine
Mikrobrückentemperatur, die um 160°C über der Chiptempe
ratur liegt. Die komplette Meßbrücke ist in Dünnschicht
technik auf einer geätzten Mikrostruktur eines Silizium-
Chips aufgebaut. Hierdurch ist es möglich, eine sehr
miniaturisierte Realisierung des Mikrobrückenluftstrom
sensors zu realisieren. Auf der anderen Seite der Sensor
platine 11 ist eine Anzeige- und Tastenplatine 9 bzw. 10
angebracht. Auf einer davorliegenden Frontplatte 2 sind
die LCD-Anzeige 3, die die Flußmenge in Liter pro Stunde
dreistellig anzeigt, das Alarmtastenfeld 4, das aus vier
Tasten zur Programmierung eines Alarmgrenzwertes und ei
ner Alarmfreischaltung dient, die Alarmanzeige 5 und 6,
die bei Überschreitung des programmierten Wertes auf
leuchten bzw. die bei einer Quittierung eines Alarm
blinken, wenn der Alarm quittiert wurde, der Grenzwert
jedoch noch nicht überschritten worden ist, Griffe 7
sowie entsprechende Befestigungsschrauben 8. Hierdurch
entsteht, wie aus den Fig. 5 bis 7 hervorgeht, ein
Einsteckmodul.
Die Strömungsmeßeinrichtungen in Form der beschriebenen
Module werden, wie insbesondere die Fig. 1 zeigt, in
das Einschubteil 21 geschoben. Hier befindet sich, wie
aus Fig. 2 ersichtlich, die Rückwand eines Bussystems,
das ein Zwei-Draht-Bussystem BUS enthält, zur
elektrischen Verbindung für die einzelnen Strömungs
meßeinrichtungen mit einem Gerätestecker 29 und einem
Buscodierstecker 28. Wesentlich ist, daß
- a) eine automatische Adreßzuordnung für die einzelnen Steckplätze 101.1, . . . 101.n über Steckverbinder 31 vorgenommen wird und
- b) die Anschlüsse für die Druckluft 16 und 17 durch das Bus-System hindurchgehen.
Mit dem Buscodierstecker 28 ist eine Adreßcodierung für
eine Kaskadierung von 1 bis 8 Baugruppenträgern möglich.
Über den Gerätestecker 29 ist die Möglichkeit für den An
schluß entsprechender Verbindungen und Versorgungsan
schlüsse gegeben. Wesentlich ist, daß im Pneumatikteil
22 eine Druckluftverteilung 26 angeordnet ist. Sie weist
Eingänge 26.1.1 und 26.1.2 und Ausgänge 26.2.1, . . .
26.2.n auf. Hierdurch ist es möglich, über die Eingänge
26.1.1 und 26.1.2 eine stabile Verbindung zu einer
Druckluftanlage herzustellen. Über die Ausgänge 26.2.1, . . . 26.2.n
sind die einzelnen Strömungsmeßeinrichtungen
100.1, . . . 100.n über Pneumatikschalter 23.1, . . . 23.n
mit dem Anschluß 16 verbindbar. Von ihrem Anschluß 17
wird dann eine Verbindung zu Druckluftabgängen 25.1, . . . 25.n
hergestellt, an den die Verbraucher angeschlossen
sind. Auf der Frontseite befinden sich Pneumatikschalter
23, über denen eine Beschriftungsleiste 24 angeordnet
ist. Durch diese besondere Ausgestaltung der Baugruppe
ist eine sichere Überwachung einer Vielzahl von
Verbrauchern möglich.
