DE102008039376B4

DE102008039376B4 - Vorrichtung zur induktiven Abtastung der Teilstriche eines mechanischen Rollenzählwerkes bei Zählern aller Art

Info

Publication number: DE102008039376B4
Application number: DE200810039376
Authority: DE
Inventors: Herbert Deichmeyer; Frieder Liebermann; Norbert Hoffmann; Jörg LUTTMER
Original assignee: Hengstler GmbH
Current assignee: Hengstler GmbH
Priority date: 2008-08-22
Filing date: 2008-08-22
Publication date: 2010-12-23
Anticipated expiration: 2028-08-23
Also published as: DE102008039376A1; WO2010020413A1

Abstract

Vorrichtung zur induktiven Abtastung der Teilstriche eines mechanischen Rollenzählwerkes bei Zählern aller Art, wobei das Rollenzählwerk (1) aus einer Anzahl von drehend angetriebenen Zahlenrollen (2) besteht, und auf jeder Zahlenrolle (2) eine Anzahl von Teilstrichen (36) angeordnet sind, die induktiv unterscheidbar und von einer ortsfest angeordneten Ausleseeinheit auslesbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass auf jeder Zahlenrolle (2) jedem Teilstrich (36) ein Dämpfungselement (15, 32) zugeordnet ist und dass sich die Dämpfungselemente (15, 32) von einem Teilstrich zum anderen durch ihren Bedämpfungsgrad unterscheiden, und dass jeder Zahlenrolle (2) ein ortsfester, der Zahlenrolle (2) gegenüberliegend und mit der Zahlenrolle (2) induktiv gekoppelter Schwingkreis (3, 22) angeordnet ist, dessen Amplitude in Abhängigkeit vom Dämpfungsgrad des jeweilig erfassten Dämpfungselementes (15, 32) ausgewertet und in einen digitalen Wert umgesetzt wird.

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur induktiven Abtastung der Teilstriche eines mechanischen Rollenzählwerkes bei Zählern aller Art.
Zur induktiven Abtastung der Teilstriche eines mechanischen Rollenzählers ist es beispielsweise aus dem Gegenstand der DE 100 16 204 B4 bekannt, jeder Zahlenrolle einen Permanentmagneten zuzuordnen, der auf einer ortsfest gegenüberliegend angeordneten Ausleseinrichtung einen Induktionsimpuls erzeugt. Es wird damit ein Pulszähler verwirklicht, der lediglich eine vollständige Umdrehung einer Zahlenrolle erfasst. Dies ist jedoch ungenau, weil es wichtig ist, einzelne Teilstriche auf Zahlenrollen getrennt voneinander erfassen zu können. Dies leistet die genannte Druckschrift nicht. Die gleiche Kritik gilt auch für die DE 1955191 .
Mit der EP 0 024 647 A1 ist ein weiteres, induktiv auslesbares Rollenzählwerk bekannt geworden, bei dem die Zahlenrollen über Schalttriebe von einem impulsgespeisten Schrittschaltmotor angetrieben werden. Damit kann nur die Umdrehungszahl einer Zahlenrolle festgestellt werden, nicht jedoch eine Auslesung einzelner Ziffern auf einer Zahlenrolle.
Mit dem Gegenstand der DE 195 38 163 C1 werden zur Auslesung bzw. zur Drehzahl und Drehrichtungserkennung magnetfeldabhängige Widerstandselemente eingesetzt, die in einer Messbrücke verschaltet sind. Nachteil dieser Anordnung ist, dass äußere magnetische Einflüsse zu einer unerwünschten Störung der Auslesung führen.
Mit dem Gegenstand der EP 0 696 349 B1 ist eine weitere Abtastvorrichtung zur induktiven Abtastung der Teilstriche von Zahlenrollen eines Zählwerkes bekannt geworden, bei dem das Zählwerk aus einer Reihe von hintereinander angeordneten Zahlenrollen besteht.
Auf jeder Zahlenrolle ist drehfest ein in Resonanz schwingender Schwingkreis angeordnet, der von einer ortsfest angeordneten Spule induktiv gespeist wird.
