DE102004052993A1

DE102004052993A1 - Vorrichtung zur Erkennung von Gehäusemanipulationen

Info

Publication number: DE102004052993A1
Application number: DE102004052993A
Authority: DE
Inventors: Michael Dr.-Ing. Arzberger; Michael Dipl.-Ing. Leopold; Rainer Dipl.-Ing. Miermann
Original assignee: Elster Messtechnik GmbH
Current assignee: Honeywell Messtechnik GmbH
Priority date: 2004-11-03
Filing date: 2004-11-03
Publication date: 2006-05-04
Anticipated expiration: 2024-11-04
Also published as: DE102004052993B4; EP1807705A1; WO2006048143A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erkennung von Gehäusemanipulationen an einem Verbrauchszähler, mit einem eine Auswerteelektronik (5) aufnehmenden ersten Gehäuseteil (1) und einem vom ersten Gehäuseteil (1) lösbaren zweiten Gehäuseteil (2), wobei das zweite Gehäuseteil (2) gegen unberechtigtes Entfernen vom ersten Gehäuseteil (1) gesichert ist. Im ersten Gehäuseteil (1) ist ein elektrischer Schwingkreis vorgesehen, dessen Spule (3) durch ein im zweiten Gehäuseteil (2) befindliches metallisches Material (4) bei einer Änderung des Abstandes zwischen der Spule (3) und dem metallischen Material (4) ein Signal erzeugt und der im ersten Gehäuseteil (1) befindlichen nachgeschalteten Auswerteelektronik (5) zuführt und zur weiteren Verarbeitung bereitstellt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur zuverlässigen und energiesparenden Erkennung von Gehäusemanipulationen an Verbrauchszählern, insbesondere Strom-, Gas-, Wasser- und Wärmezählern, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
In Verbrauchszählern, insbesondere zur Bestimmung des Wasser-, Strom-, Gas- und Wärmeverbrauchs, müssen Manipulationen zur Verfälschung des Messergebnisses durch den Verbraucher vermieden werden.

Um direkte Manipulationen am Gerät zu vermeiden oder zumindest zu erkennen, wird ein Öffnen des, normalerweise plombierten, Zählergehäuses durch das Entfernen des Gehäusedeckels des Verbrauchszählers, beispielsweise mittels eines im Zähler vorhandenen Mikrocomputer, protokolliert.

Zusätzlich zur Protokollierung des Öffnens der Gehäuseabdeckung des Zählergehäuses ist eine Erkennung des mechanischen Vorganges beim Entfernens weiterer Gehäusekomponenten, wie etwa der Klemmenabdeckung, erforderlich. Der dazu notwendige Detektionsmechanismus muss eine hohe Langzeitstabilität aufweisen, da Verbrauchszähler ohne Wartung über einen langen Zeitraum in Betrieb sind und während der gesamten Einsatzdauer eine zuverlässige Erkennung gewährleistet sein muss.

Die Erkennung des mechanischen Entfernens von Gehäusekomponenten wird üblicherweise mittels eines Taster durchgeführt, der durch die mechanische Entfernung der Gehäusekomponente betätigt wird oder dauerhaft betätigt ist und erst bei einer Manipulation an einer Gehäusekomponente geöffnet wird. Die entsprechende Tasterstellung wird dabei von einem Mikrocomputer gespeichert.

Die Verwendung des Tasters erweist sich auf Grund der mechanischen Belastung als unzuverlässig, da ein Versagen des Tasters durch Ermüdung bei extrem langer Betätigungsdauer, beispielsweise wenn das Gehäuse nach mehreren Jahren des normalen Betriebes geöffnet wird, nicht auszuschließen ist. Die Verwendung speziell konstruierter Taster, die diesen Nachteil kompensieren, ist mit einem hohen Kostenaufwand verbunden.

Auch Tastenanordnungen, welche erst beim Öffnen der Gehäuseabdeckung betätigt werden, benötigen eine mechanisch aufwendige und teure Gehäusekonstruktion.

Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, dass bei der mechanischen Fertigung der Taster und des Gehäuses die Einhaltung enger Toleranzketten der Gehäusekomponenten erforderlich ist, um die Betätigungskräfte in zulässigen Grenzen zu halten, was ebenfalls mit einem hohen Kostenaufwand bedingt.

Zur sicheren Erkennung von Manipulationen an den Gehäusekomponenten muss für den verwendeten Taster ein hoher Kontaktstrom vorgesehen werden, um auch bei oxidierten Kontakten eine sichere Funktion des Tasters zu gewährleisten.

Die zur mechanischen Betätigung von Tastern notwendigen Gehäuseöffnungen haben auch den Nachteil, das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit in das ansonsten geschützte Gehäuseinnere, zu ermöglichen.

