DE102009060773B4 - Device for scanning the graduations of a mechanical roller counter for meters of all types with RFID technology - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zur Abtastung der Teilstriche eines mechanischen Rollenzählwerkes bei Zählern aller Art, mit einer Anzahl von drehend angetriebenen Zahlenrollen, wobei jede Zahlenrolle am Umfang verteilt eine Anzahl von Ziffern oder Symbolen gleichmäßig am Umfang verteilt trägt, die mit einer gegenüberliegend angeordneten, ortsfesten Auslesevorrichtung erfassbar und auswertbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass in der jeweiligen Zahlenrolle des Zählwerkes einer oder mehreren Ziffern oder Symbolen mindestens ein Transponder zugeordnet ist, dem gegenüberliegend ein RFID-Antennenfeld angeordnet ist, mit dessen Hilfe die Ziffern oder Symbole der Zahlenrolle des Zählwerkes ausgelesen oder der aktuelle Zählstand des Zählers bestimmt werden kann.Device for scanning the tick marks of a mechanical roller counter with all kinds of counters, with a number of rotating driven number rollers, each number roller bearing a number of digits or symbols evenly distributed on the circumference, which can be recorded and evaluated with an oppositely arranged, stationary readout device are, characterized in that at least one transponder is assigned to one or more digits or symbols in the respective number roll of the counter, opposite which an RFID antenna field is arranged, with the help of which the digits or symbols of the number roll of the counter are read out or the current count of the Counter can be determined.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abtastung der Teilstriche eines mechanischen Rollenzählwerkes bei Zählern aller Art nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a device for scanning the graduations of a mechanical roller counter in counters of all kinds according to the preamble of
Ein derartiger Stand der Technik ist beispielsweise mit dem Gegenstand der
Durch entsprechende Belichtung der sich drehenden Zahlenrollen kann von dem aufgesetzten CCD-Feld ein entsprechendes Signal empfangen und verarbeitet werden. Nachteil dieser bekannten Auslesetechnik ist, dass sie außerordentlich schmutz- und feuchtigkeitsanfällig ist und im Übrigen nicht genau arbeitet. Es ist relativ schwierig, aufgrund einer Mustererkennung die in dem CCD anfallenden Signale in der Weise auszuwerten, dass man erkennen kann, welche Zahl auf welcher Zahlenrolle gerade vorbeigelaufen ist. Dies hat den weiteren Nachteil, dass relativ lange Verarbeitungszeiten vorhanden sind, so dass eine derartige Technik nicht für schnell laufende Zähler eingesetzt werden kann. Soll diese Technik auch für schnell laufende Zähler verwendet werden, ergibt sich auf der Verarbeitungsseite ein unverhältnismäßiger Aufwand.By appropriate exposure of the rotating number of rollers can be received and processed by the mounted CCD field, a corresponding signal. Disadvantage of this known reading technique is that it is extremely dirt and moisture-prone and otherwise does not work exactly. It is relatively difficult, due to a pattern recognition, to evaluate the signals produced in the CCD in such a way that it is possible to recognize which number has just passed on which number roller. This has the further disadvantage that relatively long processing times are present, so that such a technique can not be used for high-speed counters. If this technique is also to be used for high-speed counters, this results in a disproportionate effort on the processing side.
Mit dem Gegentand der
Mit der
Mit dem Gegenstand der
Bei einer derartigen Vorrichtung besteht der Nachteil, dass eine externe Stromquelle verwendet werden muss, um den entstehenden Kondensator auslesen zu können. Weiterer Nachteil ist, dass die Auslesung gegen Feuchtigkeit und Schmutz außerordentlich empfindlich ist und im Übrigen ungenau, denn die Kapazitätserfassung erfolgt im Pico-Farad-Bereich, was zu relativ ungenauen Auswertergebnissen führt.In such a device, there is the disadvantage that an external power source must be used to read the resulting capacitor can. Another disadvantage is that the reading against moisture and dirt is extremely sensitive and otherwise imprecise, because the capacitance detection takes place in the pico farad range, which leads to relatively inaccurate evaluation results.
Die Kapazitäten sind im Übrigen von den mechanischen Dimensionen der Zahlenrollen und deren Abstand zu der Gegenplatte abhängig, was dazu führt, dass beispielsweise eine Winkelstellung der Zahlenrollenachse im Vergleich zu der ortsfesten Gegenplatte zu einer ungenauen und fehlerbehafteten Auslesung der Kondensatoren führt.Incidentally, the capacities are dependent on the mechanical dimensions of the numbered rollers and their distance from the counterplate, which leads, for example, to an angular position of the numerical roller axis in comparison to the stationary counterplate to an inaccurate and faulty reading of the capacitors.
Mit dem Gegenstand der
Weil das induktiv auslesbare Rollenzählwerk direkt mechanisch mit der Drehachse der einzelnen Zahlenrollen gekoppelt ist, ist damit auch die innere Drehreibung in nachteiliger Weise erhöht.Because the inductively readable roller counter is mechanically coupled directly to the axis of rotation of the individual number wheels, so that the inner Drehreibung is disadvantageously increased.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Abtastung der Teilstriche eines mechanischen Rollenzählwerks bei Zählern aller Art so weiterzubilden, dass die Auslesevorrichtung jederzeit unter geringem Aufwand nachträglich an einen vorhandenen Zähler angebaut werden kann und dass die Vorrichtung insgesamt magnetisch unempfindlich und auch gegen Schmutz und Feuchtigkeit resistent ist.The invention is therefore the object of developing a device for scanning the graduations of a mechanical roller counter at counters of all kinds so that the readout can be added at any time with little effort to an existing meter and that the device is magnetically insensitive and against dirt and moisture resistant.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre des Anspruches 1 gekennzeichnet. To solve the problem, the invention is characterized by the technical teaching of
Wesentlich ist, dass in der jeweiligen Zahlenrolle des Zählwerkes einer oder mehreren Ziffern oder Symbolen mindestens ein Transponder zugeordnet ist, dem gegenüberliegend ein RFID-Antennenfeld angeordnet ist, mit dessen Hilfe die Ziffern oder Symbole der Zahlenrolle des Zählwerkes ausgelesen oder der aktuelle Zählstand des Zählers bestimmt werden kann.It is essential that in the respective number role of the counter one or more digits or symbols at least one transponder is assigned to the opposite an RFID antenna array is arranged, read out with the help of the numerals or symbols of the number role of the counter or determines the current count of the counter can be.
