DE102005061216A1

DE102005061216A1 - Verbrauchszähler

Info

Publication number: DE102005061216A1
Application number: DE102005061216A
Authority: DE
Inventors: Klaus Sobel
Original assignee: M&FC Holding LLC
Current assignee: Sensus Spectrum LLC
Priority date: 2005-12-20
Filing date: 2005-12-20
Publication date: 2007-06-21
Also published as: EP1963804B2; ES2423681T5; ES2423681T3; EP1963804B1; WO2007071330A1; EP1963804A1

Abstract

Gegenstand der Erfindung sind Verbrauchszähler, die ein Grundgerät (10) und ein separates Modul (20) zur Übertragung von Daten zu und von dem Grundgerät (10) umfassen. Das Grundgerät (10) enthält nur die für die Eichfähigkeit erforderlichen Komponenten. Grundgerät (10) und Modul (20) sind gegen Umwelteinflüsse geschützt gekapselt. Das Modul (20) besitzt eine Einrichtung (25) zur Zuordnung der Gerätenummer des Grundgeräts (10) zu einem programmierbaren Aliasnamen.

Description

Die Erfindung betrifft Verbrauchszähler gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Verbrauchserfassungsgeräte für Wärme, Wasser oder Gas bestehen überwiegend aus einem Grundgerät, welches den eigentlichen Verbrauch misst, und einer Mess-, Rechen- und/oder Anzeigeelektronik. Falls eine Fernablesung der Verbrauchswerte gewünscht wird, sind entsprechende Datenübertragungsmodule vorgesehen, die entweder von Haus aus integriert sind oder bei Bedarf vor Ort nachgerüstet werden können.

Die Nachrüstung muss durch Fachpersonal erfolgen, da sichergestellt sein muss, dass Grundgerät und Nachrüstmodul elektrisch, programmtechnisch und organisatorisch, d. h. mit richtiger Zuordnung von Messgerätenummer und Verbrauchsstelle übereinstimmen. Andernfalls besteht die Gefahr, dass die vom Grundgerät übermittelten Daten falsch interpretiert und somit falsche Verbrauchswerte errechnet und abgerechnet werden. Das ist unbefriedigend.

Verbrauchszähler der hier relevanten Art werden meistens von einer Batterie gespeist, wobei die Batterie elektrische Energie für wenigstens die gesamte Eichdauer garantieren muss. Je nach Typ des Verbrauchszählers beträgt die Eichdauer 5 bis 7 Jahre. Dies bedeutet, dass die Elektronik äußerst energiesparend arbeiten muss. Das bedeutet ferner, dass viele in der Technik bekannte Standardschaltungen und -prozeduren wegen ihres hohen Energieverbrauchs nicht einsetzbar sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verbrauchszähler der eingangs genannten Art anzugeben, der einerseits eichfähig ist, andererseits aber dem Anwender alle von diesem gewünschten Daten, welche dies auch immer sein mögen, zur Verfügung stellen kann und die Daten und ihre Zuordnung zur Verbrauchsstelle auch ohne weitere organisatorische Maßnahmen erhalten bleiben, wenn etwas ausgetauscht wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Verbrauchszähler mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem Prinzip, den Verbrauchszähler in zwei in sich geschlossene Einheiten aufzuteilen. Die eine Einheit ist das Grundgerät, welches alle für die Eichfähigkeit erforderlichen minimalen Komponenten enthält. Durch diese Minimalisierung ist es möglich, den Energieverbrauch und damit auch die zur Aufrechterhaltung der Messfunktion während der gesamten Eichdauer benötigte Batterie zu minimieren. Alle über diese Minimalfunktion hinausgehenden Funktionen werden in ein Modul verlegt, das auch die sonstigen Funktionen und Prozeduren zur Verfügung stellt, die der jeweilige Benutzer benötigt.

Von besonderem Vorteil ist jedoch die in das Modul integrierte Fähigkeit, der individuellen Gerätenummer des Grundgeräts einen vom Benutzer frei wählbaren Aliasnamen zuzuordnen und unter diesem Aliasnamen alle relevanten Daten von Grundgerät und Modul auslesen zu können. Das bedeutet, dass auch nach Austausch des Grundgerätes, beispielsweise wegen Ablaufs der Eichdauer, in der Verbrauchsabrechnung keinerlei Änderungen vorgenommen werden müssen, wie es derzeit allgemein nötig ist.