Die alternative Verwendung eines Magnetschalters, auch als Reedkontakt bezeichnet, der durch einen, mit der zu detektierenden Komponente verbundenen Permanentenmagnet betätigt wird, weist eine Reihe von Nachteilen auf.

Neben hohen Herstellungskosten und dem Erfordernis eines hohen Kontaktstromes für die sichere Funktionsweise des Reedschalters über einen längeren Zeitraum, besteht ähnlich wie bei den vorab beschriebenen Tastern die Gefahr einer mechanischen Ermüdung durch ein dauerhaftes Geschlossensein des Schalters. Auch sind Manipulationen am Reedschalter, beispielsweise mittels eines geeignet angebrachten externen Magneten am Zählergehäuse, nicht zu verhindern.

Eine weitere bekannte Ausführungsform zur Erkennung von Gehäusemanipulationen am Zähler ist der Einsatz einer Lichtschranke, in deren Strahlengang sich das zu überwachende Gehäuseteil, oder eine fest mit diesem verbundene mechanische Komponente befinden. Beim Entfernen der Gehäusekomponente wird der Strahlengang der Lichtschranke wieder freigegeben und die Manipulation kann so detektiert und durch einen Mikrocomputer registriert werden.

Auch die Verwendung der Lichtschrankenanordnung erfordert eine Öffnung im Zählergehäuse, durch die Verschmutzungen und Feuchtigkeit in den Zähler eindringen.

Der Erfindung liegt demgemäss die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur zuverlässigen und energiesparenden Erkennung von Gehäusemanipulationen an Verbrauchszählern, insbesondere Strom-, Gas-, Wasser- und Wärmezählern, anzugeben, mit der vorgenannte Nachteile überwunden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in weiteren Ansprüchen und der Beschreibung angegeben.

Die Vorrichtung zur Erkennung von Gehäusemanipulationen ist für Verbrauchszähler, insbesondere Strom-, Gas-, Wasser- und Wärmezähler, vorgesehen, wobei die erfindungsgemäße Vorrichtung ein eine Auswerteelektronik aufnehmendes erstes Gehäuseteil sowie ein vom ersten Gehäuseteil lösbares zweites Gehäuseteil umfasst und das erste Gehäuseteil gegen unberechtigtes Entfernen des zweiten Gehäuseteiles gesichert ist. Im ersten Gehäuseteil ist ein aus einer Spule und einem Kondensator bestehender elektrischer Schwingkreis vorgesehen, dessen Spule durch ein im zweiten Gehäuseteil befindliches metallisches Material bei einer Änderung des Abstandes zwischen der Spule und dem metallischen Material ein Signal erzeugt und das Signal der im ersten Gehäuseteil befindlichen nachgeschalteten Auswerteelektronik zuführt und zur weiteren Verarbeitung bereitstellt.

Der elektrische Schwingkreis ist von einer elektrischen Schaltung, welche vorzugsweise ein Mikroprozessor ist, ausgeführt ist, periodisch durch einen Impuls anregbar, wobei der Schwingkreis mit einer bedämpften Schwingung auf die Impulsanregung reagiert. Die Stärke der Bedämpfung der Schwingung des Schwingkreises ist durch die elektrische Güte der Spule bestimmt und die elektrische Güte der Spule ist durch die Änderung des Abstandes zwischen der Spule und dem metallischen Material im ersten Gehäuseteil beeinflussbar.

Das im Feld der feststehenden Spule und am beweglichen sowie entfernbaren zweiten Gehäuseteil befindliche metallische Material verändert die elektrische Güte der Spule durch ferromagnetische Verluste in dem die Spule umgebende magnetischen Feld. Ist das erste Gehäuseteil mit dem zweiten Gehäuseteil verbunden, befindet sich das metallische Material in der Nähe der Spule und die Güte der Spule weist einen niedrigen Wert auf.

Wird das erste Gehäuseteil vom zweiten Gehäuseteil entfernt, beeinflusst der metallische Werkstoff die Güte der Spule nicht mehr. Die Güte der Spule erhöht sich gegenüber der zuvor beschriebenen festen Verbindung zwischen dem ersten Gehäuseteil und dem zweiten Gehäuseteil.

Für die Erkennung des Entfernens des zweiten Gehäuseteils vom ersten Gehäuseteil, die eine Änderung der Güte der Spule des Schwingkreises bedingt, wird die Stärke der Bedämpfung des Schwingkreises und damit die Dauer der Impulsantwort der elektrischen Schaltung herabgesetzt. Das analoge Signal des Schwingkreises wird dazu von der Auswerteelektronik, beispielsweise mit Hilfe eines Schmitt-Triggers, digitalisiert und die Auswertung des digitalen Signals erfolgt entweder durch Zählen der Triggerschwellenüberschreitungen oder durch eine Messung der absoluten Zeit der Schwingung.

Der elektrische Schwingkreis der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorzugsweise als Annäherungsschalter mit einem geringen Strombedarf ausgeführt, wobei die Ausführungsform des Annäherungsschalters beispielsweise in der DE 33 18900 A1 beschrieben ist.

Zur Anregung des Schwingkreises genügt ein sehr kurzer Spannungsimpuls mit sehr niedriger Energie. Erfolgt die Anregung gleichzeitig mit vergleichsweise niedriger Periodizität, beispielsweise alle zehn Sekunden, ergibt sich ein sehr niedriger mittlerer Leistungsbedarf der erfindungsgemäßen Überwachungsschaltung, der auch über sehr lange Zeiträume einen Betrieb aus primären oder sekundären Batterien oder hochkapazitiven Kondensatoren ermöglicht.

Anhand des in der folgenden Figur dargestellten Ausführungsbeispieles sollen die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen, Verbesserungen und weitere Vorteile der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.
Es zeigt 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erkennung von Gehäusemanipulationen an einem Verbrauchszähler mit einem eine Auswerteelektronik 5 aufnehmenden Gehäuseunterteil 1, auch erstes Gehäuseteil genannt, und einem lösbaren Gehäuseoberteil 2, auch zweites Gehäuseteil oder Gehäuseabdeckung genannt, wobei das Gehäuseoberteil 2 gegen ein unberechtigtes Entfernen vom Gehäuseunterteil 1 gesichert ist. Im Gehäuseunterteil 1 ist ein aus einer Spule 3 und einem Kondensator bestehender elektrischer Schwingkreis vorgesehen, dessen Spule 3 durch ein im Gehäuseoberteil 2 befindliches metallisches Material 4 bei einer Änderung des Abstandes zwischen der Spule 3 und dem metallischen Material 4 ein Signal erzeugt, welches der im Gehäuseunterteil 1 befindlichen Auswerteelektronik 5 zuführt. Die Auswerteelektronik 5 ist dafür eingerichtet, das Signal zu speichern oder zur Anzeige zu bringen.
Der elektrische Schwingkreis wird von einer elektrischen Mikroprozessorschaltung periodisch durch einen Impuls angeregt und reagiert mit einer bedämpften Schwingung auf die Impulsanregung, wobei die Stärke der Bedämpfung der Schwingung des Schwingkreises durch die elektrische Güte der Spule 3 bestimmt ist und die elektrische Güte der Spule 3 durch die Änderung des Anstandes zwischen der Spule 3 und dem metallischen Material 4 im Gehäuseoberteil 2 beeinflussbar ist.
Die Dauer der Impulsantwort ist von der Stärke der Bedämpfung des Schwingkreises direkt abhängig und wird mit Hilfe einer Mikroprozessorschaltung ausgewertet. Eine günstige Ausführung einer solchen Schaltung digitalisiert das analoge Signal des Schwingkreises mittels eines Schmitt-Triggers und führt die Auswertung durch Impulszählung des Digitalsignals durch.

1: erstes Gehäuseteil
2: zweites Gehäuseteil
3: Spule
4: magnetisches Material
5: Auswerteelektronik
6: Kondensator
7: elektrische Schaltung
8: Kontakt

Claims

Vorrichtung zur Erkennung von Gehäusemanipulationen an einem Verbrauchszähler, mit einem eine Auswerteelektronik (5) aufnehmenden ersten Gehäuseteil (1) und einem vom ersten Gehäuseteil (1) lösbaren zweiten Gehäuseteil (2), wobei das zweite Gehäuseteil (2) gegen unberechtigtes Entfernen vom ersten Gehäuseteil (1) gesichert ist, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Gehäuseteil (1) ein elektrischer Schwingkreis vorgesehen ist, dessen Spule (3) durch ein im zweiten Gehäuseteil (2) befindliches metallisches Material (4) bei einer Änderung des Abstandes zwischen der Spule (3) und dem metallischen Material (4) ein Signal erzeugt und der im ersten Gehäuseteil (1) befindlichen nachgeschalteten Auswerteelektronik (5) zuführt und zur weiteren Verarbeitung bereitstellt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Schwingkreis von einer elektrischen Schaltung periodisch durch einen Impuls anregbar ist, der Schwingkreis mit einer bedämpften Schwingung auf die Impulsanregung reagiert und die Stärke der Bedämpfung der Schwingung des Schwingkreises durch die elektrische Güte der Spule bestimmt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Güte der Spule (3) durch die Änderung des Abstandes zwischen der Spule (3) und dem metallischen Material (4) im zweiten Gehäuseteil (2) beeinflussbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Schaltung eine Mikroprozessorschaltung ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Schwingkreis als Annäherungsschalter mit geringem Strombedarf ausgeführt ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrauchszähler ein Strom-, Wasser-, Gas- oder Wärmezähler ist.