Damit ist jeder Zahlenrolle ein eigener ortsfester Schwingkreis zugeordnet. Entsprechend der Drehung der jeweiligen Zahlenrolle dreht sich der auf der Zahlenrolle angeordnete Schwingkreis an der Ausleseeinrichtung vorbei und dementsprechend – je nach der Winkellage des sich vorbeidrehenden Schwingkreises auf der Zahlenrolle – ändert sich damit der Phasenwinkel und die Frequenz, die mit der Auslesespule ausgelesen wird.
Allen Zahlenrollen ist eine einzige, gemeinsame Ausleseeinrichtung zugeordnet.
Nachteil der genannten Anordnung ist der relativ hohe Schaltungsaufwand, denn es muss jeder Zahlenrolle ein eigener, ortsfest angeordneter und zur Speisung des sich drehenden Schwingkreises vorgesehener eigener Schwingkreis vorgesehen werden.
Weiterer Nachteil ist, dass die Anordnung von getrennten, jeweils getrennt zu bestromenden Schwingkreisen auf der jeweiligen Zahlenrolle mit einem hohen Aufwand verbunden ist.
Die Auswertung ist relativ aufwändig, weil allen Zahlenrollen eine der Auslesung dienende gemeinsame Spule vorgesehen ist, wobei es relativ schwierig ist, die auf der Spule eingehenden Signale voneinander zu unterscheiden und jeder einzelnen Zahlenrolle zuzuordnen. Es ist messtechnisch schwierig, den Phasenwinkel, der letzten Endes ausgelesen wird, so zu bestimmen, dass er genau einer einzigen Ziffer auf einer Zahlenrolle zugeordnet werden kann. Demzufolge ist dieses Messprinzip relativ aufwändig und im Übrigen ungenau, weil nur Teile einer Amplitude oder einer Schwingung ausgewertet werden, um diesen ausgewerteten Teil einem Teilstrich auf einer Zahlenrolle zuzuordnen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur induktiven Abtastung der Teilstriche eines mechanischen Rollenzählwerks der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass die Auslesung des jeweiligen Teilstriches auf der Zahlenrolle genauer und mit geringerem Aufwand erfolgen kann.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass auf jeder Zahlenrolle jedem Teilstrich der Zahlenrolle ein Dämpfungselement zugeordnet ist und dass sich die Dämpfungselemente von einem Teilstrich zum anderen durch ihren Bedämpfungsgrad unterscheiden. Ferner ist wesentlich, dass jeder Zahlenrolle ein ortsfester, der Zahlenrolle gegenüberliegend und mit der Zahlenrolle induktiv gekoppelter Schwingkreis angeordnet ist, dessen Amplitude ausgewertet wird und in einen digitalen Wert umgesetzt wird.
Wichtig bei der vorliegenden Erfindung ist also, dass jeder Zahlenrolle ein ortsfester Schwingkreis zugeordnet ist, dessen Ausgangsamplitude durch die vorbeilaufenden, auf jeweils einer Zahlenrolle angeordneten Dämpfungselemente verändert wird. Diese durch die Dämpfungselemente veränderbare Ausgangsspannung des Schwingkreises wird nun in einen digitalen Wert umgesetzt und ausgewertet.
Damit bestehen wesentliche Vorteile gegenüber dem Stand der Technik. Es reicht erfindungsgemäß aus, ortsfest mit der jeweiligen Zahlenrolle eine Vielzahl von unterschiedlichen Dämpfungsgrade bewirkende Dämpfungselementen anzuordnen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist jedes Dämpfungselement als elektrisch leitfähiges Blech ausgebildet, welches – bei induktiver Einkopplung in den ortsfesten Schwingkreis – einen Wirbelstrom erzeugt, der den einkoppelnden Schwingkreis in seiner Amplitude verändert.
Es reicht deshalb aus, jedem Teilstrich auf der Zahlenrolle ein eine unterschiedliche Bedämpfung ausübendes Dämpfungselement zuzuordnen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es deshalb vorgesehen, unterschiedlich große Dämpfungsbleche vorzusehen, die sich in ihrer Flächenzahl voneinander unterscheiden.
Beispielsweise kann dem Teilstrich 0 ein Dämpfungselement mit einer Fläche von 25 mm² zugeordnet werden, während dem Teilstrich Nr. 1 ein Dämpfungselement mit einer Fläche von 5 mm² zugeordnet ist.