Beim Gegenstand der älteren Patentanmeldung
Die Erfindung geht von diesem technologischen Hintergrund aus und sieht stattdessen vor, dass eine Antenne über mehrere Zahlenrollen geht, z. B. bevorzugt, dass allen Zahlenrollen eine einzige Antenne zugeordnet ist, wobei die Erfindung jedoch nicht darauf beschränkt ist.The invention is based on this technological background and provides instead that an antenna goes through several number wheels, z. For example, it is preferred that all number wheels have a single antenna associated with them, but the invention is not limited thereto.
In einer anderen Ausgestaltung kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass eine Antenne 3 Zahlenrollen und einer weiteren Antenne weitere 3 Zahlenrollen zugeordnet sind oder dergleichen.In another embodiment, it can be provided, for example, that one
Es wird jedoch die Zuordnung einer einzigen Antenne über alle Zahlenrollen bevorzugt.However, the assignment of a single antenna over all number wheels is preferred.
Mit dieser Ausführung besteht nämlich der Vorteil, dass ein wesentlich geringerer Platzbedarf benötigt wird, dass Übersprechprobleme nicht mehr entstehen und dass sich die Antennen nicht gegenseitig beeinflussen. Damit wird die Anordnung kostengünstiger, weil der vorher notwendige Multiplexer entfallen kann.With this embodiment, there is the advantage that a much smaller footprint is needed, that crosstalk problems no longer arise and that the antennas do not affect each other. Thus, the arrangement is cheaper, because the previously necessary multiplexer can be omitted.
In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass bei einer Ausführung mit mehreren Antennen zwischen den Zahlenrollen bzw. über den Zahlenrollen entsprechend weniger Tags auf den Zahlenrollen benötigt werden, um die Stellung der Zahlenrolle zu bestimmen.In a further development of the present invention, it is provided that, in the case of an embodiment with a plurality of antennas, between the number wheels or the number wheels, correspondingly fewer tags are required on the number wheels in order to determine the position of the number wheel.
Hierbei werden dann Zwischenwerte erfassbar, die bisher nicht erfasst werden konnten.Intermediate values can then be recorded that could not previously be recorded.
Wesentliches Merkmal der Erfindung ist, dass in der jeweiligen Zahlenrolle des Zählwerkes mehreren Ziffern mindestens ein (aktiver oder passiver) Transponder angeordnet ist, dem gegenüberliegend in geringem Abstand ein RFID-Antennenfeld gegenüberliegt, welches von einer entsprechenden Schaltung dergestalt angesteuert ist, dass jeweils mit einer Antenne des RFID-Antennenfeldes eine Zahlenrolle des Zählwerkes auslesbar ist.An essential feature of the invention is that in the respective number role of the counter a plurality of digits at least one (active or passive) transponder is arranged opposite to the opposite at a small distance an RFID antenna field, which is driven by a corresponding circuit such that each with a Antenna of the RFID antenna field a numerical role of the counter is readable.
Damit ist der Vorteil verbunden, dass man mit einer einzigen Antenne nun mehrere Tags nebeneinander liegend auslesen kann und damit auch Zwischenwerte zwischen den Tags bestimmen kann.This has the advantage that with a single antenna you can now read several tags lying next to each other and thus also determine intermediate values between the tags.
Damit kann man die Position der im Antennenfeld liegenden mehreren Tags sehr genau bestimmen, weil hier eine bestimmte Auslesetechnik verwendet wird, bei der RSSI genutzt wird. Hiemit ist der englische Begriff „Received Signal strength indicator” gemeint, was bedeutet, dass eben eine Unterscheidung nicht nur der Tagssignale stattfindet, sondern auch deren Feldstärke.This makes it possible to determine the position of the several tags in the antenna field very precisely, because here a specific readout technique is used, in which RSSI is used. This means the English term "received signal strength indicator", which means that a distinction not only takes place of the day signals, but also their field strength.
Damit kann eine entfernungsabhängige Unterscheidung der Tags stattfinden.This allows a distance-dependent distinction of the tags to take place.
Damit kann eine genaue Lokalisierung der Tags im Empfangsfeld der Antenne festgestellt werden.Thus, a precise localization of the tags in the reception field of the antenna can be determined.
Aufgrund dessen ist es möglich, die Anzahl der Tags pro Zahlenrolle entscheidend zu reduzieren, wobei in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel bei 10 Ziffern auf einer Zahlenrolle nur noch 5 Tags angeordnet sind, so dass für 10 Ziffern nur noch 5 Tags verwendet werden.Because of this, it is possible to reduce the number of tags per number role crucial, in a preferred embodiment with 10 digits on a number role only 5 tags are arranged so that only 10 tags are used for 10 digits.
Es ist selbstverständlich auch jedes andere Verhältnis möglich, so dass man z. B. angeben kann, dass für 10 Ziffern nur noch 4 oder 3 Tags verwendet werden. Hier werden dann unter Umständen mehrere Antennen pro Zahlenrolle benötigt.It is of course also any other relationship possible, so that z. For example, you can specify that only 4 or 3 tags are used for 10 digits. This may require several antennas per payroll.