Im folgenden wird das Funktionsprinzip der Anlage er
läutert:
Die von einer Druckluftanlage ankommende Luft wird über die Druckluftverteilung 26 auf die einzelnen Strömungs meßeinrichtungen 100.1, . . . 100.n verteilt. Dabei strömt die ankommende Luft in das Luftverteilungsstück 13.1 und durchströmt sowohl das Rohrverbindungsstück 14.1, den Mikrobrückenluftstromsensor 12, und das Rohrverbindungs stück 14.2 sowie den dazu parallel liegenden Rohrbypass 15, um danach über das Rohrverteilungsstück 13.2 und die Druckluftabgänge 25.1, . . . 25.n an die Verbraucher zu gelangen. Hierbei gibt der Mikrobrückenluftstromsensor 12 eine Spannung ab. Der vor ihm liegende Integrator 40.1 wird durch die Mikrorechnereinheit 41 gestartet und erzeugt eine Spannungsrampe, vorzugsweise 0 bis 10 V. Der Komparator 40.2 vergleicht die Sensorspannung mit der Rampenspannung. Das erzeugte Ausgangssignal wird ent sprechend gewechselt, wenn die Rampenspannung größer als die Sensorspannung ist. Das Ausgangssignal wird dann von der Mikrorechnereinheit 41 verarbeitet. Im Zusammenspiel mit dem Integrator 40.1 wird die von dem Mikrobrücken luftstromsensor abgegebene Spannung durch eine Zeitmes sung ermittelt, die mit dem Starten des Integrators 40.1 beginnt und mit dem Kippen des Komparators 40.2 endet. Nachdem durch die Mikrorechnereinheit 41 die Messung der Spannung des Mikrobrückenluftstromsensors vorgenommen worden ist, erfolgt in ihm eine Linearisierungsberech nung der Meßwerte mittels Korrekturpolynome und Koeffi zienten. Die Koeffizienten sind im Speicher 43 abgelegt. Durch die Mikrorechnereinheit erfolgt darüber hinaus eine Übertragung der Meßwerte über die Schnittstelle 42 mit Potentialtrennung auf das Zwei-Draht-Bussystem BUS nach Anforderung eines Überwachungsrechners. Dabei wird die von dem Überwachungsrechner gestartete Zeitmultiplex übertragung ausgeführt, die für ein Senden des Signal im sich ergebenden Zeitfenster erforderlich ist. In der Speichereinheit sind darüber hinaus Grenzwerte und Werte für die Freischaltung eingespeichert, die bei der Über wachung der einzelnen Verbraucher durch die Mikrorechner einheit 41 berücksichtigt werden. Die in der Speicher einheit 43 abgelegte Alarmgrenze wird mit der Tastatur des Alarmtastenfelds 4 eingestellt und durch die Alarm anzeigen 5 und 6 quittiert. Der jeweils aktuelle Meßwert jeder Strömungsmeßeinrichtung kann darüber hinaus zu sätzlich in eine Monitoring-Anlage, die z. B. in der Überwachungseinheit ÜE angeordnet sein kann, eingelesen werden. Hierdurch ist es möglich, daß eine bis zu zehn Strömungsmeßeinrichtungen nebeneinander in der Baugruppe betrieben werden können, wobei jede Strömungsmeßeinrich tung 100.1, . . . 100.n für sich allein funktionsfähig ist. Die Adressierung der einzelnen Strömungsmeßeinrich tungen 100.1, . . . 100.n zur Monitoring-Auslesung erfolgt durch die Codierung des jeweiligen Steckplatzes 101.1, . . . 101.n an der Busrückwand automatisch mit einer Zu ordnung von 1 bis 10. Werden mehrere solcher Zehner blöcke in einem Schrank betrieben, so müssen diese durch eine 3-Bit-Steckcodierung aus der Busrückwand codiert werden. Mit 3-Bit ist eine binäre Kennzeichnung von 0-7 möglich. Das bedeutet, daß theoretisch maximal 8 Ein schübe 80 Steckermodule in einem Schrank betrieben werden können.
Die von einer Druckluftanlage ankommende Luft wird über die Druckluftverteilung 26 auf die einzelnen Strömungs meßeinrichtungen 100.1, . . . 100.n verteilt. Dabei strömt die ankommende Luft in das Luftverteilungsstück 13.1 und durchströmt sowohl das Rohrverbindungsstück 14.1, den Mikrobrückenluftstromsensor 12, und das Rohrverbindungs stück 14.2 sowie den dazu parallel liegenden Rohrbypass 15, um danach über das Rohrverteilungsstück 13.2 und die Druckluftabgänge 25.1, . . . 25.n an die Verbraucher zu gelangen. Hierbei gibt der Mikrobrückenluftstromsensor 12 eine Spannung ab. Der vor ihm liegende Integrator 40.1 wird durch die Mikrorechnereinheit 41 gestartet und erzeugt eine Spannungsrampe, vorzugsweise 0 bis 10 V. Der Komparator 40.2 vergleicht die Sensorspannung mit der Rampenspannung. Das erzeugte Ausgangssignal wird ent sprechend gewechselt, wenn die Rampenspannung größer als die Sensorspannung ist. Das Ausgangssignal wird dann von der Mikrorechnereinheit 41 verarbeitet. Im Zusammenspiel mit dem Integrator 40.1 wird die von dem Mikrobrücken luftstromsensor abgegebene Spannung durch eine Zeitmes sung ermittelt, die mit dem Starten des Integrators 40.1 beginnt und mit dem Kippen des Komparators 40.2 endet. Nachdem durch die Mikrorechnereinheit 41 die Messung der Spannung des Mikrobrückenluftstromsensors vorgenommen worden ist, erfolgt in ihm eine Linearisierungsberech nung der Meßwerte mittels Korrekturpolynome und Koeffi zienten. Die Koeffizienten sind im Speicher 43 abgelegt. Durch die Mikrorechnereinheit erfolgt darüber hinaus eine Übertragung der Meßwerte über die Schnittstelle 42 mit Potentialtrennung auf das Zwei-Draht-Bussystem BUS nach Anforderung eines Überwachungsrechners. Dabei wird die von dem Überwachungsrechner gestartete Zeitmultiplex übertragung ausgeführt, die für ein Senden des Signal im sich ergebenden Zeitfenster erforderlich ist. In der Speichereinheit sind darüber hinaus Grenzwerte und Werte für die Freischaltung eingespeichert, die bei der Über wachung der einzelnen Verbraucher durch die Mikrorechner einheit 41 berücksichtigt werden. Die in der Speicher einheit 43 abgelegte Alarmgrenze wird mit der Tastatur des Alarmtastenfelds 4 eingestellt und durch die Alarm anzeigen 5 und 6 quittiert. Der jeweils aktuelle Meßwert jeder Strömungsmeßeinrichtung kann darüber hinaus zu sätzlich in eine Monitoring-Anlage, die z. B. in der Überwachungseinheit ÜE angeordnet sein kann, eingelesen werden. Hierdurch ist es möglich, daß eine bis zu zehn Strömungsmeßeinrichtungen nebeneinander in der Baugruppe betrieben werden können, wobei jede Strömungsmeßeinrich tung 100.1, . . . 100.n für sich allein funktionsfähig ist. Die Adressierung der einzelnen Strömungsmeßeinrich tungen 100.1, . . . 100.n zur Monitoring-Auslesung erfolgt durch die Codierung des jeweiligen Steckplatzes 101.1, . . . 101.n an der Busrückwand automatisch mit einer Zu ordnung von 1 bis 10. Werden mehrere solcher Zehner blöcke in einem Schrank betrieben, so müssen diese durch eine 3-Bit-Steckcodierung aus der Busrückwand codiert werden. Mit 3-Bit ist eine binäre Kennzeichnung von 0-7 möglich. Das bedeutet, daß theoretisch maximal 8 Ein schübe 80 Steckermodule in einem Schrank betrieben werden können.
Will man an einem Verbraucher, z. B. einem Druckluft
kabel, Reparaturen ausführen und verhindern, daß durch
die Arbeiten ein Alarm ausgelöst wird, so ist das durch
eine Betätigung der Quittierungstaste in der Alarmanzei
ge 6 möglich. Ohne daß ein Alarm ansteht, wird im Voraus
der Summenalarmkontakt inaktiv geschaltet, so daß dieser
Zustand durch die Alarmanzeige wie folgt angezeigt wird:
- - blinken, solange kein Alarm ansteht,
- - Dauerleuchten, sobald ein Alarm auftritt.