Bei zehn unterschiedlichen Teilstrichen auf der Zahlenrolle ist es deshalb erforderlich, Dämpfungselemente mit zehn unterschiedlichen Flächen einzusetzen.
Hierbei ist es nicht erforderlich, den Zahlen 1 bis 10 auf einer Zahlenrolle auch genau linear abnehmende oder zunehmende Flächen von Dämpfungselementen zuzuordnen. Es ist vielmehr günstiger, die Dämpfungselemente in ihrer Flächenzahl gemischt anzuordnen, so dass z. B. der Zahl 0 ein Dämpfungselement mit 25 mm² und dem Teilstrich 1 ein Flächenelement mit der Flächenzahl 5 mm² und dem Teilstrich 2 ein Flächenelement mit der Flächenzahl 10 mm² zugeordnet ist.
Dies führt in vorteilhafter Weise zu einer verbesserten Auslesung, weil dadurch eine große Trennschärfe zwischen den einzelnen Teilstrichwerten gegeben ist, die an der ortsfesten Schwingkreisanordnung vorbeilaufen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung bestehen die besagten Bedämpfungselemente aus einem elektrisch leitfähigen Blech, z. B. einem Metall, wie z. B. Aluminium, Eisen, Edelstahl oder anderen Materialien, wie auch Buntmetall.
Hierbei ist es gleichgültig, in welcher Weise diese verschiedenen Dämpfungselemente in der Zahlenrolle angeordnet sind. Es kann vorgesehen sein, dass die Zahlenrolle als halboffener Zylinder ausgebildet ist und deshalb diese Dämpfungselemente an der Innenwand des Zylinders in gegenseitigem Abstand voneinander angeordnet sind.
Sie können auch an der Innenseite dieses Zylinders aufgeklebt werden.
In einer anderen Ausgestaltung ist es vorgesehen, die Dämpfungselemente im Kunststoffmaterial des Zylindermantels zu integrieren, indem sie z. B. im Spritzgussvorgang mit eingespritzt werden.
In einer dritten Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, dass die Dämpfungselemente als integraler Bestandteil eines Kunststoffrings eingespritzt sind und der Kunststoffring als getrenntes Teil in die Zahlenrolle eingesetzt wird.
In einer anderen Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, dass die Dämpfungselemente an der Außenseite – Sichtseite – der Zahlenrolle angeordnet sind und beispielsweise den Ziffern der Zahlenrolle unterlegt sind.
In einer weiteren Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, dass die Dämpfungselemente nicht an dem Zylindermäntel angeordnet sind, sondern am Zylinderboden.
Statt elektrisch leitfähiger Bleche sind selbstverständlich auch andere Materialien als Dämpfungselemente denkbar. Beispielsweise können Sintermetalle verwendet werden, vorausgesetzt sie sind elektrisch leitfähig. Ebenso können pulverbeschichtete Kunststoffstücke verwendet werden, unter der Voraussetzung, dass das eingeschlossene Metallpulver einen elektrisch leitfähigen Belag im Kunststoff bildet.
Vorstehend wurde darauf hingewiesen, dass die Dämpfungseigenschaften der hintereinanderliegend angeordneten Dämpfungselemente auf einer Zahlenrolle veränderbar sein müssen, um eine gesteuerte Veränderung der Ausgangsamplitude des ortsfest angeordneten Schwingkreises zu ermöglichen.
Hierbei ist es nicht lösungsnotwendig, dass die Flächenelemente alle eine gleiche Form haben. Jedes Dämpfungselement kann auch durchaus eine unterschiedliche Form haben. Beispielsweise kann das dem Teilstrich 1 zugeordnete Dämpfungselement eine Rechteckform haben, während das dem Teilstrich 2 zugeordnete Dämpfungselement eine Quadratform und dem Teilstrich 3 zugeordnete Dämpfungselement eine Rautenform oder eine Kreisform aufweisen kann.
Derartige, unterschiedliche Flächenelemente können auch untereinander gemischt hintereinander liegend auf der Zahlenrolle angeordnet sein.
Damit ist klargestellt, dass die Formgebung des Dämpfungselementes keine Rolle spielt, sondern nur die unterschiedlichen Dämpfungseigenschaften.
