CH619785A5

CH619785A5 - Electronic maximum-demand meter

Info

Publication number: CH619785A5
Application number: CH661477A
Authority: CH
Inventors: Artur Dr Ing Seibt; Omer Viane
Original assignee: Heliowatt Werke
Priority date: 1976-07-08
Filing date: 1977-05-26
Publication date: 1980-10-15
Also published as: FR2357904B2; DK127377A; NL7703781A; IE45755L; FR2357904A2; IE45755B1; GB1524795A; DE2630969B2; BE855801R; DE2630969A1; IT1114629B

Description

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Mangel der nichtflüchtigen Speicher durch geeignete Schalt- bzw. Programm-Massnahmen zu beheben.

3

619 785

Durch die in den kennzeichnenden Teilen des Patentanspruchs 1 dargestellte Erfindung ist diese Aufgabe gelöst. Sie wird nachfolgend beispielsweise näher erläutert.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird das an sich bekannte Verfahren der Speicher-Wiederauffrischung verwen- 5 det. Hierbei wird der Speicherinhalt insgesamt oder in bestimmten Teilen regelmässig ausgelesen und neu eingeschrieben. Wird diese Wiederauffrischung in Abständen vorgenommen, die klein gegen die minimale garantierte Speicherzeit sind, so kann dadurch eine einmal eingeschriebene Information beliebig lange 10 aufbewahrt werden, wenn zwei Voraussetzungen erfüllt sind:

1. Das Gerät, das den beschriebenen nichtflüchtigen Speicher enthält, darf nie länger, als es der minimalen garantierten Speicherzeit entspricht, ohne Stromversorgung bleiben.

2. Die gespeicherten Daten müssen jederzeit überprüfbar 15 sein, d.h. auch der Teil des Speicherinhaltes, der nur der anwendungsspezifischen Programmierung dient, sollte zweckmässig auf der vorhandenen Anzeige dargestellt werden können.

Die anwendungsbezogene Programmierung wird zweckmässig entweder im Prüffeld des Herstellers oder in der Prüfstelle 20 des Anwenders vorgenommen. So ist es z.B. auch jederzeit möglich, ein Gerät für einen anderen Einsatzort neu zu programmieren, während bei den bekannten mechanischen Geräten hierzu zeitraubende und teure, von Fachleuten auszuführende Umbauarbeiten notwendig sind. Zum Zweck der Pro- 25 grammierung wird für einen bestimmten Gerätetyp ein Programmiergerät erstellt, das z.B. über eine Steckverbindung mit dem elektronischen Teil des Maximumzählers verbunden wird. An diesem Programmiergerät können dann die einzuspeichernden Werte von Hand eingestellt und dann mittels eines Spei- 30 cherbefehls in den nichtflüchtigen Speicher des Maximumzählers eingeschrieben werden; selbstverständlich sind auch häufig wiederkehrende Programmierungen auf geeigneten bekannten Datenträgern (Lochstreifen, Magnetband, Magnetkarte usw.) speicherbar und in entsprechend kürzerer Zeit einzugeben. 35 Nach der Programmierung gibt der Maximumzähler aufgrund eines entsprechenden Computerprogrammes entweder die soeben eingespeicherten Werte zur Kontrolle an das Programmiergerät zurück und löst dort bei Nichtübereinstimmung ein Alarmsignal aus, oder es werden die programmierten Werte 40 auch auf der Anzeige des Maximumzählers der Reihe nach wiedergegeben und optisch auf ihre Richtigkeit überprüft.

Wie im erwähnten Patent dargelegt ist, läuft der Computer bei jeder Netzwiederkehr bei einem definierten Programmpunkt an und liest als erstes den Inhalt des nichtflüchtigen 45 Speichers teilweise oder ganz aus und überträgt bzw. kopiert ihn, soweit er ihn benötigt, in seinem eigenen Schreib-Lese-Speicher (RAM).