Gemäß einer Weiterbildung hierzu verwenden Grundgerät und Modul ein Datenaustauschprotokoll, welches den Abgleich von Namen und Daten vollautomatisch durchzuführen im Stande ist. Dadurch genügt es, das Grundgerät auszutauschen; weitere Einstellungen, Programmierungen oder dergleichen sind nicht erforderlich. Der gleiche Vorteil ergibt sich, wenn wegen gestiegener Anforderungen das vorhandene Modul gegen ein erweitertes Modul ausgewechselt wird.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Datenübertragung zwischen Modul und Grundgerät bidirektional. Dank der bidirektionalen Dateiübertragung ist es u. a. möglich, im Modul berechnete oder erzeugte Werte und Daten auf dem Display des Grundgerätes anzeigen zu lassen.

Die Übertragung der Daten zwischen Modul und Grundgerät kann auf unterschiedliche Arten erfolgen.

Vorteilhaft ist eine Datenübertragung über induktiv gekoppelte Spulen. Diese Spulen können entweder handelsüblich aus Draht gewickelt oder in SMD-Technik produziert sein. Sind die Geräte mit gedruckten Leiterplatten ausgerüstet, so lassen sich die Spulen auch direkt auf der Leiterplatte realisieren.

Eine alternative Datenübertragung ist auch über kapazitiv gekoppelte Elektroden möglich. Diese Elektroden können gegebenenfalls auf einer gedruckten Leiterplatte realisiert werden.

Schließlich besteht die Möglichkeit, die Datenübertragung auch über Kontakte zu realisieren.

Falls erforderlich lässt sich auch eine Energieübertragung zwischen Modul und Grundgerät realisieren, vorzugsweise über induktiv gekoppelte Spulen. Dabei können die selben Spulen verwendet werden, über die der Datenaustausch erfolgt.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Recheneinheit des Moduls im Stande, wenigstens einen der folgenden Werte zu errechnen: Energieverbrauch pro Monat, Energieverbrauch pro Tag, Energieverbrauch pro Stunde, maximaler Energieverbrauch pro Stunde, maximale Fluidtemperatur, maximale Temperaturdifferenz, maximaler Durchfluss.

Gemäß einer Weiterbildung hierzu ist die Speichereinheit des Moduls in der Lage, wenigstens einen dieser Werte zu speichern und dazu gegebenenfalls parallel zum Grundgerät den gesamten Energieverbrauch.

Gemäß einer Ausgestaltung ist das Grundgerät in der Lage, nicht nur den gesamten Energieverbrauch sondern gegebenenfalls parallel zum Modul wenigstens einen der vorstehend genannten Werte zu speichern gemäß einer Weiterbildung auf dem eigenen Display anzuzeigen. Auf diese Weise wird eine erhöhte Datensicherheit erreicht, ohne dass der Benutzer eingreifen müsste.

Zur Reduzierung des Energieverbrauchs besitzt das Grundgerät vorteilhafterweise eine Einheit zur Auswertung eines vom Modul ausgesandten Interruptsignals. Das bedeutet, dass die Elektronik des Grundgeräts nur dann für eine Datenübertragung in Betrieb geht, wenn dieses Interruptsignal erkannt wird. Dadurch kann das Grundgerät auf ständig durchlaufende Zeitgeber und Empfangseinrichtungen verzichten.

Falls das Grundgerät Messpulse bestimmter Wertigkeit abgibt, besitzt das Modul gemäß einer Weiterbildung der Erfindung eine Einrichtung zur Auswertung dieser Pulssignale.

In diesem Fall besitzt das Modul vorzugsweise eine Einheit zur Übersetzung der Pulswertigkeit der vom Grundgerät ausgesandten Pulssignale. Im Falle eines Wasserzählers bedeutet dies, dass die Pulse die Wertigkeit ein Liter, zehn Liter, hundert Liter usw. haben können. Umgekehrt ist es auch möglich, dass das Modul das Grundgerät anweist, die Pulswertigkeit so einzustellen, wie sie vom Modul benötigt wird.

Vorteilhafterweise besitzt das Modul einen Anschluss für einen externen Bus. Dieser Anschluss kann drahtlos oder auch drahtgebunden sein.