Es sind auch große geometrische Toleranzen zulässig, weil selbst ein mechanischer Versatz der Drehachse der Zahlenrolle im Vergleich zum gegenüberliegenden RFID-Antennenfeld nicht zu einer Beeinträchtigung der Auslesung führt. There are also large geometric tolerances allowed because even a mechanical offset of the axis of rotation of the number role compared to the opposite RFID antenna field does not lead to an impairment of the reading.
Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung ist, dass im Bereich der Ausleseeinheit eine logische Überprüfung der ausgelesenen Werte und zusätzlich eine Plausibilitätsprüfung statt findet.Another essential feature of the invention is that in the area of the readout unit a logical check of the values read out and additionally a plausibility check takes place.
Dies bedeutet, dass Fehlereinflüsse weitgehend ausgeschlossen werden. Hier ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass jeweils einer Antenne im ortsfesten RFID-Antennenfeld genau einer Zahlenrolle zugeordnet ist.This means that errors are largely excluded. Here, it is provided according to the invention that in each case one antenna in the stationary RFID antenna field is assigned exactly one number roller.
Es könnte nun passieren, dass auch die Transponder in der benachbarten Zahlenrolle durch einen Sendeimpuls der anderen Zahlenrolle zugeordneten RFID-Antenne angesprochen werden.It could now happen that the transponders in the adjacent number role are addressed by a transmit pulse of the other number role assigned RFID antenna.
Die dort in der benachbarten Zahlenrolle angeordneten Transponder senden jedoch mit einem anderen Identitätssignal oder charakteristischen Funksignal, welches von der Empfangsschaltung auf der Empfängerseite erkannt wird, so dass die Empfängerseite nur an der einen Zahlenrolle zugeordnete Empfangsimpulse auswertet, die auch genau von der fluchtend gegenüberliegend angeordneten Zahlenrolle empfangen wurden.The transponders arranged there in the adjacent number role, however, transmit with another identity signal or characteristic radio signal, which is recognized by the receiving circuit on the receiver side, so that the receiver side evaluates only at the one payroll associated receiving pulses, which also exactly from the aligned opposite arranged number role were received.
Empfangssignale von der Transponderreihe auf der benachbarten Zahlenrolle werden erkannt und nicht zur Auswertung herangezogen.Receive signals from the transponder row on the adjacent number role are recognized and not used for the evaluation.
Hierauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt, wie eingangs dargestellt, ist es mit der Erfindung möglich, dass allen Zahlenrollen eine einzige Antenne zugeordnet ist, so dass also auch die Transponder von benachbarten Zahlenrollen ausgewertet werden.However, the invention is not limited to this, as explained at the outset, it is possible with the invention that all number wheels have a single antenna assigned to them, so that therefore the transponders of adjacent number wheels are also evaluated.
Damit erfolgt eine Diskriminierung in der Weise, dass man nun unterscheiden kann, dass der Tag zu einer ersten Zahlenrolle und ein anderer Tag zu einer zweiten Zahlenrolle gehören.This results in a discrimination in such a way that one can now distinguish that the day belongs to a first number role and another day to a second number role.
Voraussetzung hierfür ist, dass bei der Programmierung der Einrichtung ein entsprechender Einlernvorgang stattfindet, um dem Auswertesystem die Art und Anordnung der einzelnen Tags pro Zahlenrolle mitzuteilen.The prerequisite for this is that when programming the device, a corresponding teach-in process takes place in order to inform the evaluation system of the type and arrangement of the individual tags per number role.
Die Tags senden im Übrigen eine Information, die daraus schließen lässt, zu welcher Zahlenrolle der Tag gehört.Incidentally, the tags also send information that indicates which number role the tag belongs to.
Es handelt sich dabei entweder um vorprogrammierte Tags, oder diese Tags werden später beim Einlernen so programmiert, dass deren Art und Anordnung zu der jeweiligen Zahlenrolle durch das Tagsignal eindeutig unterscheidbar ist.These are either preprogrammed tags, or these tags are later programmed during training so that their nature and arrangement to the respective number role by the day signal is clearly distinguishable.
Damit ist es einerseits möglich, die Tags entsprechend zu programmieren, und andererseits ist es auch möglich, das Auswertesystem bei unprogrammierten Tags (nur UID) auf die Taganordnung auf den einzelnen Zahlenrollen einzulernen.On the one hand, this makes it possible to program the tags accordingly, and on the other hand it is also possible to teach the evaluation system of unprogrammed tags (UID only) to the tag arrangement on the individual number wheels.
Mit dem Einlernvorgang kann man einen entsprechenden Speicher sparen, indem die eingelernten Werte der Tags abgelegt werden, weil ja die Logik des Auswertesystems einen Einlernvorgang ausführt und dann später nicht mehr geändert werden muss.With the teach-in process, you can save a corresponding memory by storing the learned values of the tags, because the logic of the evaluation system carries out a teach-in process and then no longer needs to be changed later.
Gemeint ist also, dass der Speicher des Tags eingespart werden kann, wenn der Einlernvorgang auf der Softwareseite stattfindet und im System und der Tag nicht in spezieller Weise programmiert wird und lediglich mit UID identifiziert werden kann.What this means is that the memory of the tag can be saved if the learning process takes place on the software side and in the system and the day is not programmed in a special way and can only be identified with UID.
Man geht hierbei davon aus, dass jedem Tag eine universelle Nummer (UID) zugeordnet ist, die einmalig für den Tag ist.It is assumed that each day is assigned a universal number (UID), which is unique for the day.
