SE447306B - Method for measuring used or generated heat mass from of a streaming liquid or gas - Google Patents

Abstract

Method for measuring used or generated heat mass from of a streaming liquid or gas is based on sampling of flow rate information available in frequency form, as a function of differential temperature. Essential components in this procedure, which replaces methods requiring exact oscillator frequencies and data processing, include a function generator (4), temperature sensors (5,6), a differential amplifier (7), and a comparator (8), through which the sample frequency and sample size is determined. It is possible through a correlated dimensioning of the flow rate sensor (1) and the counter (10) to arbitrarily determine the measurement and control equipment in the current procedure within the boundaries allowed by the components.<IMAGE>

Description

15 20 25 30 35 447 306 Medelst föreliggande uppfinning erhålles avgörande fördelar, när det gäller de omnämnda nackdelarna. För att åstadkomma detta kännetecknas uppfinningen av det som är angivet i den kännetecknande delen av krav 1, Den viktigaste fördelen med uppfinningen kan anses vara enkel- heten i sättet och dess noggranna arbetssätt över hela funk- tionsintervallet. Vid tillämpningar enligt uppfinningen behövs inga exakta oscillatorfrekvenser och ej heller någon modulering av mätpulsen. Följaktligen kommer tillverkningskostnaderna att bli lägre och behovet av "tillsyn med regelbundna intervall minskas kraftigt. 447 306 By means of the present invention, decisive advantages are obtained with regard to the mentioned disadvantages. To achieve this, the invention is characterized by what is stated in the characterizing part of claim 1. The most important advantage of the invention can be considered to be the simplicity of the method and its precise working methods over the entire range of functions. In applications according to the invention, no exact oscillator frequencies are required, nor is any modulation of the measuring pulse. Consequently, manufacturing costs will be lower and the need for "supervision at regular intervals will be greatly reduced.

Uppfinningen beskrives i det följande i detalj och med hänvis- ning till bifogade ritningar.The invention is described in the following in detail and with reference to the accompanying drawings.

Fig. 1 visar i form av ett blockschema en tillämpning av sättet enligt uppfinningen.Fig. 1 shows in the form of a block diagram an application of the method according to the invention.

I fig. 2 - 6 visas kurvformer och pulstàg, som är typiska för tillämpningen.Figures 2 to 6 show curve shapes and pulse trains, which are typical of the application.

En av de fördelaktiga tillämpningarna av sättet enligt upp- finningen är en konsumtionsmätare för termisk energi avsedd för en enskild lägenhet i en byggnad, försedd med vattenburen centralvärme. Ett funktionellt blockschema av denna mätanord- ning visas i fig. 1.One of the advantageous applications of the method according to the invention is a consumption meter for thermal energy intended for an individual apartment in a building, equipped with water-borne central heating. A functional block diagram of this measuring device is shown in Fig. 1.

Det är möjligt att såsom flödesavkännare 1 använda den våta komponenten i en varmvattenmängdsmätare av standardtyp, på vilken axiellt är monterad en på lämpligt sätt spârförsedd lässkiva 2 och vid vilken är anordnad en optoelektronisk läs- gaffel 3, varvid ur läsgaffeln 3 kan tagas ett antal pulser, som är direkt proportionellt mot flödeshastigheten (fig. 2).It is possible to use as a flow sensor 1 the wet component in a standard hot water flow meter, on which a suitably grooved reading disc 2 is mounted axially and in which an optoelectronic reading fork 3 is arranged, whereby a number of pulses can be taken from the reading fork 3. , which is directly proportional to the flow rate (Fig. 2).

Som funktionsgenerator 4 användes en triangelpulsgenerator, där frekvens och amplitud är fritt valbara inom vida gränser (fig. 3). Informationen från temperaturgivarna 5, 6 förstärkas 10 15 20 25 30 35 3 447 306 medelst en differentialförstärkare 7, så att den maximala skillnadstemperaturen svarar mot toppspänningen för triangel- _ vâqsgeneratorn och en skillnadstemperatur 0 är ekvivalent med minimispänningen i triangelvâgsmaæratorn 4. När de spänningar som erhålles från differentialförstärkaren 7 och från triangel- vàqsqeneratorn 4 ledes till komparatorn 8, blir det möjligt att uttaga ur samplingsfrekvensen, som bestämmes av triangel- våasqaæraüxza 4, en kvotandel, som är direkt proportionell mot skillnadstemperaturen (fig. 4), genom vilken grindkretsen 9 styres. I fig. 3 har den räta linje som representerar skill- nadstemperaturen blivit överlagd på triangelvâgen för att illustrera operationssättet hos komparatorn 8.As function generator 4, a triangular pulse generator is used, where frequency and amplitude are freely selectable within wide limits (Fig. 3). The information from the temperature sensors 5, 6 is amplified by means of a differential amplifier 7, so that the maximum difference temperature corresponds to the peak voltage of the triangle wave generator and a difference temperature 0 is equivalent to the minimum voltage in the triangle wave generator 4. When the voltages obtained from the differential amplifier 7 and from the triangle wave generator 4 is led to the comparator 8, it becomes possible to extract from the sampling frequency, which is determined by the triangle wave axis 4, a ratio which is directly proportional to the difference temperature (Fig. 4), through which the gate circuit 9 controlled. In Fig. 3, the straight line representing the difference temperature has been overlaid on the triangle wave to illustrate the mode of operation of the comparator 8.