Bei Verwendung des hier vorgeschlagenen Verfahrens der so regelmässigen Wiederauffrischung des nichtflüchtigen Speichers ist es möglich, alle Daten, die bei einem Netzausfall zu retten sind, nicht erst bei Netzausfall, sondern schon vorher, sobald sie verfügbar bzw. errechnet sind, einzuschreiben. Bei einem Maximumzähler wird z.B. der aktuelle Stand des Monatsmaximums 55

am Ende jeder Messperiode neu eingeschrieben. Trotz der begrenzten Zahl von Schreibzyklen ist dieses Verfahren durchführbar, zumal es in der Praxis nicht vorkommen wird, dass das Monatsmaximum bei jeder Messperiode erhöht wird, so dass die tatsächliche Zahl der auszuführenden Schreiboperationen bedeutend kleiner als die theoretische ausfallen würde.

Da jeder Schreiboperation ein Löschvorgang vorausgehen muss, ist es im Prinzip gleich, ob man beim Einschreiben nur einzelne Werte oder den gesamten Speicherinhalt schreibt. Dies hängt von der Konzeption des nichtflüchtigen Speichers ab; bei bekannten MNOS-Speichern ist es z.B. möglich, einzelne Blöcke zu je 4 Worten zu 4 Bit zu adressieren, d.h. zu lesen oder zu löschen und zu schreiben.

Verwendet der Maximumzähler als Kumulativzählerwerk ein mechanisches Zählwerk, in das am Monatsende das jeweilige Monatsmaximum nur mit einer bestimmten maximalen Zählfrequenz hineingezählt werden kann, so kann ein solcher Übertrag mehrere Minuten dauern. Fällt während des Übertragens das Netz aus, so muss festgehalten werden, wie viele Impulse bereits eingezählt wurden. Es ist zweckmässig, hierzu den nichtflüchtigen Speicher mitzubenützen, indem während des Einzählens der gespeicherte Monatsmaximumwert fortlaufend dekrementiert wird. Da hierbei die Gefahr besteht, dass die zulässige Zahl der Schreibzyklen erreicht oder gar überschritten würde, ist das Computerprogramm so auszuführen, dass z.B. nur jeder zehnte Zählimpuls aus dem nichtflüchtigen Speicher ausgezählt wird, so dass also die Zahl der erforderlichen Lösch- und Schreiboperationen auf ein Zehntel herabgesetzt wird. Ein zusätzliches Statuszeichen (Bit) wird bei Beginn des Übertrags in den nichtflüchtigen Speicher gesetzt und nach Vollendung wieder gelöscht. Es teilt dem Computer bei Netzwiederkehr nach einem gegebenenfalls eintretenden Netzausfall den Betriebszustand mit, der vor dem Ausfall bestand.

Im genannten Patent ist beschrieben, dass sich der Maximumzähler selbsttätig zurückstellen kann, d.h. es ist mittels anwendungsbezogener Programmierung ein Zeitraum vorgebbar, nach dessen Ablauf der Maximumzähler eine Rückstellung auslöst. Hierbei sind Zeiten von 30 Tagen bis zu einem Jahr üblich. Der akute Stand dieses Zeitzählers, der im allgemeinen Tage zählt, muss bei Netzausfall ebenfalls gespeichert werden, damit sich der elektronische Maximumzähler ebenso verhält wie die bekannten mechanischen; er wird dann nach Netzwiederkehr immer vom gespeicherten Zählwerkstand weiterzählen.

Der im Maximumzähler vorhandene Computer ist meistens für das Ausrechnen von Rundsteuerbefehlen verwendbar,

wobei die anwendespezifische Programmierung im nichtflüchtigen Speicher enthalten ist. Da es verschiedene Rundsteuersysteme gibt und auch die Kombinationsmöglichkeiten für Rundsteuerbefehle zahlreich sind, ist es zweckmässig, das Verfahren der indirekten Adressierung zu verwenden, d.h. im Programmspeicher des Computers alle Möglichkeiten vorzusehen und vom nichtflüchtigen Speicher aus nur bestimmte Programmteile anwendespezifisch auszuwählen. Dort ist also nur eine Kodierung für die Art des Rundsteuersystems und eine Kodierung für den Rundsteuerbefehl selbst zu speichern.