Vorteilhafterweise wird als Bus ein M-Bus verwendet. Dieser ist in der Lage, sowohl Energie als auch Daten über dieselbe Leitung zu übertragen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Schnittstelle des Moduls zum Grundgerät identisch mit der Schnittstelle für den externen Anschluss. Dadurch ist es möglich, das Modul "durchsichtig" zu schalten. Auf diese Weise ist es möglich, an einer externen Einheit durch das Modul hindurch direkt auf das Grundgerät zuzugreifen, beispielsweise im Fall einer Wartung, einer Neuprogrammierung oder dergleichen.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form eines Ausführungsbeispiels erläutert werden.
Die Zeichnung zeigt rein schematisch einen Wärmeverbrauchszähler, bestehend aus einem Grundgerät 10 und einem Modul 20.
Das Grundgerät 10 umfasst einen Volumenmesser 12, der im Fall einer Warmwasserheizung die Heizungswassermenge misst, einen Vorlauftemperaturfühler 13 und einen Rücklauftemperaturfühler 14. Eine Recheneinheit 15 errechnet aus diesen Messwerten den Wärmeenergieverbrauch, wobei in einem Speicher 16 hinterlegte Korrekturwerte für eine exakte Energieanzeige am Grundgerät sorgen.
Gespeist wird die Rechen- und Speichereinheit 15, 16 durch eine Batterie 11, deren Kapazität so groß sein muss, dass sie das Grundgerät 10 während der gesamten Eichdauer von fünf Jahren versorgen kann.
Das Grundgerät 10 enthält alle Komponenten, die für die Eichfähigkeit erforderlich sind.
Das Grundgerät 10 enthält eine Schnittstelle 17 für Daten und gegebenenfalls Energie, hier in Form einer Induktionsspule dargestellt. Es versteht sich, dass die Daten- und Energieübertragung auch kapazitiv erfolgen kann. Auch ist eine drahtgebundene Übertragung möglich.
Das Modul 20 enthält eine Schnittstelle 21 zur Übertragung von Daten und gegebenenfalls Energie an das Grundgerät 10, hier ebenfalls in Form einer Induktionsspule dargestellt. Des weiteren enthält das Modul 20 eine externe Schnittstelle 22 zur Übertragung von Daten für z. B. Service- oder Verbrauchsdatenerfassungszwecke über die Schnittstelle 2 eines mobilen Gerätes 3 sowie ggf. eine weitere Schnittstelle 27 zu einem externen Datenbus 1, über den ggf. auch Energie an das Modul 20 übertragen wird.
Darüber hinaus enthält das Modul 20 eine eigene Spannungsquelle 23, sofern keine Speisung von außen erfolgt, eine Recheneinheit 24 und eine Speichereinheit 25. Gegebenenfalls kann auch ein Interrupt-Generator 26 vorgesehen sein.
Grundgerät 10 und Modul 20 sind jeweils für sich gegen Umwelteinflüsse durch eine geschlossene Ausführung geschützt.
Dank der erfindungsgemäßen Zweiteilung lässt sich eine Produktion mit minimalen Kosten und ein Betrieb mit minimalem Organisationsaufwand erreichen. Es wird nur ein einziges geeichtes Grundgerät benötigt, das mit den minimalen Komponenten ausgerüstet ist, die auf minimalen Energieverbrauch hin ausgesucht sind, so dass auch nur eine Batterie mit minimaler Kapazität eingebaut werden muss. Durch Auswahl des dazu passenden Moduls lässt sich jede gewünschte Zusatzfunktion realisieren. Falls der Benutzer des Verbrauchszählers weitere Funktionen benötigt, lässt sich dies durch einfachen Austausch des Moduls ohne Eingriff in das geeichte Grundgerät erreichen.
Durch den selbsttätigen Abgleich der Daten zwischen Grundgerät und Modul wird der Organisationsaufwand, den der Benutzer betreiben muss, erheblich reduziert, was sich insbesondere bei Messanlagen mit einer Vielzahl von Messstellen, beispielsweise bei einer Wasserversorgungs- oder Heizungsanlage in einem Hochhaus, in einer deutlichen Kostenreduktion bemerkbar macht.
Des weiteren kann durch den Austausch der Daten zwischen Grundgerät und Modul und Speicherung der Daten in Grundgerät und Modul eine erhöhte Datensicherheit erreicht werden.
Eine weitere Reduzierung der Batteriekapazität im Grundgerät lässt sich erreichen, wenn vom Modul Energie an das Grundgerät übertragen wird. Der umgekehrte Fall, d. h. die Energieübertragung vom Grundgerät zum Modul ist grundsätzlich ebenfalls möglich.