Dies ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber dem Stand der Technik, denn beim Stand der Technik war eine derartige logische Überprüfung der eingehenden Empfangsimpulse nicht gegeben und ebenso wenig eine Plausibilitätsprüfung.This is a significant advantage over the prior art, because in the prior art, such a logical check of the incoming received pulses was not given and neither a plausibility check.
Bei der Plausibilitätsprüfung werden alle möglichen Zahlenkombinationen in einem EEPROM abgelegt, und bei der Auswertung der einzelnen Empfangsimpulse aus dem RFID-Antennenfeld findet die besagte Plausibilitätsprüfung statt. Wurde eine Zahlenkombination erfasst, die nicht vorkommen kann oder als ungültig erkannt wurde, wird sie verworfen. In the plausibility check all possible number combinations are stored in an EEPROM, and in the evaluation of the individual receive pulses from the RFID antenna field, the said plausibility check takes place. If a combination of numbers has been entered which can not be found or was found to be invalid, it is discarded.
Mit der gegebenen technischen Lehre ist eine einfache Umrüstung vorhandener Zähler möglich, denn es reicht aus, lediglich die vorhandenen Zahlenrollen gegen die erfindungsgemäßen Zahlenrollen (mit eingesetzten Transpondern) auszutauschen.With the given technical teaching a simple conversion of existing meters is possible, because it is sufficient to replace only the existing number of roles against the number wheels according to the invention (with transponders used).
Ferner reicht es bei einer Nachrüstung aus, die Ausleseeinheit auf das Sichtfenster des Zählers aufzusetzen und mit dem Gehäuse mechanisch zu verbinden, um das RFID-Antennenfeld in möglichst dichter und fluchtender Übereinstimmung mit den Zahlenrollen im Innenraum des Zählers zu positionieren.Furthermore, it is sufficient in a retrofit to set up the readout unit on the viewing window of the meter and mechanically connect to the housing to position the RFID antenna field in the closest possible and aligned with the number of roles in the interior of the meter.
Weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass bereits im Herstellerwerk Zähler mit den erfindungsgemäßen Zahlenrollen ausgerüstet werden können, ohne die RFID-Ausleseeinheit selbst zu montieren.Another advantage of the present invention is that even in the manufacturer counter can be equipped with the numerical rollers according to the invention without the RFID reader itself to assemble.
Diese so vorgerüsteten Zähler können nach wie vor in herkömmlicher Weise verwendet werden, und erst wenn der Gesetzgeber vorschreibt, dass eine Fernauslesung gefordert wird, reicht es aus, die RFID-Ausleseeinheit außen an den Zähler anzubringen.These pre-equipped counters can still be used in a conventional manner, and only when the legislator requires that a remote reading is required, it is sufficient to attach the RFID read-out unit to the outside of the counter.
Selbstverständlich sieht die vorliegende Erfindung auch vor, dass solche Zähler sofort mit einer gehäuseseitig innenliegenden RFID-Auslesevorrichtung versehen werden können.Of course, the present invention also provides that such counters can be provided immediately with a housing-side inside RFID readout device.
Wichtig bei allen Ausführungsformen ist, dass ein Abstand von bis zu 10 mm zwischen den Antennen des RFID-Antennenfeldes der Auslesevorrichtung und den zugeordneten Transpondern in den Zahlenrollen möglich ist. Dies ermöglicht eine große Gestaltungsfreiheit der Vorrichtung, und es ist sogar ein geringer seitlicher Versatz von z. B. 1 mm möglich, ohne dass es zu fehlerhaften Auslesungen kommt.Important in all embodiments is that a distance of up to 10 mm between the antennas of the RFID antenna array of the read-out device and the associated transponders in the number wheels is possible. This allows a great design freedom of the device, and it is even a slight lateral offset of z. B. 1 mm possible without causing erroneous readings.
Selbst wenn die Drehachse des Zählwerkes verkantet zu dem RFID-Antennenfeld in der Auslesevorrichtung montiert wird, führt dies nicht zu fehlerhaften Ergebnissen.Even if the rotation axis of the counter is tilted to the RFID antenna array mounted in the read-out device, this does not lead to erroneous results.
Auch spielt ein Achsspiel des Zählwerkes, bedingt durch einen fortlaufenden Verschleiß, keine Rolle bei der Auslesung. Im Übrigen wird ein weitgehender Eingriff an den Zahlenrollen vermieden, weil herkömmliche Zahlenrollen verwendet werden können, die lediglich am Innen- oder Außenumfang oder an einem sonstigen Teil der Zahlenrolle mit einer Reihe von im Abstand voneinander angeordneten Transpondern versehen werden.Also plays a Achsspiel the counter, due to a continuous wear, no role in the reading. Incidentally, extensive engagement with the number wheels is avoided because conventional number wheels can be used which are provided only on the inner or outer circumference or other part of the number roller with a series of spaced-apart transponders.
Es bedarf deshalb z. B. nicht der Anordnung von Leiterplatten zwischen den Zahlenrollen oder Lichtleitern, wie dies beim Stand der Technik der Fall ist.It therefore requires z. Example, not the arrangement of printed circuit boards between the number wheels or optical fibers, as is the case in the prior art.
Nachfolgend werden die Vorteile der vorliegenden Erfindung kurzgefasst nochmals wiedergegeben:
Ausführung/Funktion: Design / Function:
- – Die Zahlenrollenausleseeinheit (Blockschaltung) ist ohne Verbindung einer externen Schnittstelle stromlos.- The number roller reading unit (block circuit) is de-energized without connection of an external interface.
- – Ein internes Netzteil oder Batteriebetrieb ist möglich.- An internal power supply or battery operation is possible.