Claims (14)
1. Vorrichtung zur Strömungsmessung in Druckluftanla
gen,
- - wobei die Druckluft an zwei Drucklufteingänge (26.1.1, 26.1.2) einer Druckluftverteilung (26) geführt und über deren Druckluftausgänge (26.2.1, . . . 26.2.n) an Anschlußeingänge (16) von Strö mungsmeßeinrichtungen mit Mikrobrückenluftstrom sensor (100.1, . . . 100.n) mit gleichem Druck ver teilbar ist,
- - wobei die Druckluft nach Messung ihrer jeweiligen Strömungs menge in den Strömungsmeßeinrichtungen mit Mikro brückenluftstromsensor (100.1, . . . 100.n) an mit deren Anschlußausgängen (17) verbundenen Druck luftabgängen (25.1, . . . 25.n) ansteht und
- - wobei die Strömungsmeßeinrichtungen mit Mikro brückenluftstromsensor (100.1, . . . 100.n) über ein Bussystem (BUS) mit einer Überwachungseinheit (ÜE) verbunden sind, über das die Meßergebnisse der Strö mungsmeßeinrichtungen mit Mikrobrückenluftstrom sensor (100.1, . . . 100.n) übertragbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Meßergebnisse der Strömungsmeßeinrichtungen
mit Mikrobrückenluftstromsensor (100.1, . . . 100.n)
mit einem Kontrollrechner mit einer zugeteilten
Adresse abfragbar sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Adressen für Strömungsmeßeinrich
tungen mit Mikrobrückenluftstromsensor (100.1, . . . 100.n)
in Steckplätzen (101.1, . . . 101.n) fest
eingegeben sind.
4. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1
bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse
(16; 17) der Strömungsmeßeinrichtungen mit Mikro
brückenluftstromsensor (100.1, . . . 100.n) durch die
Rückwand des Bussystems (BUS) geführt sind.
5. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1
bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Bus eine
Adreßcodierung (28) für eine Kaskadierung von 1 bis
8 einstellbar zugeordnet ist.
6. Strömungsmeßeinrichtung mit
- - einem Mikrobrückenluftstromsensor (12),
- - zwei Anschlußbereichen (13.1, 13.2) und
- - Strömungskanälen (14.1, 14.2, 15), durch die die Druckluft über die Anschlußbereiche (13.1, 13.2) hindurchströmt und mit Hilfe des Mikrobrückenluft stromsensors (12) eine Strömungsmessung in Druck luftanlagen durchführbar ist, dadurch gekennzeichnet,
- - daß die zwei Anschlußbereiche als sich gegenüber liegende Luftverteilungsstücke (13.1; 13.2) und die Strömungskanäle als zwei Rohrverbindungsstücke (14.1; 14.2) und ein Rohrbypass (15) ausgebildet sind, wobei die Rohrverbindungsstücke (14.1; 14.2), zwischen denen der Mikrobrückenluftstromsensor (12) angeordnet ist, und der parallel zu dem Mikro brückenluftstromsensor (12) liegende Rohrbypass (15) mit den sich gegenüberliegenden Luftvertei lungsstücken (13.1; 13.2) verbunden sind, und
- - daß der Mikrobrückenluftstromsensor (12) mit einer Mikrorechnereinheit (41) verbunden ist, die
- a) mit Hilfe eines zwischen dem Mikrobrückenluft stromsensor (12) und der Mikrorechnereinheit (41) liegenden Spannungs-Zeit-Wandlers (40) eine Sensorspannung in einen digitalen Meßwert so umwandelt, daß sich ein proportionaler Zu sammenhang zwischen Sensorspannung und Meßwert ergibt,
- b) eine Korrektur des Meßwertes durch digitale Ver arbeitung mit eingespeicherten Korrekturpoly nomen und dazugehörigen Korrekturkoeffizienten vornimmt und
- c) eine Schnittstelle mit Potentialtrennung (42), die zwischen der Mikrorechnereinheit (41) und einem Bussystem (BUS) angeordnet ist, ansteuert und über sie die Meßwerte auf das Bussystem (BUS) überträgt.
7. Strömungsmeßeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Spannungs-Zeit-Wandler (40)
aus einem von der Mikrorechnereinheit (41) start
baren Integrator (40.1) und einem mit ihm verbunde
nen Komparator (40.2) besteht, womit die vom Mikro
brückenluftstromsensor (12) abgegebene Spannung wie
folgt umwandelbar ist:
- - nach dem Starten steigt die Ausgangsspannung des Integrators (40.1) an und erzeugt eine Rampenspannung,
- - der Komparator (40.2) vergleicht die Rampenspan nung mit der Sensorspannung und kippt, wenn die Rampenspannung größer als die Sensorspannung ist,
- - so daß sich ein proportionalen Verhältnis zwischen der Sensorspannung und einem Zeitfenster ergibt, welches mit dem Starten des Integrators (40.1) be ginnt und dem Kippen des Komparators (40.2) endet.
8. Strömungsmeßeinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, da
durch gekennzeichnet, daß an der Mikrorechnereinheit (41)
eine Speichereinheit (43), in der die Korrektur
koeffizienten abgespeichert sind, angeordnet ist.
9. Strömungsmeßeinrichtung nach wenigstens einem der
Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mit
der Mikrorechnereinheit (41) eine Meldeeinheit (44)
verbunden ist.
10. Strömungsmeßeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Meldeeinheit (44)
- - eine dreistellige LCD-Anzeige (3),
- - ein Alarmtastenfeld (4) und
- - eine Alarmanzeige (5) aufweist.
11. Strömungsmeßeinrichtung nach wenigstens einem der
Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die
Luftverteilungsstücke (13.1; 13.2) als F-Tüllen aus
gebildet sind.
12. Strömungsmeßeinrichtung nach wenigstens einem der
Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der
Mikrobrückenluftstromsensor (12) ein abgewandeltes
Hitzdraht-Anemometer ist, wobei im Strömungsrohr
(14.1, 14.2) jeweils ein Permalloy-Widerstand vor
und hinter einem Heizelement angeordnet und zu einer
Meßbrücke verschaltet ist.
13. Strömungsmeßeinrichtung nach wenigstens einem der
Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß
- - der Spannungs-Zeit-Wandler (40),
- - die Mikrorechnereinheit (41),
- - die Schnittstelle mit Potentialtrennung (42) und
- - die Speichereinheit (43) auf einer Sensorplatine (11) zusammengefaßt und ange ordnet sind.
14. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche i
bis 5 bzw. Strömungsmeßeinrichtung nach wenigstens
einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeich
net, daß das Bussystem ein Zwei-Draht-Bussystem
(BUS) enthält, mit dem die Meßwerte übertragbar
sind.
Priority Applications (5)
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DE19934312837 DE4312837C1 (de) | 1993-04-20 | 1993-04-20 | Vorrichtung zur Strömungsmessung in Druckluftanlagen und Strömungsmeßeinrichtung hierfür |
EP94105427A EP0621464A1 (de) | 1993-04-20 | 1994-04-08 | Vorrichtung zur Strömungsmessung in Druckluftanlagen, Strömungsmesseinrichtung und Anordnung zur Messwertübertragung zwischen Mikrobrückenluftstromsensoren und einer Überwachungseinheit hierfür |
EP99119844A EP0973016A3 (de) | 1993-04-20 | 1994-04-08 | Vorrichtung zur Messwertübertragung zwischen Sensoren und einer Überwachungseinheit |
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TR00345/94A TR28019A (tr) | 1993-04-20 | 1994-04-20 | Basincli hava tesislerinde akisin ölcülmesine mahsus tertibat, akis ölcme tertibati ve mikro köprülü hava akimi sensor'lari ile bunlara mahsus bir gözetme ünitesinin arasinda ölcüm degeri aktarilisina mahsus düzen. |
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