Claims

Verbrauchszähler, umfassend ein Grundgerät (10) und ein separates Modul (20) zur Übertragung von Daten zu und von dem Grundgerät (10), – wobei das Grundgerät (10) umfasst – einen Volumenmesser (12) für das Messfluid, – gegebenenfalls wenigstens einen Temperatursensor (13, 14), – eine Gerätenummer, – eine Recheneinheit (15), die aus den Messwerten und gegebenenfalls in einem Speicher (16) hinterlegten Korrekturwerten die verbrauchte Energie errechnet, speichert und/oder anzeigt, – eine Datenschnittstelle (17) – und eine Batterie (11) für die Versorgung der Mess- und Rechenelektronik (15, 16) während der Eichdauer des Verbrauchszählers, – und wobei das Modul (20) umfasst – eine Datenschnittstelle (21) zum Grundgerät (10), – eine Rechen- und Speichervorrichtung (24), – gegebenenfalls eine Stromversorgungseinheit (23), – eine externe Datenschnittstelle (22) – gegebenenfalls eine Schnittstelle (27) zu einem externen Bus (1) – und gegebenenfalls einen externen Energieversorgungsanschluss, gekennzeichnet durch die Merkmale: – das Grundgerät (10) enthält die für die Eichfähigkeit erforderlichen minimalen Komponenten, – Modul (20) und Grundgerät (10) sind gegen Umwelteinflüsse geschützt gekapselt, – das Modul (20) besitzt eine Einrichtung (25) zur Zuordnung der Gerätenummer des Grundgeräts (10) zu einem programmierbaren Aliasnamen.
Verbrauchszähler nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Merkmal: – die Datenübertragung zwischen Modul (10) und Grundgerät (10) ist bidirektional.
Verbrauchszähler nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch das Merkmal: – zur Datenübertragung sind induktiv gekoppelte Spulen (17, 21) vorgesehen.
Verbrauchszähler nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch das Merkmal: – zur Datenübertragung sind kapazitiv gekoppelte Elektroden vorgesehen.
Verbrauchszähler nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch das Merkmal: – zur Datenübertragung sind Kontakte vorgesehen.
Verbrauchszähler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch das Merkmal: – zur Energieübertragung sind induktiv gekoppelte Spulen vorgesehen.
Verbrauchszähler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch das Merkmal: – die Recheneinheit (25) des Moduls (20) errechnet wenigstens einen der Werte – Energieverbrauch pro Monat – Energieverbrauch pro Tag – Energieverbrauch pro Stunde, – maximaler Energieverbrauch pro Stunde, – maximale Fluidtemperatur, – maximale Temperaturdifferenz, – maximaler Durchfluss.
Verbrauchszähler nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch die Merkmale: – die Speichereinheit (24) des Moduls (20) speichert – wenigstens einen dieser Werte – und gegebenenfalls parallel zum Grundgerät (10) den gesamten Energieverbrauch.
Verbrauchszähler nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch die Merkmale: – das Grundgerät (10) speichert – den gesamten Energieverbrauch – und gegebenenfalls parallel zum Modul (20) wenigstens einen dieser Werte.
Verbrauchszähler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch das Merkmal: – Grundgerät (10) und Modul (20) verwenden ein Protokoll für den Datenaustausch.
Verbrauchszähler nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch das Merkmal: – das Grundgerät (10) besitzt eine Einheit zur Auswertung eines vom Modul (20) ausgesandten Interrupt-Signals.
Verbrauchszähler nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch das Merkmal: – das Modul (20) besitzt eine Einrichtung zur Auswertung eines vom Grundgerät (10) ausgesandten Interrupt-Signals.
Verbrauchszähler nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch das Merkmal: – das Modul (20) besitzt eine Einheit zur Auswertung von Pulssignalen des Grundgeräts (10).
Verbrauchszähler nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch das Merkmal: – das Modul (20) besitzt eine Einheit zur Übersetzung der Pulswertigkeit der vom Grundgerät (10) ausgesandten Pulssignale.
Verbrauchszähler nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch das Merkmal: – das Modul (20) besitzt einen Anschluss für einen externen Bus (1).
Verbrauchszähler nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch das Merkmal: – das Modul (20) besitzt einen Anschluss für einen M-Bus.
Verbrauchszähler nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch das Merkmal: – die Schnittstelle (21) des Moduls (20) zum Grundgerät (10) ist elektrisch und funktional identisch mit der Schnittstelle (22) für den externen Anschluss.
Verbrauchszähler nach einem der Ansprüche 1 bis 17, gekennzeichnet durch das Merkmal: – die Schnittstelle (17) des Grundgeräts (10) ist elektrisch, mechanisch und funktional identisch mit der Schnittstelle (22) des Moduls (20) für den externen Anschluss.