C

Claims

619 785

2

PATENTANSPRÜCHE

1. Elektrischer Maximumzähler, enthaltend einen Kilowattstundenzähler und ein Maximumwerk, das einen Mikrocomputer mit nichtflüchtigem Speicher aufweist, dessen Mikrocomputer durch externe Kodierstecker gesteuert ist und der vor Netzausfall, veranlasst durch ein Netzausfallsignal, die Zahlen- und Logikzustandswerte in den Speicher überträgt mit einer Ausgabeeinrichtung für die Augenblicks- und Monatsmaxima in Form digitaler oder analoger Zahlenwerte, dadurch gekennzeichnet, dass der Inhalt des nichtflüchtigen Speichers regelmässig wieder aufgefrischt wird, dass der Wert des Monatsmaximums am Ende jeder Messperiode oder bei Netzausfall in den nichtflüchtigen Speicher eingeschrieben wird, sofern er grösser als der bereits gespeicherte Wert ist, dass zur automatischen Rückstellung des Maximumzählers ein Zeitzähler vorgesehen ist, dessen aktueller Stand ebenfalls im nichtflüchtigen Speicher entweder zu bestimmten Zeiten oder bei Netzausfall festgehalten ist, und dass nach Wiederkehr der Netzspannung der Mikrocomputer des Maximumzählers - von einem vorgegebenen Programmpunkt beginnend - wieder anläuft und zuerst den Inhalt des nichtflüchtigen Speichers ausliest.
2. Elektronischer Maximumzähler nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch paralleles Mitzählen der Übertragungsimpulse des Monatsmaximums durch den nichtflüchtigen Speicher auch bei einem Netzausfall während des relativ langen Obertragungszeitraumes der unmittelbar gültige Zählerstand festgehalten ist.
3. Elektronischer Maximumzähler nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass nur jeder zehnte Übertragungsimpuls einen Schreibbefehl im nichtflüchtigen Speicher auslöst.
4. Elektronischer Maximumzähler nach den Patentansprüchen 1,2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu den Übertragungsimpulsen ein Statuszeichen zur Kennzeichnung der Monatsmaximaübertragung im nichtflüchtigen Speicher gesetzt wird.
5. Elektronischer Maximumzähler nach den Patentansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass je Maximumtarif dessen Monatswert und ein Statuszeichen im nichtflüchtigen Speicher enthalten sind.
6. Elektronischer Maximumzähler nach den Patentansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Unterbrechung der Übertragung in das Kumulativzählwerk Statusbits im nichtflüchtigen Speicher abgespeichert werden, die bei Netzwiederkehr dem Computer mitteilen, in welchem Betriebszustand er sich vorher befunden hatte.

20

30

Das Patent Nr. 616 509 betrifft einen elektronischen Maxi- 50 mumzähler, enthaltend einen Kilowattstundenzähler und ein Maximumwerk. Das Maximumwerk weist einen Mikrocomputer, vorzugsweise Einchip-Mikrocomputer, mit integrierten Speichern zur Auswertung der impulsförmig angebotenen Angaben über den Energieverbrauch auf, der die Augenblicks- 55 und Monatsmaxima in Form digitaler und/oder analoger Zahlenwerte für eine Anzeige- und Datenspeichereinrichtung ausgibt.

Im genannten Patent ist ein solcher elektronischer Maximumzähler beschrieben, dem zur Auswertung der impulsförmig fl() angebotenen Angaben über den Energieverbrauch, die z.B. von einem Ferraris-Messwerk kommen können, ein Einchip-Mikro-computer mit zugeordnetem nichtflüchtigem Speicher zur Verfügung steht. Dieser Mikrocomputer gibt in digitaler und/oder analoger Form Zahlenwerte aus. Bei einem Maximumzähler 65 sind dies: Augenblicksmaximum, Monatsmaximum, kumulierte Monatsmaxima sowie die Anzahl der getätigten Rückstellungen. Darüber hinaus ist der Computer in der Lage, aus den ihm zur Verfügung stehenden Eingangssignalen (Yertoauclispropor-

tionale Impulse, Netzfrequenz, evtl. aufbereitete Rundsteuerimpulse, Steuerbefehle zur Ein- und Ausschaltung der Maximummessung, Tarifumschaltbefehle usw.) sehr viele weitere Werte auszurechnen und damit eine bedeutend höhere Leistung zur Verfügung zu stellen, als dies bei mechanischen Maximumzählern möglich ist.

