ITMI961985A1 - Dispositivo e procedimento atti alla regolazione della temperatura di una resistenza di misurazione rilevante la portata di un fluido che - Google Patents

Description

Descrizione

Stato dell'arte

L'invenzione concerne un dispositivo ed un prò cedimento atti alla regolazione della temperatura di una resistenza di misurazione rilevante la portata di un fluido che passa, specialmente di una pellico la calda di un misuratore della massa d'aria di un motore endotermico, cui viene addotta una corrente riscaldante, regolata, per produrre una temperatura più alta rispetto al fluido che passa.

Per determinare la portata di un fluido che pas sa, per esempio la massa d'aria aspirata da un moto re endotermico, vengono abitualmente utilizzate resi stenze di misurazione a temperatura regolata, che vengono raffreddate dal fluido che le lambisce, quin di per esempio dall'aria che le lambisce. La resistenza di misurazione è in proposito abitualmente parte di un circuito elettrico a ponte, venendo essa regolata su una temperatura di funzionamento costan te tramite una corrente elettrica. La corrente di ri scaldamento necessaria per mantenere costante la tem peratura è una grandezza per il fluido che passa, a titolo di esempio per la massa d'aria aspirata dal motore .

In funzione della massa d'aria rilevata nell'ap parecchio che pilota il motore endotermico vengono determinati i segnali pilota necessari per la regola zione ottimale dell'accensione o dell'iniezione.

Dal documento DE-OS 3938 286 sono noti procedi menti e dispositivi atti alla determinazione della portata di una massa fluida che passa, nei quali la regolazione della temperatura della resistenza di mi surazione ha luogo con l'ausilio di un microcontrol ler. A questo microcontroller vengono addotti una tensione di uscita del sensore, una tensione di rife rimento dipendente dalla temperatura, nonché la ten sione di alimentazione. Tenendo conto di queste ten sioni-, il microcontroller genera segnali di attivazione per un transistore di commutazione, che regola la corrente effettiva passante attraverso la resistenza riscaldante, inoltrando alla resistenza riscaldante la tensione di alimentazione in un rappor to di emissione variabile. Dai valori del rapporto di emissione il microcontroller determina il valore del fluido che passa, per esempio la massa d'aria aspirata da un motore endotermico.

Vantaggi dell'invenzione

Il dispositivo di cui all'invenzione ed il prò cedimento di cui all'invenzione, aventi le caratteri stiche citate nella rivendicazione principale, hanno il vantaggio, rispetto a quanto noto, che la regola zione della temperatura è molto flessibile e che può aver luogo in maniera semplice un adattamento dei pa rametri del circuito di regolazione, laddove è anche attuabile una regolazione di adattamento. In proposi to è particolarmente vantaggioso il fatto che eventuali imprecisioni del sensore possono essere corret te nel calcolatore stesso con l'ausilio di correzio ni del campo caratteristico. Per effetto dell'elabo razione di cui all'invenzione, in un proprio calcola tore, per esempio un microcomputer, delle tensioni rilevanti ai fini del sensore viene sgravato un appa recchio pilota che segue, il quale dai dati di porta ta rilevati estrapola parametri pilota per un motore endotermico .

Questi vantaggi vengono conseguiti per effetto di un dispositivo e di un procedimento atti alla re golazione della temperatura di una resistenza di mi surazione che rileva la portata di un fluido che pas sa, aventi le caratteristiche della rivendicazione 1. In proposito, la resistenza di misurazione riscal dabile è parte integrante di un circuito a ponte che costituisce il sensore propriamente detto. Questa re sistenza di misurazione viene riscaldata da una resi stenza di riscaldamento. A quest'ultima viene addot ta una corrente riscaldante, regolata, per produrre un surplus di temperatura. La regolazione di questa corrente riscaldante viene effettuata con l'ausilio di un calcolatore, cui vengono addotte tensioni rile vanti ai fini del sensore, a titolo di esempio una tensione di regolazione ricavata dalla tensione del sensore, una tensione della temperatura nonché una tensione caratterizzante la tensione di alimentazio ne. Sulla base di queste tensioni, il calcolatore as sociato al sensore forma uno scostamento di regolazione, in relazione al quale ha luogo la regolazione propriamente detta della corrente riscaldante.

Altri vantaggi dell'invenzione vengono consegui ti con l'ausilio dei provvedimenti indicati nelle ri vendicazioni subordinate.

Disegno

Un esempio di realizzazione dell'invenzione è rappresentato nell'unica figura del disegno e viene illustrato più in dettaglio nella descrizione che se gue.

Descrizione dell'esempio di realizzazione

Nella figura è rappresentato un misuratore di massa d'aria, nel quale l'elemento sensore propriamente detto comprende una combinazione di resistenze che nella maniera usuale è cablata sotto forma di ponte di wheatstone. In particolare queste sono le resistenze RI e R2 nonché la resistenza RS e la resi stenza RT, laddove la resistenza RS viene portata al la temperatura del filamento con l'ausilio della re sistenza riscaldante RH disposta nello spazio immediatamente vicino. La resistenza RT determina la tem peratura dell'aria aspirata rispettivamente del fluì do che passa, cui essa viene esposta. I valori di re sistenza delle due resistenze RS e RT sono dipenden ti dalla temperatura.

Il circuito a ponte delle resistenze RI, R2, RS, RT si trova tra una tensione di riferimento Uref e la massa. La tensione di riferimento viene stabilizzata con l'ausilio di un diodo Zener DI. La resi stenza riscaldante RH può essere collegata attraver so l'interruttore SI con la tensione della batteria UB, laddove l'apertura o chiusura dell'interruttore SI viene attuata dal microcomputer MC in una maniera che più oltre verrà ancora illustrata. L'altro lato della resistenza RH è a massa.

Il lato di alimentazione della resistenza riscaldante RH è collegato con la massa attraverso due resistenze R5, R6. Tra le resistenze R5 e R6 può es sere derivata una tensione UB' che, dimensionando op portunamente le resistenze R5, R6, corrisponderà am piamente alla tensione della batteria UB. Tenendo conto dei valori delle resistenze R5 e R6 si può eventualmente determinare l'esatta relazione tra UB e UB'.

La tensione del sensore è contrassegnata con US. Essa viene derivata tra la resistenza RI e la re sistenza RS ed attraverso una resistenza R3 viene portata sull'ingresso invertitore di un amplificato re operativo OPV, la cui uscita è collegata parimen ti con l'ingresso invertitore attraverso un'altra re sistenza R4. All'ingresso non invertitore dell'ampli ficatore operativo OPV viene addotta una tensione UT che viene derivata tra la resistenza R2 e la resistenza RT. Questa tensione UT è dipendente dalla tem peratura dell'aria aspirata, dato che il valore del la resistenza RT varia in funzione della temperatura di quest'aria.

All'uscita dell'amplificatore operativo OPV si ha una tensione UR che, allo stesso modo delle tensioni UT ed UB, viene addotta al microcomputer MC at traverso un convertitore analogico-digitale A/D. Dal le tensioni UR ed UT questo ricava lo scostamento di regolazione delta UR, che viene addotto al regolato re RE allo stesso modo della tensione UB, tensione di cui si tiene contemporaneamente conto nel regola tore per la correzione della tensione nella batteria Il regolatore RE può essere configurato in qua lità di regolatore P, PI, PID od altri. Esso fornisce da un lato un segnale di attivazione per l'inter ruttore SI e dall'altro lato fornisce valori per la massa d'aria LM aspirata. Dato che anche la tensione UT, che è una grandezza per la temperatura del fluì do che passa, viene fatta passare attraverso il microcomputer UC, su un'uscita del microcomputer MC è anche disponibile il valore della temperatura per esempio dell'aria aspirata.

Con la disposizione circuitale rispettivamente di elaborazione rappresentata nella figura è attuabi le il procedimento di cui all'invenzione per la rego lazione della temperatura. La modalità di funzionamento viene spiegata in appresso:

la resistenza RS viene riscaldata in maniera preassegnabile attraverso la resistenza riscaldante RH. La resistenza RS viene riscaldata in funzione dell'aria che la lambisce. Si forma in ultima anali si la tensione del sensore RS che nel seguito deve essere elaborata. Se la tensione del sensore US vie ne inviata all'ingresso invertitore dell'amplifica tore HPV e la tensione UT, misurata con l'ausilio della resistenza RT e dipendente dalla temperatura dell'aria aspirata, viene inviata sull'altro ingres so dell'amplificatore operativo OPV, sull'uscita del l'amplificatore operativo OPV si forma la tensione UR = UT v x (UT - US), laddove il fattore v è ugua le al rapporto R4/R3 delle resistenze e corrisponde al guadagno dell'amplificatore operativo.

Le tensioni UR, UT ed UB vengono convertite in valori digitali nel convertitore analogico/digitale A/D, i valori digitali ottenuti vengono elaborati nel microcomputer MC. Si svolgono in proposito opera zioni di calcolo che vengono effettuate con l'ausilio di idonei programmi di calcolo. Una prima opera zione di calcolo consiste nel fatto che dalla tensio ne UR viene sottratta la tensione UT. Nella figura ciò è rappresentato sotto forma di punto somma SUM. Si ottiene come risultato lo scostamento di regolazione delta UR, laddove vale UR - UT = delta UR = v x (UT - US). Questo scostamento di regolazione può essere influenzato variando la potenza riscaldante.

Se si desidera una modesta precisione del convertitore analogico/digitale, ciò può essere compen sato adeguando corrispondentemente il guadagno dell' amplificatore operativo OPV. Lo scostamento di rego lazione delta UR ottenuto viene utilizzato in quali tà di grandezza di ingresso per il regolatore REG. Questo regolatore digitale REG può essere struttura to in maniera arbitraria. Può trattarsi, come già detto, di un regolatore P, PI, PID, eccetera. I para metri del regolatore possono fondamentalmente anche essere variati a seconda del punto di lavoro, così da ottenere una regolazione di adattamento. La gran dezza pilota che viene emessa dal regolatore REG e che aziona l'interruttore SI è di preferenza un segnale pulsante, modulato, in caso di riscaldamento indiretto, quindi nel caso del riscaldamento, rappre sentato nella figura, per mezzo di una resistenza di riscaldamento RH che riscalda la resistenza RS. L'in terruttore SI è a titolo di esempio un transistore, il cui ramo collettore-emettitore è situato tra la tensione della batteria e la resistenza di riscalda mento e la cui base viene attivata dal regolatore REG.

Secondo il presente esempio di regolazione la resistenza di riscaldamento RH viene alimentata con una tensione cadenzata, il cui livello è dipendente dall'alimentazione. La tensione stessa è in proposi to contrassegnata con UB. L'informazione riguardo al livello della tensione di alimentazione UB arriva nel microcomputer MC attraverso il percorso R5, R6 nonché il relativo ingresso del convertitore A/D. Es sa può essere utilizzata per la correzione delle mas se d'aria rilevate. Il segnale corretto viene inoltrato dal microcomputer MC. Ulteriori correzioni eventualmente necessaria sono possibili nel microcom puter stesso a seconda delle necessità. Il segnale di uscita fornito dal microcomputer, che rappresenta la massa d'aria aspirata LM, viene a titolo di esem pio messo a disposizione dell'apparecchio pilota di un motore endotermico, che da ciò ricava segnali pi Iota necessari per pilotare il motore endotermico.

Dalla tensione UT, che dopo la conversione ana logica/digitale nel microcomputer è presente sotto forma di segnale digitale, può essere estrapolato l' informazione riguardo alla temperatura dell'aria aspirata TL. Dal computer essa può essere inoltrata all'esterno e sarà allora parimenti a disposizione per il seguente apparecchio pilota.

La regolazione dovrà lavorare in caso normale in modo che lo scostamento di regolazione delta UR diventi zero. Dalla relazione summenzionata per del ta UR si otterrà allora la condizione di equilibrio del ponte per anemometro a temperatura costante, per la quale vale:

delta UR = 0 - US = UT

Utilizzando un convertitore analogico/digitale con risoluzione molto alta, il guadagno può essere reso corrispondentemente basso. Può allora essere realizzato un bilanciamento nel senso che delta UR non viene impostato su zero, bensì su uno scostamen to del circuito di regolazione selezionabile a secon da del caso. Ciò vale anche quando non viene utiliz zato un convertitore A/D con risoluzione molto alta, quando tuttavia può essere presupposto che i pararne tri dell'interruttore non si disperdono eccessivamen te. In entrambi i casi può essere impostato uno sco stamento del circuito di regolazione regolabile secondo necessità, per il quale vale:

delta UR = costante - US = UT costante/v

In seguito a ciò è definito un bilanciamento del software, vale a dire che le tolleranze dei com ponenti del circuito rispettivamente del sensore pos sono essere eliminate nel bilanciamento finale mediante la programmazione di una cella di memoria. Questa cella di memoria è parte integrante del micro computer MC.

Claims (1)

1. Rivendicazioni 1.- Dispositivo e procedimento atti alla regola zione della temperatura di una resistenza di misura zione rilevante la portata di un fluido che passa, specialmente di una pellicola calda di un misuratore della massa d'aria di un motore endotermico, cui vie ne addotta una corrente riscaldante, regolata, per produrre un surplus di temperatura, laddove la rego lazione della corrente riscaldante viene effettuata per mezzo di un calcolatore, al quale vengono addot te tensioni rilevanti ai fini del sensore, caratteri zzati dal fatto che una delle tensioni rilevanti ai fini del sensore è la tensione (UR) che si forma sul l'uscita di un'amplificatore operativo (OPV), ad un cui ingresso viene addotta la tensione del sensore (US) ed al cui altro ingresso viene addotta una ten sione (UT) che dipende dalla temperatura del fluido che passa, e dal fatto che il calcolatore (MC) deter mina dalle tensioni (UR e KT) lo scostamento di rego lazione (delta UR). 2.- Dispositivo e procedimento secondo la riven dicazione 1, caratterizzati dal fatto che il microcomputer (MC) comprende un regolatore digitale (REG), al quale viene addotto lo scostamento di regolazione (delta UR) ed il quale, corrispondentemente allo sco stamento di regolazione (delta UR), influenza l'ali mentazione della tensione per la resistenza di riscaldamento (RE) e fornisce un segnale che corrispon de alla rilevata massa d'aria aspirata. 3 .- Dispositivo e procedimento secondo la riven dicazione 1 oppure 2, caratterizzati dal fatto che la regolazione della corrente riscaldante ha luogo in modo che lo scostamento di regolazione (delta UR) diventi zero. 4.- Dispositivo e procedimento secondo la riven dicazione 1 oppure 2, caratterizzati dal fatto che la regolazione ha luogo in modo che lo scostamento del circuito di regolazione (delta UR) assuma un va lore costante, selezionabile. 5.- Dispositivo e procedimento secondo una del le rivendicazioni che precedono, caratterizzati dal fatto che al calcolatore (MC) viene addotta la tensione della batteria (UB) e dal fatto che il regola tore (REG) effettua una correzione della tensione della batteria. 6 .- Dispositivo e procedimento secondo una del le rivendicazioni che precedono, caratterizzati dal fatto che il calcolatore (MC) calcola la temperatura dalla tensione (UT), che dipende dalla temperatura del fluido che passa, e la inoltra verso l'esterno.