- – Grundsätzlich erfolgt die Bestromung durch einen angeschlossenen Verbraucher beim optischen Betrieb oder bei einem Wirelessbetrieb erfolgt die Bestromung durch Batterie oder Netzteile- In principle, the current is supplied by a connected consumer during optical operation or in a wireless operation, the current is supplied by battery or power supply units
Ausleseverfahren:Selection Procedures:
- – Pro Zählwerk wird ein RFID-Lesegerät (aktiv) in einer Aufnahmeeinrichtung positioniert.- Per counter, an RFID reader (active) is positioned in a receiving device.
- – In den Zahlenrollen befinden sich eingelegt und/oder eingespritzt oder anders befestigte RFID-Transponder (passiv) pro Ziffer oder für eine Anzahl aufeinanderfolgender Ziffern- In the number wheels are inserted and / or injected or otherwise attached RFID transponder (passive) per digit or for a number of consecutive digits
- – Jeder Ziffer oder einer Gruppe von Ziffern (z. B. jeder zweiten oder dritten Ziffer) wird ein unterschiedlich beschriebener Transponder zugeordnet.Each digit or group of digits (eg every second or third digit) is assigned a differently described transponder.
- – Als möglicher Ausleseport ist jeder bedrahtete, optische oder WirelessPort geeignet.- Any wired, optical or wireless port is suitable as a possible readout port.
In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird es bevorzugt, wenn die einzelnen RFID-Transponder in einer sogenannten Sende- und Empfangsantennen-Baugruppe zusammengefasst sind. In diesem Ausführungsbeispiel ist es deshalb nicht mehr notwendig, im Innenraum der Zahlenrollen getrennt voneinander angeordnete RFID-Transponder als separate Bauteile anzubringen, was mit einem hohen Fertigungsaufwand verbunden ist.In a development of the present invention, it is preferred if the individual RFID transponders are combined in a so-called transmit and receive antenna module. In this exemplary embodiment, it is therefore no longer necessary to install RFID transponders arranged separately from one another in the interior of the number wheels as separate components, which is associated with a high production outlay.
Stattdessen schlägt die Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vor, nun eine Sende- und eine Empfangsantennen-Baugruppe dergestalt auszubilden, dass lediglich eine Zahlenrolle jeweils nur noch einen Transponder trägt und nicht mehr eine Vielzahl von Transpondern, wie es in den vorherigen Ausführungsbeispielen der Fall war.Instead, the development of the present invention proposes now to design a transmitting and a receiving antenna module in such a way that only one number wheel carries only one transponder and no longer a plurality of transponders, as was the case in the previous exemplary embodiments.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Zuordnung von lediglich einen Transponder zu einer Zahlenrolle beschränkt. Ebenso kann es vorgesehen sein, dass einer Zahlenrolle mit beispielsweise 10 Ziffern 5 Transponder zugeordnet sind.However, the invention is not limited to the assignment of only one transponder to a number role. Likewise, it may be provided that a number role with, for example, 10
Im allgemeinen Beschreibungsteil wurde bereits schon darauf hingewiesen, dass noch jede beliebige andere Zuordnung gegeben ist.In the general description part has already been pointed out that any other assignment is given.
Der Einfachheit halber wird jedoch im Folgenden nur noch ein Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem einer einzigen Zahlenrolle ein einziger Transponder zugeordnet ist.For simplicity, however, only one embodiment will be described in the following, in which a single number role a single transponder is assigned.
Hierbei wird es bevorzugt, wenn ein einziger Transponder vorhanden ist und die Sende- und Empfangsantennen-Baugruppe besteht bevorzugt aus einer Leiterplatte, die entweder nur vorderseitig oder nur rückseitig oder auch beidseitig mit zugeordneten Antennenspulen versehen ist.Here, it is preferred if a single transponder is present and the transmitting and receiving antenna assembly is preferably made of a printed circuit board, which is provided either only on the front side or only on the back or on both sides with associated antenna coils.
Diese Antennenspulen sind bevorzugt als Leiterbahnen auf einer geäzten Leiterplatte angeordnet und sind gleichmäßig am Umfang verteilt angeordnet.These antenna coils are preferably arranged as conductor tracks on a geäzten circuit board and are arranged distributed uniformly around the circumference.
Jede Antennenspule ist getrennt ansteuerbar, so dass entsprechend der Anzahl der Antennenspulen auch eine Anzahl von Ansteuerleitungen auf der Sende- und Empfangsantennen-Baugruppe vorhanden ist.Each antenna coil can be controlled separately, so that according to the number of antenna coils and a number of control lines on the transmitting and receiving antenna assembly is present.
Bei Drehung einer Zahlenrolle bewegt sich der Transponder zentrisch zu den am Umfang gleichmäßig verteilt angeordneten Antennenspule auf der Sende- und Empfangsantennen-Baugruppe. Die Antennenspule, die auf der Sende- und Empfangsantennen-Baugruppe dem sich vorbeibewegenden Transponder am nächsten liegt, bekommt ein entsprechendes Signal und dieses Signal wird in entsprechende Zahlenpositionen umgesetzt, weil ja die Sende- und Empfangs-antennen-Baugruppe ortsfest angeordnet ist und demzufolge eine genaue Zuordnung jeder einzelnen Antennenspule den einzelnen, beweglich gegenüberliegenden Ziffern auf der Zahlenrolle zuordenbar ist.Upon rotation of a number wheel, the transponder moves centrically to the evenly distributed on the circumference arranged antenna coil on the transmitting and receiving antenna assembly. The antenna coil, which is closest to the passing transponder on the transmitting and receiving antenna module, receives a corresponding signal and this signal is converted into corresponding number positions, since the transmitting and receiving antenna subassembly is stationary and accordingly a exact assignment of each antenna coil to the individual, mobile opposite numbers on the number role is assignable.