Im vorerwähnten Patent ist dargelegt, dass der Computer über einen nichtflüchtigen Speicher verfügt, der entweder extern angeordnet oder auf demselben Chip integriert ist. Dieser nichtflüchtige Speicher sollte die Eigenschaften eines elektrisch änderbaren Festspeichers (EaROM, Electrically alterable Read-Only Memory) haben, d.h. er sollte sich wie ein Schreib-Lese-Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) verhalten, jedoch bei Ausfall der Stromversorgung seinen Speicherinhalt bewahren. Solche Speicher sind in Form von Magnetkernspeichern bekannt ; diese kommen jedoch aus zahlreichen Gründen für die vorliegende Anwendung nicht in Frage. In Form von Halbleiterspeichern sind seit mehreren Jahren MNOS- und MAS-Spei-cher bekannt. Beide unterscheiden sich nur in der Zusammensetzung des Gate-Dielektrikums: beim MNOS-Speicher wird ein Zweischichten-Dielektrikum aus Siliziumnitrid und Siliziumoxyd, beim MAS-Speicher aus Aluminiumoxyd und Siliziumoxyd verwendet. In beiden Fällen wird durch Anlegen hoher Spannungen eine Ladung in der Grenzschicht beider Dielektrika gespeichert, die durch das dünne Siliziumoxyd hindurchtritt. Damit der Tunneleffekt von relativ niedrigen Spannungen ausgelöst werden kann, darf das Siliziumoxyd nur wenige Atomlagen dick sein, muss dabei jedoch gleichzeitig über die gesamte Fläche des Gates gleichmässig und porenfrei verteilt sein. Abgesehen von den Schwierigkeiten, solche Halbleiterspeicher in grossen Stückzahlen bei guter Ausbeute zu fertigen, verbleibt als praktischer Nachteil eine begrenzte Speicherzeit, die von der Kombination Spannungshöhe/Impulsbreite abhängt und typisch bei Raumtemperatur ein Jahr beträgt. Ein weiteres Merkmal dieser bisher bekannten Halbleiterspeicher ist die begrenzte Zahl der zulässigen Schreibzyklen, die zwischen 10® und 108 liegt; hiernach ist ein solcher Speicher unbrauchbar. Auch die Zahl der Lesezyklen ist beschränkt, weil zum Lesen eine kleine Spannung an das Gate angelegt werden muss; diese wirkt wie eine schwache Schreibspannung, so dass typisch nach etwa 1011 Lesevorgängen der Speicherinhalt nicht mehr zuverlässig erkannt werden kann. Aus den angeführten Gründen ist es nicht möglich, bei den zur Verfügung stehenden elektrisch änderbaren Festspeichern (EaROM) diese wie normale Schreib-Lese-Speicher (RAM) zu betreiben, weil sie dann nach kurzer Zeit schon unbrauchbar wären. Ein normaler Schreib-Lese-Spei-cherbetrieb ist aber auch deswegen nur in seltenen Fällen möglich, weil im Gegensatz zu ihm beim MNOS-Speicher zunächst ein etwa 1 s dauernder Löschvorgang durchgeführt werden muss, bevor ein typisch 1 ms dauernder Schreibvorgang ermöglicht wird. Zweckmässig wird man den elektrisch änderbaren Festspeicher (EaROM) daher nur aktivieren, wenn die Versorgungsspannung wegfällt bzw. nachdem sie wiedergekehrt ist. Hierzu muss der Ausfall der Versorgungsspannung so rechtzeitig erkannt werden, dass die Speicherkondensatoren des Gerätes noch genügend Energie zur Verfügung stellen können, um die zu rettenden Daten sicher in den Festspeicher (EaROM) einzuschreiben.

Im Patent Nr. 616 509 ist bereits beschrieben, dass die anwendungsbezogene Programmierung des Gerätes durch Einschreiben in dafür bestimmte Speicherplätze des nichtflüchtigen Speichers vorgenommen werden kann. Nachteilig ist jedoch die erwähnte begrenzte Speicherzeit von nur etwa einem Jahr.