Grindkretsen 9 mottar flödesinformationen från läsgaffeln 3 till räknarenheten 10 i form av samplingar, som"är direkt proportionella mot värmekvantiteten (fig. 5). Dekadräknare kan exempelvis användas för räknarenheten 10.The gate circuit 9 receives the flow information from the reading fork 3 to the counter unit 10 in the form of samples which are "directly proportional to the quantity of heat" (Fig. 5). Decade counters can be used for the counter unit 10, for example.

När antalet pulser, motsvarande en termisk enhet, har full- bordats, avger räknarenheten 10 en puls (fig. 6) till en elekt- romekanisk pulsräknare 11, från vilken den konsumerade värme- kvantiteten är avläsbar; under samma puls nollställes räknar- enheten 10, varefter operationen fortsätter på samma sätt som ovan beskrivits.When the number of pulses, corresponding to a thermal unit, has been completed, the counter unit 10 emits a pulse (Fig. 6) to an electromechanical pulse counter 11, from which the consumed heat quantity is readable; during the same pulse, the counter unit 10 is reset, after which the operation continues in the same manner as described above.

En av temperaturgivarna är installerad i den rörledning, som går in i lägenheten, och den andra temperaturgivaren är till- sammans med flödeshastighetsgivaren monterad i den rörledning som går ut från lägenheten.One of the temperature sensors is installed in the pipeline that enters the apartment, and the other temperature sensor is mounted together with the flow rate sensor in the pipeline that exits the apartment.

Det är väsentligt, när det gäller dimensioneringen av lässkivan 2 och räknarenheten 10 i förhållande till varandra, att när skillnadstemperaturen är noll, flödeshastighetsinformationen ej släppes igenom grindkretsen 9 till räknaren 10, och då skillnadstemperaturen är vid det utvalda maximum, alla flödes- hastighetspulser passerar genom grindkretsen 9.It is essential, with respect to the dimensioning of the reading disk 2 and the counter unit 10 relative to each other, that when the difference temperature is zero, the flow rate information is not passed through the gate circuit 9 to the counter 10, and when the difference temperature is at the selected maximum, all flow rate pulses pass through gate circuit 9.

Som konsekvens av det ovan sagda kan följande ekvation härledas för att representera proceduren enligt uppfinningen: .........._ 10 15 20 25 30 447 306 4 Q Z 1 2 X a QX = värmekvantitet, i önskade X Aítmax nx enheter ' t1 - tz = temperaturskillnad ¿¿tmax = vald maximal skillnadstempe- n = a Å X ratur X Qmax na = antal pulser från flödeshastig- hetsavkännaren nx = antal pulser per ental av öns- Vafvïd kad värmekvantitetsenhet a = antal pulser från flödeshastig- hetsavkännaren per fluidenhet t _ t n Q x = kvoten mellan 1 kilokalori och QX ~ 1 2 X a X max önskad termisk enhet êtmax a IX Qmax = maximal värmekvantitet per fluidenhet (notera Åïtmax) Det bör särskilt noteras att vid proceduren enligt uppfinningen en av de tvâ temperaturgivarna 5, 6 kan utbytas mot något annat slag av referens, i vilket fall värmekvantiteten kommer att stå i relation till den valda referensen. Det bör även noteras att det är möjligt att genom att ändra kurvformen för spänningen från funktionsgeneratorn 4, modifiera skalan så att den exempel- vis blir icke-linjär. Även för övrigt är det lämpligt att lägga märke till att pro- ceduren enligt uppfinningen ovan bara presenterats med hänvis- ning till ett fördelaktigt utföringsexempel därav. Därmed avses emellertid ej att på något sätt begränsa proceduren till att avse bara detta särskilda exempel, och en mångfald tillämpning- ar är tänkbara inom ramen för uppfinningstanken, som definieras i de nedan följande patentkraven.As a consequence of the above, the following equation can be derived to represent the procedure according to the invention: .........._ 10 15 20 25 30 447 306 4 QZ 1 2 X a QX = quantity of heat, in desired X Aítmax nx units' t1 - tz = temperature difference ¿¿tmax = selected maximum difference temperature n = a Å X rature X Qmax na = number of pulses from the flow rate sensor nx = number of pulses per singular of desired heat quantity unit a = number of pulses from flow rate sensor The heat sensor per fluid unit t _ tn Q x = the ratio between 1 kilocalorie and QX ~ 1 2 X a X max desired thermal unit êtmax a IX Qmax = maximum heat quantity per fluid unit (note Åïtmax) It should be noted in particular that in the procedure according to the invention one of the the two temperature sensors 5, 6 can be exchanged for some other kind of reference, in which case the heat quantity will be in relation to the selected reference. It should also be noted that it is possible, by changing the waveform of the voltage from the function generator 4, to modify the scale so that it becomes non-linear, for example. It is also otherwise appropriate to note that the procedure according to the invention above has only been presented with reference to an advantageous embodiment thereof. However, this is not intended to limit the procedure in any way to this particular example only, and a variety of applications are conceivable within the scope of the inventive concept, which is defined in the following claims.

Claims (5)

10 15 20 25 30 35 447 306 Patentkrav10 15 20 25 30 35 447 306 Patent claims 1. Sätt för mätning av förbrukad eller alstrad värmemängd ur en strömmande vätska eller gas, varvid för detektering av den strömmande mängden användes ett antal pulser, som är direkt proportionellt mot flödeshastigheten, och temperaturen mätes på den ingående ledningen och den utgående ledningen för vär- memängdsobjektet, som är föremål för mätning, k ä n n e - t e c k n a t av att flödeshastighetsinformationen i frek- vensform erhålles som en flödessignal från en flödeshastig- hetsavkännare (1), och med en funktionsgenerator (4) åstad- kommes både en samplingsfrekvens och en variabel referens för en komparators (8) första ingång, på vars andra ingång verkar en spänning, som är proportionell mot temperaturskillnaden i mätobjektet, varvid komparatorns (8) utsignal och nämnda flö- dessignal ledes till en grindkrets (9), vars utgång levererar styrpulser som utgör en direkt mot värmemängden proportionell signal.A method of measuring the amount of heat consumed or generated from a flowing liquid or gas, wherein a number of pulses directly proportional to the flow rate is used to detect the flow rate, and the temperature is measured on the input line and the output line for heat flow. The quantity object, which is the subject of measurement, is characterized in that the flow rate information in frequency form is obtained as a flow signal from a flow rate sensor (1), and with a function generator (4) both a sampling frequency and a variable frequency are provided. for the first input of a comparator (8), at the second input of which a voltage acting is proportional to the temperature difference in the measuring object, the output signal of the comparator (8) and said flow signal being led to a gate circuit (9), the output of which supplies control pulses a signal directly proportional to the amount of heat. 2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att som funktionsgenerator (4) användes en triangelpulsgenerator och temperaturen mätes med givare (5, 6), varvid informationen från dessa förstärkes med en differentialförstärkare (7), exempelvis så att den maximala skillnadstemperaturen svarar mot toppspänningen hos triangelvågsgeneratorn (4) och skill- nadstemperaturen noll är ekvivalent med minimispänningen hos triangelvâggeneratorn (4).Method according to Claim 1, characterized in that a triangle pulse generator is used as the function generator (4) and the temperature is measured with sensors (5, 6), the information from these being amplified by a differential amplifier (7), for example so that the maximum difference temperature corresponds against the peak voltage of the triangle wave generator (4) and the difference temperature zero is equivalent to the minimum voltage of the triangle wave generator (4). 3. Sätt enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att flödeshastighetssamplingsinformationen, som erhålles från en grindkrets (9), användes som samplingar, vilka är direkt proportionella mot värmekvantiteten, för att tjäna som styr- pulser till en räknarenhet (10).3. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the flow rate sampling information obtained from a gate circuit (9) is used as samples, which are directly proportional to the quantity of heat, to serve as control pulses to a counter unit (10). 4. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att en av de två temperaturgivarna (5, 6) kan utbytas mot en annan re- ferens, varvid värmekvantiteten erhålles i relation till den valda referensen. 447 306 .Ä 64. A method according to claim 1, characterized in that one of the two temperature sensors (5, 6) can be exchanged for another reference, the heat quantity being obtained in relation to the selected reference. 447 306 .Ä 6 5. Sättenligtkrav 3, kännetecknatavattvid skalsättningen mellan flödeshastighetsavkännaren (1) och räk- narenheten (10) utgångskvantiteten eller styrpulsen kan god- tyckligt väljas.Method according to claim 3, characterized in that the output quantity or control pulse can be arbitrarily selected during the scaling between the flow rate sensor (1) and the counter unit (10).