Es wird bevorzugt so viele Antennen auf der Sende- und Empfangsantennen-Baugruppe anzuordnen, wie Ziffern auf der Zahlenrolle zugeordnet werden sollen. Damit ist eine eindeutige Zuordnung möglich.It is preferred to arrange as many antennas on the transmit and receive antenna assembly as to assign numbers to the number role. This allows a clear assignment.
Vorteil dieses weiteren Ausführungsbeispiels ist, dass ein sehr geringer Raumbedarf besteht und ferner werden die kostenintensiven Transponder, die in einer Vielzahl auf der Zahlenrollen angeordnet werden mussten, deutlich verringert, weil nur noch ein einziger Transponder notwendig ist. Advantage of this further embodiment is that a very small amount of space is required and also the costly transponder, which had to be arranged in a variety on the number of roles, significantly reduced, because only a single transponder is necessary.
Hierauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. Wie mehrfach im allgemeinen Beschreibungsteil vorher darauf hingewiesen wurde, kann es auch vorgesehen sein, dass mehreren Ziffern auf der Zahlenrolle eine einzige Antennenspule oder allgemeiner gesagt eine Antenne zugeordnet ist.However, the invention is not limited thereto. As has been repeatedly pointed out in the general description section, it can also be provided that a single antenna coil or, more generally, an antenna is assigned to several numbers on the number wheel.
Ferner ist es möglich, die Sende- und Empfangsantennen-Baugruppe sehr schmal auszubilden, weil es sich um eine dünne Leiterplatte mit einer Dicke von z. B. kleiner als 1 Millimeter handelt, wobei diese Sende- und Empfangsantennen-Baugruppe im Zwischenraum ortsfest zwischen den sich aneinander vorbeibewegenden Zahlenrollen angeordnet ist.Furthermore, it is possible to make the transmitting and receiving antenna assembly very narrow, because it is a thin circuit board with a thickness of z. B. is less than 1 millimeter, said transmitting and receiving antenna assembly is located in the space stationary between the moving past numbers wheels.
In einer ersten bevorzugten Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass die Sende- und Empfangantennen-Baugruppe sowohl an der Vorderseite als auch an der Rückseite getrennt voneinander ansteuerbare Antennenspulen aufweist, wobei beispielsweise die Vorderseite der Sende- und Empfangsantennen-Baugruppe der linken Zahlenrolle und die Rückseite dieser Baugruppe der rechten Zahlenrolle und dem dort angeordneten Transponder zugeordnet ist.In a first preferred embodiment, it is provided that the transmitting and receiving antenna assembly has separately controllable antenna coils both at the front and at the rear, wherein, for example, the front side of the transmitting and receiving antenna assembly of the left-hand payroll and the back of this Assembled assembly of the right number role and the arranged there transponder.
Es gibt jedoch auch die Möglichkeit, dass man lediglich mit einer einseitig bestückten Baugruppe und den dort beispielsweise an der Vorderseite angeordneten Antennenspulen sowohl die Stellungsabfrage der linken als auch der rechten Zahlenrolle vornehmen kann, weil die Antennenspulen durch das Material der Kunststoff-Leiterplatte hindurchstrahlen und demzufolge auch den Transponder auf der an der unbestückten Rückseite vorbeilaufenden Zahlenrolle entsprechend beschicken.However, there is also the possibility that you can make both the position query the left and the right number role only with a one-sided assembly and arranged there, for example, on the front antenna coils, because the antenna coils radiate through the material of the plastic circuit board and consequently also load the transponder accordingly on the number wheel running past the unpopulated back.
Durch die beidseitige Bestückung (vorder- und rückseitige Bestückung) der Sende- und Empfangsantennen-Baugruppe ergibt sich der Vorteil, dass auf kleinstem Raum eine Vielzahl von Antennenspulen angeordnet werden können. Dies ist jedoch nicht unbedingt lösungsnotwendig, denn wie vorhin ausgeführt, reicht es aus, lediglich die Vorderseite bzw. die Rückseite der Baugruppe mit Antennenspulen zu bestücken, wobei dergestalt codierte Signale ausgegeben werden, dass der Transponder auf der linken Zahlenrolle beispielsweise die Codierung A und der Transponder auf der rechten Zahlenrolle die Codierung B aufweist und die beiden Codierungen sich dergestalt unterscheiden, dass es einfach ist, bei der Auslesung der Antennenspulen festzustellen, ob nun die linke Zahlenrolle mit dem A-codierten Transponder oder die rechte Zahlenrolle mit dem B-codierten Transponder vorbeigelaufen und in der Stellung erfasst wurde.By the two-sided assembly (front and back side assembly) of the transmitting and receiving antenna assembly, there is the advantage that in a small space a plurality of antenna coils can be arranged. However, this is not necessarily necessary for the solution, because as stated above, it is sufficient to populate only the front or the back of the module with antenna coils, where coded signals are output so that the transponder on the left number role, for example, the coding A and Transponder on the right number role has the encoding B and the two codes differ in such a way that it is easy to determine when reading the antenna coils, whether the left number role with the A-coded transponder or the right number role with the B-coded transponder passed and was recorded in the position.
In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass entweder auf der ersten Zahlenrolle oder direkt auf der Antriebsachse des Turbinenrades eine fest angebrachte Metallplatte angeordnet ist, die mit der Zahlenrolle und demzufolge auch mit der Antriebsachse für die niederwertigste Zahlenrolle mitrotiert.In one embodiment of the present invention, the invention provides that either a fixed metal plate is arranged on the first payroll or directly on the drive axle of the turbine wheel, which co-rotates with the payroll and consequently with the drive axle for the lowest order number role.