In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, die ebenfalls vom Erfindungsgedanken umfasst ist, ist vorgesehen, dass Dämpfungselemente mit gleichen Dämpfungseigenschaften nacheinander folgend auf der Zahlenrolle angeordnet sind, dass aber der Abstand des einzelnen Teilstriches und damit der Abstand des einzelnen Dämpfungselementes zu der auslesenden Spule veränderbar ist. In diesem Fall würde die Zahlenrolle nicht als Zylinderrolle ausgebildet sein, sondern als Exzenterscheibe, auf deren Außen- oder Innenumfang eine Vielzahl von hintereinander angeordneten, jeweils durch Luftspalte getrennte Dämpfungselemente angeordnet sind, von denen jedes Dämpfungselement die gleiche Dämpfungseigenschaft aufweist.
Anstatt der Ausbildung einer als Exzenter ausgebildeten Zahlenrolle ist es in der Verwirklichung dieses gleichen Ausführungsbeispieles möglich, eine Anzahl von Dämpfungselementen beispielsweise am Innenumfang einer als Zylinder ausgebildeten Zahlenrolle anzuordnen, während eine andere Anzahl der Dämpfungselemente in der Mitte dieses Zylindermantels und eine weitere Anzahl der Dämpfungselemente auf dem Außenumfang des Zylindermantels angeordnet sind.
Auch in diesem Ausführungsbeispiel würde sich der Abstand der einzelnen Dämpfungselemente zu dem stationären, auslesenden Schwingkreises verändern, und damit würde diese Abstandsveränderung zu einer unterschiedlichen Ausgangsamplitude des auslesenden Schwingkreises führen. Auch damit kann eine Diskriminierung der einzelnen Ausgangsspannungen des Schwingkreises erfolgen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass in eine zylindrische Zahlenrolle, auf deren Außenumfang beispielsweise die optisch erkennbaren Teilstriche angeordnet sind, ein exzentrischer Ring angeordnet ist, der im Bezug zur Drehachse der Zahlenrolle exzentrisch angeordnet ist. Dieser Exzenterring ist aus einem elektrisch leitfähigen Material ausgebildet, und beim Drehen der zylindrischen Zahlenrolle dreht sich der elektrisch leitfähige Exzenterring mit unterschiedlichem Abstand in den Induktionsspalt des ortsfest angeordneten Schwingkreises hinein. Dieser wird somit eine der Drehung des Exzenterrings angepasste Ausgangsspannung erzeugen, die wiederum ausgelesen und in einen digitalen Wert umgewandelt werden kann.
Ein solcher Exzenterring kann an beliebigen Stellen der Zahlenrolle angebracht oder in dieser integriert sein.
Nachfolgend werden die Merkmale der Erfindung in Kurzform nochmals dargestellt:

– die Zahlenrollenausleseeinheit ist ohne Verbindung zu einer externen Schnittstelle stromlos
– ein internes Netzteil oder Batteriebetrieb ist möglich
– grundsätzlich erfolgt die Bestromung durch einen angeschlossenen Verbraucher, beim optischen Betrieb oder Wirelessbetrieb erfolgt die Bestromung durch Batterie oder Netzteile
– pro Zahlenrolle wird eine Spule in einer Aufnahmeeinrichtung positioniert
– in den Zahlenrollen befinden sich eingelegt und/oder eingespritzt oder anders befestigte Metallfahnen unterschiedlicher Größe pro Ziffer
– jeder Ziffer wird eine unterschiedlich große bzw. unterschiedlich geformte Metallfahne zugeordnet
– die Spulen induzieren in die jeweiligen Metallfahnen ein Wirbelstromfeld
– abhängig von der Fahnengröße wird das elektromagnetische Feld verändert, d. h.
– es ändert sich die Oszillatoramplitude. Diese Änderung wird dann dem Gleichrichter zugeführt, dann vom Microcontroller einer definierten Spannung zugeordnet, dann in z. B. ein binäres Format gewandelt und einer Schnittstelle zugeführt
– durch die Gestaltung der Software kann bestimmt werden, ob die Auslesung der Zahlenrollenpositionen parallel oder seriell erfolgt
– als möglicher Ausleseport ist jeder bedrahtete, optische oder wireless Port geeignet.

Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass jeder Zahlenrolle ein eigener Schwingkreis zugeordnet ist und die Schwingkreise wahlweise durch einen Multiplexer einschaltbar sind. Das heißt, beim Auslesen der Zahlenrolle ist immer nur ein Schwingkreis einer einzigen Zahlenrolle zugeordnet und auslesbar, während alle anderen Schwingkreise stumm sind, um ein Übersprechen von dem einen Schwingkreis auf den anderen zu vermeiden.
Es ist jedoch auch möglich, die jeder Zahlenrolle zugeordneten Schwingkreise gleichzeitig zu betreiben, wobei jedoch jeder zweite Schwingkreis mit einer anderen Frequenz betrieben wird.
Vorteil der Anordnung eines einzigen Schwingkreises, der jeweils einer einzigen Zahlenrolle zugeordnet ist, ist, dass eine Störung beim Auslesen benachbarter Zahlenrollen auf jeden Fall vermieden wird. Es wird immer nur eine Zahlenrolle zu einem bestimmten Zeitpunkt ausgelesen.
Magnetische Störungen, die von außen an die Ausleseeinheit herangetragen werden, führen nicht zu einer fehlerhaften Auslesung. Der Oszillator wird so ausgelegt, dass seine Schwingung so stabil ist, dass entsprechende Beeinflussungen der Oszillatorfrequenz auszuschließen sind.
Weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass eine Umwandlung der ausgelesenen Werte leichte in digitale Werte möglich ist, denn die Ausgangsspannung des auslesenden Schwingkreises ändert sich charakteristisch um ein Maß von z. B. 1:10 beim Vorbeilaufen unterschiedlicher Dämpfungselemente.
Damit ist eine sehr gute Unterscheidung der einzelnen Auslesespannungen möglich. Pro Stufe (pro Teilstrich) gibt es hierbei einen Spannungsunterschied von z. B. 400 mV. Dieser ist gut schaltungstechnisch auswertbar und kann gut von einem nachgeschalteten A/D-Wandler ausgewertet und in digitale Werte umgewandelt werden. Es kommt daher zu einer sehr genauen und stabilen Auslesung, die von Umwelteinflüssen und schädlichen Feldern unbeeinflusst ist.
Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.
Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
Es zeigen:
1: perspektivisch das Ausleseverfahren nach der Erfindung an einer Zahlenrolle
2: ein Blockschaltbild einer Ausleseschaltung
3: die Darstellung der Erzeugung unterschiedlicher Ausgangsspannungen am auslesenden Schwingkreis
4: schematisiert das Ausleseschema nach 3 mit Umwandlung in unterschiedliche digitale Werte
5: die auf einer Ebene abgewickelten unterschiedliche Dämpfungswerte erbringenden Dämpfungselemente einer Zahlenrolle
6: ein gegenüber 5 abgewandeltes Ausführungsbeispiel
7: ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem als Dämpfungselement ein Exzenterring aus einem leitfähigen Material vorgesehen ist, der drehfest mit Zahlenrolle gekoppelt ist
In 1 ist allgemein eine induktive Auslesung von Teilstrichen eines Rollenzählwerkes dargestellt, wobei das Zählwerk 1 aus einer Mehrzahl von Zahlenrollen 2 besteht, die getrennt voneinander drehbar auf einer gemeinsamen Welle 35 angeordnet sind. Jede Zahlenrolle 2 weist eine Anzahl von Teilstrichen 36 auf, die z. B. aus den dezimalen Zahlen 0–9 bestehen. Hierauf ist die Erfindung selbstverständlich nicht beschränkt, es können auch alphanumerische Symbole oder andere Symbole vorgesehen werden. Wichtig ist jedoch, dass jedem Teilstrich 36 ein zugeordnetes Dämpfungselement zugeordnet ist, welches im Ausführungsbeispiel als Metallfahne 15 ausgebildet ist.
Somit ist nach diesem ersten Ausführungsbeispiel wichtig, dass jedem Teilstrich 36 eine (unterschiedliche Fläche aufweisende) Metallfahne 15 zugeordnet ist, wie diese in 1 an der Innenseite des Zylindermantels der Zahlenrolle 2 erkennbar ist.
Jeder Zahlenrolle 2 ist ein ortsfestes, gegenüberliegendes Spulenfeld 3 zugeordnet, wobei das Spulenfeld 3 aus einer Vielzahl von Spulen 4 besteht. Somit ist jeder Zahlenrolle 2 eine eigene Spule 4, 5, 6 zugeordnet.
Jede Spule 4, 5, 6 ist Bestandteil eines Schwingkreises 22, wie er nachfolgend anhand der 2 näher erläutert wird.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass zur Auslesung jeweils immer nur eine einzige Spule 4 oder 5 oder 6 in Betrieb ist, und das Spulenfeld 3 wird durch einen zugeordneten Multiplexer 11 so gesteuert, dass diese Bedingung erfüllt ist.
Darauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt, wie im allgemeinen Beschreibungsteil hingewiesen wurde.
Gemäß 2 bildet jede Spule 4, 5, 6 einen Oszillator 7, der somit einen Schwingkreis 22 ausbildet. Der Schwingkreis 22 schwingt beispielsweise mit einer Frequenz von 1 MHz.
Hierdurch wird ein induktives Feld und ein Sendeimpuls 16 auf die gegenüberliegend vorbeilaufende Metallfahne 15 erzeugt, und damit wird das Spulenfeld bedämpft.
Dem Schwingkreis 22 nachgeschaltet ist ein Gleichrichter 8, der die ausgelesene Spannung gleichrichtet und über einen Verstärker 9 einem A/D-Wandler 18 zuführt. In Richtung zur Masse ist ein Glättungskondensator 17 vorgesehen.
Der Ausgang des A/D-Wandlers wird einem Mikrokontroller 12 zugeführt, der das empfangene digitale Signal des A/D-Wandlers 18 aufbereitet und einer Schnittstelle 13 und somit auch einer Ausleseleitung 14 zuführt.
Es ist eine Spannungsstabilisierung 10 vorhanden. Beim Auslesen der Werte wird dem Gerät von außen eine Betriebsspannung zugeführt, z. B. über die Ausleseleitung 14, und die hier erwähnte Spannungsstabilisierung 10 dient dazu, die interne Spannung zu erzeugen und den einzelnen Bausteinen zuzuführen.
Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, die Spannungsspeisung der Auswerteschaltung über die Ausleseleitung 14 zu ermöglichen. Es gibt auch andere Möglichkeiten, eine solche Speisespannung zuzuführen, wie z. B. über externe Leitungen.
Gemäß 3 ist nun erkennbar, dass jedem Teilstrich 36 eine Ziffer 19 der Zahlenrolle 2 zugeordnet ist und dass erfindungsgemäß jedem Teilstrich 36 ein Dämpfungselement in Form einer Metallfahne 15 zugeordnet ist, der eine vom anderen Dämpfungselement unterschiedliche Bedämpfung des Schwingkreises 22 ausführt.
Dies erzeugt eine Stufenspannung 21, so dass jedem Teilstrich unterschiedliche Stufenspannungen 21a, 21b, 21c zugeordnet werden können. Es handelt sich also um eine Stufenkurve, wie es anhand der 4 noch näher dargestellt ist. Dort ist in groben Zügen nochmals das Messprinzip dargestellt, wo erkennbar ist, dass jeder Zahlenrolle 2 jeweils eine Spule 4, 5, 6 gegenüberliegend angeordnet ist und die Spule im Wesentlichen aus einem Schwingkreis 22 besteht. Der Schwingkreis weist einen Kondensator 23 auf.
Die Schwingfrequenz ist in einer ersten Ausführungsform stabil gewählt, d. h. nicht veränderbar.
In einer zweiten Ausführungsform (siehe 2) kann es auch vorgesehen sein, dass jeder Schwingkreis, der jeweils einer Zahlenrolle 2 zugeordnet ist, mit einer unterschiedlichen Frequenz schwingt, wie dies durch den Pfeil in 2 beim Oszillator 7 symbolisiert ist.
Es handelt sich also nicht um eine stetig veränderbare Oszillatorfrequenz, sondern eine Oszillatorfrequenz, die in bestimmten Stufen veränderbar ist.
Die 4 zeigt nun, dass die Ausgangsspannung des Schwingkreises 22 eine stetig abnehmende Amplitude 24 ausbildet, je nach dem, welches Dämpfungselement mit welchen Dämpfungseigenschaften gerade vorbeigelaufen ist.
Wenn man nun eine Dämpfungsanordnung verwendet, wie sie beispielsweise in 5 dargestellt ist, dann erkennt man, dass die Metallfahnen 15 eine unterschiedliche Fläche 34, 34a, 34b, 34c haben, aber ansonsten in gleichem Abstand mit gleichem Luftspalt 33 dazwischen am Umfang der Zahlenrolle gleichmäßig verteilt angeordnet sind.
Die Dämpfungseigenschaften werden deshalb allein durch das Flächenmaß der jeweiligen Fläche 34a, 34b, 34c beeinflusst.
Dies führt beim Vorbeilaufen im Luftspalt zu einer in 4 dargestellten, stark abnehmenden Amplitude 24 am Ausgang des Schwingkreises 22, so dass jedem Teilstrich eine eigene Oszillator-Ausgangsspannung 26 zugeordnet werden kann, wie dies in Form von horizontalen Linien in 4 dargestellt ist.
Diese Stufenform der Amplitude 24 wird nun dem A/D-Wandler 18 zugeführt, und dieser ordnet entsprechend der Nummer 28 des jeweiligen Teilstriches 36 einen digitalen Wert zu. Dies ist auf der rechten Seite in 4 dargestellt, wo erkennbar ist, dass eine Treppenspannung 29 erzeugt wird, der jeweils ein digitaler Wert 30 zugeordnet wird. Der so erzeugte digitale Wert wird dem digitalen Ausgang 31 zugeführt und in den Mikrokontroller 12 eingespeist.
In 6 ist als weiteres Ausführungsbeispiel im Vergleich zu 5 dargestellt, dass es nicht lösungsnotwendig ist, die Dämpfungselemente mit voneinander unterschiedlichen Flächenzahlen auszubilden.
Es kann in der Ausführungsform nach 6 vorgesehen werden, die Dämpfungselemente nicht nur als Rechtecke auszubilden, sondern z. B. als abgerundete Ellipse, als Raute mit der Fläche 34c, als kleines Rechteck mit der Fläche 34d oder als rundes Plättchen mit der Fläche 34e.
Somit ist nachgewiesen, dass es nicht auf die Formgebung der Metallfahnen oder der elektrisch leitfähigen Dämpfungselemente ankommt, sondern lediglich auf deren Dämpfungswert.
In 7 ist als weitere Ausführungsform dargestellt, dass ein sich verändernder Dämpfungswert auch dadurch erzeugt werden kann, dass drehfest mit der zylindrischen Zahlenrolle ein aus elektrisch leitfähigem Material bestehender Exzenterring 32 gekoppelt ist. Dieser dreht sich demzufolge mit sich veränderndem Abstand in den Schwingkreis 22 hinein, so dass damit ebenfalls die Ausgangsamplitude des Schwingkreises 24 charakteristisch verändert wird.
Der Exzenterring 32 kann insgesamt aus einem elektrisch leitfähigen Material sein. Er kann aber auch als Scheibe ausgebildet sein, als Ring oder aus einzelnen Teilstücken bestehen.
Der Exzenterring 32 muss im Ergebnis wie eine Spirale ausgebildet sein, um bei der Drehung eine kontinuierliche Zu- oder Abnahme im Luftspalt 33 in Abhängigkeit von dem vorbeilaufenden Teilstrich 36 zu ermöglichen.

1: Zählwerk
2: Zahlenrolle
3: Spulenfeld
4: Spule
5: Spule
6: Spule
7: Oszillator
8: Gleichrichter
9: Verstärker
10: Spannungsstabilisierung
11: Multiplexer
12: Mikrokontroller
13: Schnittstelle
14: Ausleseleitung
15: Metallfahne
16: Sendeimpuls
17: Kondensator
18: AD-Wandler
19: Ziffer
20: Stufenkurve
21: Stufenspannung
22: Schwingkreis
23: Kondensator
24: Amplitude (Schwingkreis 22)
25: Große Metallfahne 15
26: Oszillator-Ausgangsspannung
27: AD-Wandler
28: Nummer der Zahlenrolle 2
29: Treppenspannung
30: Digitaler Wert
31: Digitaler Ausgang
32: Exzenterring
33: Luftspalt
34: Fläche
35: Welle
36: Teilstück

Claims

Vorrichtung zur induktiven Abtastung der Teilstriche eines mechanischen Rollenzählwerkes bei Zählern aller Art, wobei das Rollenzählwerk (1) aus einer Anzahl von drehend angetriebenen Zahlenrollen (2) besteht, und auf jeder Zahlenrolle (2) eine Anzahl von Teilstrichen (36) angeordnet sind, die induktiv unterscheidbar und von einer ortsfest angeordneten Ausleseeinheit auslesbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass auf jeder Zahlenrolle (2) jedem Teilstrich (36) ein Dämpfungselement (15, 32) zugeordnet ist und dass sich die Dämpfungselemente (15, 32) von einem Teilstrich zum anderen durch ihren Bedämpfungsgrad unterscheiden, und dass jeder Zahlenrolle (2) ein ortsfester, der Zahlenrolle (2) gegenüberliegend und mit der Zahlenrolle (2) induktiv gekoppelter Schwingkreis (3, 22) angeordnet ist, dessen Amplitude in Abhängigkeit vom Dämpfungsgrad des jeweilig erfassten Dämpfungselementes (15, 32) ausgewertet und in einen digitalen Wert umgesetzt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zahlenrolle (2) ein ortsfester Schwingkreis (3, 22) zugeordnet ist, dessen Ausgangsamplitude durch die vorbeilaufenden, auf jeweils einer Zahlenrolle angeordneten Dämpfungselemente (15, 32) verändert wird
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (15, 32) als elektrisch leitfähiges Blech ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Teilstrich auf der Zahlenrolle ein eine unterschiedliche Bedämpfung ausübendes Dämpfungselement (15, 32) zugeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungselemente (15) als unterschiedlich große Dämpfungsbleche ausgebildet sind, die sich in ihrer Flächenzahl voneinander unterscheiden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahlenrolle (2) als halboffener Zylinder ausgebildet ist und die Dämpfungselemente (15) an der Innenwand des Zylinders in gegenseitigem Abstand voneinander angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahlenrolle als Exzenterscheibe (32) ausgebildet ist, auf deren Außen- oder Innenumfang eine Vielzahl von hintereinander angeordneten, jeweils durch Luftspalte getrennte Dämpfungselemente angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der einzelnen Dämpfungselemente (32) zu dem stationären, auslesenden Schwingkreis (22) veränderbar ist, und dass die Abstandsveränderung zu einer unterschiedlichen Ausgangsamplitude des auslesenden Schwingkreises (Spulenfeld 3) führt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in einer zylindrischen Zahlenrolle, auf deren Außenumfang beispielsweise die optisch erkennbaren Teilstriche angeordnet sind, ein exzentrischer Ring (32) angeordnet ist, der im Bezug zur Drehachse der Zahlenrolle exzentrisch angeordnet ist und der aus einem elektrisch leitfähigen Material ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahlenrollenausleseeinheit ohne Verbindung zu einer externen Schnittstelle stromlos ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestromung der Auslese-Einheit durch einen angeschlossenen Verbraucher erfolgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zahlenrolle ein eigener Schwingkreis (22) zugeordnet ist und die Schwingkreise wahlweise durch einen Multiplexer einschaltbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die jeder Zahlenrolle zugeordneten Schwingkreise (22) gleichzeitig betrieben werden, wobei jeder zweite Schwingkreis (22) mit einer anderen Frequenz betrieben wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass jede Spule (4, 5, 6) mit einem Oszillator (7) betrieben ist, der einen Schwingkreis (22) ausbildet und das hierdurch gebildete induktive Feld einen Sendeimpuls (16) auf die gegenüberliegend vorbeilaufende Metallfahne 15 erzeugt, und damit den Schwingkreis (22) bedämpft, dessen Ausgangsspannung ausgelesen, von einem Gleichrichter (8) gleichrichtet und über einen Verstärker (9) einem A/D-Wandler (18) zugeführt wird, dessen Ausgang einem Mikrokontroller (12) zugeführt wird, der das empfangene digitale Signal des A/D-Wandlers (18) aufbereitet und einer Schnittstelle (13) und somit auch einer Ausleseleitung (14) zuführt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Teilstrich (36) eine Ziffer (19) der Zahlenrolle (2) zugeordnet ist und dass jedem Teilstrich (36) ein Dämpfungselement in Form einer Metallfahne (15) zugeordnet ist, der eine vom anderen Dämpfungselement unterschiedliche Bedämpfung des Schwingkreises (22) ausführt.