Dieser fest angebrachten Metallplatte, die drehfest mit der rotierenden Antriebsachse verbunden ist, ist ein ortsfest angeordneter Wirbelstromsensor zugeordnet, der die Rotationsgeschwindigkeit und die Drehrichtung dieser Metallplatte erfasst. Damit ist es nun erstmals möglich, den Vor- und Rücklauf des Mediums durch Erfassung der Drehrichtung der ersten, niederwertigsten Zahlenrolle bzw. durch Erfassung der Drehrichtung der Antriebsachse zu erfassen.This fixedly mounted metal plate, which is non-rotatably connected to the rotating drive axle, is associated with a stationary arranged eddy current sensor which detects the rotational speed and the direction of rotation of this metal plate. Thus, it is now possible for the first time to detect the flow and return of the medium by detecting the direction of rotation of the first, least significant number of roles or by detecting the direction of rotation of the drive axle.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass statt einer fest angebrachten Metallplatte, die drehfest mit der rotierenden Antriebsachse verbunden ist, ein mitrotierender Tag verwendet wird, dessen Signal von einer ortsfesten Antenne erkannt und erfasst wird.In another embodiment of the invention, it is provided that instead of a fixed metal plate which is rotatably connected to the rotating drive axle, a co-rotating tag is used, the signal is detected and detected by a fixed antenna.
Statt einer fest angebrachten Metallplatte kann auch eine mitrotierende Spule verwendet werden.Instead of a fixed metal plate and a co-rotating coil can be used.
Das Signal des Wirbelstromsensors wird über eine Signalleitung an den Mikrokontroller gegeben, der ohnedies für die Signalverarbeitung der Signale von den Zahlenrollen zuständig ist und der Controller gibt sein Ausgangssignal auf ein Display, auf dem entsprechend der Softwareeinstellung der Vor- oder Rücklauf des Mediums angezeigt wird.The signal of the eddy current sensor is sent via a signal line to the microcontroller, which is responsible for the signal processing of the signals from the number wheels anyway and the controller outputs its output signal to a display, is displayed on the according to the software setting the flow or return of the medium.
Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.The subject of the present invention results not only from the subject matter of the individual claims, but also from the combination of the individual claims with each other.
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. All information and features disclosed in the documents, including the abstract, in particular the spatial design illustrated in the drawings, are claimed to be essential to the invention insofar as they are novel individually or in combination with respect to the prior art.
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.In the following the invention will be explained in more detail with reference to drawings showing only one embodiment. Here are from the drawings and their description further features essential to the invention and advantages of the invention.
Es zeigen:Show it:
In der
Gemäß
Für eine rein elektronische Auslesung des Zählwerkes ist das Vorhandensein der Ziffern
Die Erfindung ist nicht auf die Zuordnung eines Transponders
Das nachfolgend genannte Ausführungsbeispiel ist also nur eines unter mehreren.The following embodiment is therefore only one among several.
Ferner wird darauf hingewiesen, dass im Ausführungsbeispiel nach
Dies ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber dem Stand der Technik, weil die Herstellungskosten wesentlich geringer sind und auch der Raumbedarf geringer ausfällt. Außerdem ist die Fertigung einfacher.This is a significant advantage over the prior art, because the production costs are much lower and also the space requirement is lower. In addition, the production is easier.
Selbstverständlich ist es auch möglich, statt einer einzigen Antenne
Wenn in der folgenden Beschreibung davon ausgegangen wird, dass jeder Zahlenrolle und jeder dort angeordneten Ziffer ein passiver (oder aktiver) Transponder
Anhand der
Jede Zahlenrolle
Erfindungsgemäß sind nun eine Anzahl von Transponder
Wichtig ist nun, dass auf oder in jeder Zahlenrolle
Statt der Ziffern
Den sich drehenden Zahlenrollen
Diese Transponder-Auslesevorrichtung ist in
Teil der Auslesevorrichtung
Die Vorrichtung wird beispielsweise nur noch dann mit Strom versorgt, wenn eine Auslesung über die Ausleseleitung
Es wird nochmals darauf hingewiesen, dass die sequentielle Abfrage aller Tags nur als ein mögliches Ausführungsbeispiel vorstehend beschrieben wurde. In einer anderen Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass alle Tags des gesamten Zahlenwerkes parallel abgefragt werden, so dass alle Tag-(Transponder-)Signale im Wesentlichen im gleichen Zeitpunkt ankommen und von der Auswerteschaltung
Bei der sequentiellen Abfrage der Zahlenrollen nacheinander wird ein Multiplexer verwendet, der bei der parallelen Abfrage an der Zahlenrolle entfallen kann.The sequential query of the number roles successively uses a multiplexer, which can be omitted in the parallel query on the number role.
Es werden dann aktuell die Zählerstände nach dem oben genannten Verfahren ausgelesen, ohne dass es einer Zwischenspeicherung der Daten bedarf. Es erfolgt damit ein sehr geringer elektronischer Schaltungsaufwand mit höchster Sicherheit bei der Auslesung. Die Auslesung der Antennensignale der Antenne
Es ist selbstverständlich auch möglich, eine Versorgungsspannung über die Spannungsstabilisierung
Selbstverständlich ist es auch möglich, die gesamte Schaltung mit einer Batterie zu betreiben. Of course, it is also possible to operate the entire circuit with a battery.
Im Übrigen handelt es sich bei der vorliegenden Erfindung um einen Absolut-Encoder, weil die Auslesung absolut erfolgt, d. h. jeder Ziffer ist genau ein Wert zugeordnet.Incidentally, in the present invention is an absolute encoder, because the reading is absolute, d. H. each digit is assigned exactly one value.
Hierauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt, weil gemäß der späteren Zeichnungsfigur auch Zwischenwerte ausgelesen und erfasst werden können.However, the invention is not limited to this, because, according to the later drawing figure, intermediate values can also be read out and recorded.
In der Ausführung nach
Diese Baugruppe besteht bevorzugt aus einer Leiterplatte
Im gezeigten Ausführungsbeispiel nach
Der Begriff einer „Ziffer” auf der Zahlenrolle ist nur beispielhaft zu verstehen. Es kann sich auch um beliebige Symbole handeln, wobei nur vorausgesetzt wird, dass die Anzahl der von der Zahlenrolle auszulesenden Symbole mit der Anzahl der Antennenspulen
Jede Antennenspule
Die
Die
Entsprechend dem allgemeinen Beschreibungsteil senden dann die auf der Vorderseite angeordneten Antennenspulen
Die
Die
In der Abweichung von diesem Ausführungsbeispiel nach
Mit der Verwirklichung der Erfindung ist es erstmals möglich, folgende Zusatzfunktionen eines Zählwerkes zu realisieren:
- • absoluter Zählwert
- • absoluter Zählwert zum Stichtag
- • Differenz zwischen zwei Zählwerten pro Zeiteinheit (Geschwindigkeit)
- • Vor-/Rücklauf des Mediums
- • Leckage
- • Anzeigewechsel zwischen aktuellem und Gesamtverbrauch
- • Zählernummer wird bei Auslesung mit übertragen
- • Alarmfunktion bei Überschreitung von Grenzwerten
- • Batteriestandsanzeige
- • Interpreter für verschiedene Schnittstellen geeignet, z. B. M-BUS, LAN, W-
- • Berücksichtung Gallone, Liter und andere.
- • absolute count
- • absolute count at the key date
- • difference between two counts per time unit (speed)
- • Flow / return of the medium
- • leakage
- • Display change between current and total consumption
- • Counter number is transmitted during readout
- • Alarm function when limit values are exceeded
- • Battery level indicator
- • Interpreter suitable for different interfaces, eg. M-BUS, LAN, W
- • Consider gallons, liters and others.
Aus der obenstehenden Liste der Zusatzfunktionen ergibt sich, dass es mit der Ausführung nach
Im gezeigten Ausführungsbeispiel nach
Der Metallplatte
Selbstverständlich werden auf dem Display
Aus
Am Beispiel der linken Darstellung in
Dies bedeutet, dass das Antennenfeld der Antenne
In der auf die linke Darstellung folgenden weiteren Darstellung ist erkennbar, dass sich beim Weiterdrehen der Zahlenrolle
Auf diese Weise ist es möglich, Zwischenwerte zwischen Tags zu erfassen und ebenfalls die Werte 0 bis 9 zu diskriminieren, obwohl insgesamt nur 5 Tags
Dies wird in analoger Weise bei den anderen Darstellungen angegeben. Man erhält Auflösungen feiner als ein Drehwinkel von 36 Grad.This is indicated in an analogous manner in the other representations. One obtains resolutions finer than a rotation angle of 36 degrees.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Nähe des Tags zu der Antenne
Es können auch noch weniger als die hier angegebenen Tags verwendet werden. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die Anordnung von fünf Tags bei zehn Ziffern beschränkt. Es kann auch jede beliebige andere Anzahl verwendet werden, und zwar zwischen fünf und zehn. Ebenso können mehr als zehn Tags verwendet werden, auch wenn es nur darum geht, nur zehn Ziffern zu unterscheiden.It can also be used even less than the tags specified here. Of course, the invention is not limited to the arrangement of five tags at ten digits. Any other number may be used, between five and ten. Likewise, more than ten tags can be used, even if it's all about just ten digits.
Die Erfindung ist nicht auf die Anordnung einer einzigen Antenne
Ebenso ist es möglich, mit der Anordnung von zwei oder mehr Antennen, die alle bestimmte Tags der Zahlenrolle
Die Antennen müssen allerdings dann nacheinander angeschaltet werden und dürfen sich nicht bezüglich ihrer Feldstärke überlappen.However, the antennas must then be switched on one after the other and must not overlap with respect to their field strength.
Die Antennenfelder
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Zählwerkcounter
- 22
- Zahlenrollecounting wheel
- 33
- Zifferdigit
- 44
- Drehachseaxis of rotation
- 55
- Innenrauminner space
- 66
- Transpondertransponder
- 77
- Mantelflächelateral surface
- 88th
-
Sende-Empfangsimpuls
8a ,8b Transceiver pulse 8a .8b - 99
- Transponder-AuslesevorrichtungTransponder reading device
- 1010
- ReaderReader
- 1111
- Mikrokontrollermicrocontroller
- 1212
- Schnittstellen-BausteinInterface module
- 1313
- Spannungsstabilisierungvoltage stabilization
- 1414
- Ausleseleitungread line
- 1515
- RFID-AntenneRFID antenna
- 1616
- Antennenspuleantenna coil
- 1717
- 1818
- 1919
- Transceivertransceiver
- 2020
-
Sende-Empfangsbaugruppe
20a , b, c ZahlenrolleTransceiver module 20a , b, c Number role - 2121
-
Antennenspule
21a –21j antenna coil 21a -21j - 2222
- Leiterplattecircuit board
- 2323
- Leiterbahnconductor path
- 2424
- Vorderseitefront
- 2525
- Rückseiteback
- 2626
- Anschlussleitungconnecting cable
- 2727
- Zählergehäusemeter housing
- 2828
- Antriebsachsedrive axle
- 2929
- 3030
-
Antennenfeld (Antenne
15 )Antenna field (antenna15 ) - 3131
- TagDay
- 3232
- TagDay
- 3333
- TagDay
- 3434
- TagDay
- 3535
- TagDay
- 3636
- 3737
- 3838
- 3939
- 4040
- Metallplattemetal plate
- 4141
- WirbelstromsensorEddy current sensor
- 4242
- Signalleitungsignal line
- 4343
- Leitungmanagement
- 4444
- 4545
- Displaydisplay
Claims (10)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20120218 |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |