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Fernzähleinrichtung für die Summierung von Impulsen Bei Elektrizitätsversorgungsunternehmen
findet sich die Aufgabe, die während einer festen Zählperiode - beispielsweise einer
Viertelstunde -auflaufende elektrische Arbeit zu messen und zu registrieren. Dazu
baut man z. B. an einem Zähler mit Ferraris-Triebwerk einen Impulsgeber an, der
jeweils dann einen Impuls abgibt, wenn. das Triebwerk eine bestimmte Zahl von Umdrehungen
zurückgelegt .hat. Die Zahl der Impulse während einer Zählperiode wird in Zählkombinationen
aufsummiert und stellt ein Maß für die aufgelaufene Arbeit dar. In der Zählkombination
wird durch zeitgerechte Umschaltung zwischen zwei Impulszählwerken dafür gesorgt,
daß am Ende jeder Zählperiode der Zählerinhalt der abgelaufenen - Zählperiode ruhig
zur Abfrage bereitsteht - und das neu zugeschaltete Impulszählwerk von Null aus
zu zählen beginnt.
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Bei Fernzählanlagen stellt man die Zählkombinationen vielfach in einer
Zentrale auf, und die Impulse werden über Fernmeldekanäle zu dieser Zentrale übertragen.
Zur Auswertung, Aufarbeitung und zum Ausdruck der Zählergebnisse kann ein I'rozeßrechner
verwendet werden, der programmgesteuert die Zählergebnisse der vergangenen Zählperiode
abfragt, die notwendigen Rechnungen durchführt und den Ausdruck der Ergebnisse mit
entsprechendem Begleittext veranlaßt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Sumrnierung
der einzelnen Impulse ebenfalls unmittelbar vom Prozeßrechner selbst vornehmen zu
lassen. Die Lösung dieser Aufgabe mit wirtschaftlich vertretbarem Aufwand bereitet
insofern Schwierigkeiten, als mehrere übertragungskanäle vorhanden sind, die Impulse
in zeitlich unterschiedlichen Abständen übertragen, so- daß eine periodische Abfrage
mehrerer Meßstellen wegen der dann erforderlichen außerordentlich hohen Abfragehäufigkeit
(eine Abfrageperiode muß innerhalb der Zeitdauer eines einzigen ausgesendeten Impulses
beendet sein) und der dabei immer noch auftretenden Fehlermöglichkeiten nicht vorgenommen
werden kann. So könnte bei einer derartigen Anordnung mit periodischer Abfrage mehrerer
Übertragungskanäle bei nur geringfügigem verlängertem oder verkürztem Impuls ein
Impuls zweimal oder gar nicht abgefragt werden, was eine Verfälschung des Meßergebnisses
zur Folge hätte.
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Zur Fernzählung von Signalimpulsen ist es bereits bekannt, bistabile
Speicherlemente vorzusehen, die von jedem . eintreffenden Signalimpuls in ihre Speicherlage
gebracht werden und in der Zwischenzeit .bis zum darauffolgenden Signalimpuls durch
einen vom-. Zählgerät ausgesendeten Abfrageimpuls wieder in ihre Ausgangslage zurückgestellt
werden. Um- bei diesen Schaltungen sicherzustellen, daß bei gleichzeitigem Eintreffen
von: Signalimpuls und Abfrageimpuls das bistabile Speicherelement nicht durch den
gleichen Signalimpuls zweimal in seine Speicherlage gebracht wird, ist es erforderlich,
in jeder Pause zwischen zwei eintreffenden Impulsen mindestens zwei Abtastimpulse
auf die bistabilen Speicherelemente zu geben, von denen der erste das gespeicherte
Speicherelement in die Ruhelage zurückschaltet und. der nachfolgende zweite die
Ruhelage bestätigt. Im Gegensatz zu diesem bekannten Fernzählverfahren mit bistabilen
Speicherelementen, welche einen eintreffenden Signalimpuls bis zur nächsten Abfrage
speichern, ist es bei der neuen Anordnung. möglich, ohne Abtastimpulse auszukommen.
Es genügt, daß in der Zwischenzeit zwischen zwei eintreffenden Impulsen festgestellt
wird, ob am Ausgang einer bistabilen Kippstufe eine Spannung ansteht oder nicht.
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Die Erfindung betrifft eine Femzähleinrichtung für die Summierung
von, Impulsen während einer bestimmten Zählperiode, bei der die Impulse über mehrere
übertragungskanäle von, verschiedenen Meßstellen übertragen werden; unter Verwendung
eines Prozeßrechners. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jedem Impulsübertragungskanal
und je einetri Eingang des Prozeßrechners eine nur von den eintreffenden Impulsen
gesteuerte bistabile Kippstufe geschaltet ist und daß ein :Rechenwerk die an
den
Eingängen anstehenden Signale durch Potentialprüfung in an sich bekannter Weise
periodisch abfragt und weiter in ebenfalls bekannter Weise mit dem Ergebnis der
vorhergehenden Abfrage vergleicht.
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Es ist außerdem aus der deutschen Auslegeschrift 1158 878 eine
Anordnung zur zentralen Erfassung mehrerer Meßgrößen bekanntgeworden, in der drei
bistabile Kippstufen vorgesehen sind. Diese Kippstufen stellen Elemente eines Zählers
dar, sind jedoch nicht vor den Eingang eines Prozeßrechners geschaltet. Vielmehr
werden die bistabilen Kippstufen dazu eingesetzt, die Verbindung vom Zähler zu einem
Speicher periodisch zu unterbrechen und eine Verbindung zu einer Registrier- oder
Anzeigevorrichtung herzustellen. Bei dieser bekannten Anordnung dienen also die
Kippstufen nicht zum Umformen kurzer, von den Meßstellen eintreffender Meßimpulse.
Eine Abfrage durch Potentialprüfung ist also zwischen zwei Meßimpulsen nicht möglich.
Die zeitliche Länge jedes Meßimpulses muß daher etwa gleich der Zeit einer Abfrageperiode
sein, so ,daß kurze Meßimpulse mit dieser bekannten Anordnung nicht verarbeitet
werden können.
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In F i g.1 a sind die am Ende eines übertragungskanals beispielsweise
ankommenden Spannungsimpulse abhängig von der Zeit dargestellt. Beim Anschalten
einer bistabilen Kippstufe an das Ende ,des Übertragungskanals ergibt sich an deren
Ausgang .der in F i g.1 b dargestellte Spannungsverlauf.
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In F i g. 2 ist ein Ausführungsbeispiel der neuen Lösung-schematisch
dargestellt.
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Die Übertragungskanäle 1 bis 5 sind an die Eingänge von Kippstufen
6 bis 10 angeschlossen, deren Ausgänge mit den Eingängen 11 bis 15 eines Prozeßrechners
verbunden sind. Diese Eingänge werden zur Abfrage von einem nicht dargestellten
Steuerwerk mit dem Rechenwerk 16 verbunden. Außerdem kann vom Steuerwerk über die
Leitungen 18 bis 23 eine Verbindung zum Speicher 17 und über die Leitungen 24 und
25 eine Verbindung zu den Speicherstellen 111 bis 115 hergestellt werden. Die Speicherstellen
111 bis 115 sind in der Reihenfolge jeweils den Eingängen 1 bis 15 zugeordnet. Das
Rechenwerk 16 fragt nun die an den Eingängen 11 bis 15 anstehenden Potentiale periodisch
ab. Die Zeitpunkte der Abfrage sind in F i g. 1 b durch Pfeile gekennzeichnet. Der
Abfragezyklus muß zur fehlerlosen Speicherung nur eine Bedingung erfüllen, und zwar
muß der zeitliche Abstand zweier Abfragezeitpunkte kleiner sein als der kürzeste
zu erwartende Impulsabstand auf einem der angeschlossenen Übertragungskanäle. An
die Form und die Länge der Impulse werden dabei keinerlei besondere Anforderungen
gestellt.
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Zur Impulsabfrage werden nun die an den Eingängen 11 bis 15 anstehenden
Signale in das Rechenwerk 16 des Prozeßrechners übernommen und dort mit dem Inhalt
der dem betreffenden Eingang zugeordneten Speicherstellen verglichen. Durch den
Vergleich wird festgestellt, von welchem übertragungskanal seit der letzten Abfrage
ein Impuls angekommen ist.
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Jedem Übertragungskanal sind außerdem im Speicher Speicherzellen 211
bis 215 zugeordnet. Es wird nun vom Rechenwerk 16 denjenigen Speicherzellen der
Wert »Eins« zuaddiert, bei deren zugeordneten Kanälen das Eintreffen eines Impulses
festgestellt wurde. Schließlich wird der eingeholte Schaltzustand der Eingangskontakte
in den Speicherzellen 111 bis 115 niedergelegt, so daß er als Abbild des vergangenen
Schaltzustandes wieder verwendet werden kann.
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Um alle ankommenden Impulse sicher zu erfassen, muß in zeitlichen
Abständen abgefragt werden, die kürzer sind als das kürzeste auftretende Impulsintervall.
Falls die Zahl der vorhandenen Meßstellen größer ist als sie vom Rechenwerk gleichzeitig
erfaßt werden kann, so können mehrere Eingangskontaktgruppen der beschriebenen Art
nacheinander abgefragt werden. Statt der erwähnten Eingangskontakte des Rechners
können je nach Bauart des Rechners auch andere Eingangselemente dienen, wie abfragbare
Spannungsfühler und Magnetkerne. Unter Umständen können diese Eingangskontakte unmittelbar
mit bistabilem Kippverhalten ausgeführt werden, so daß sich die vorgeschalteten
Kippstufen erübrigen.
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Die beschriebene Art der Impulssummierung wird während der festgelegten
Meßperiode zyklisch wiederholt. Der Ablauf der Zählperiode wird dem Rechner beispielsweise
durch ein gesondertes Signal mitgeteilt, worauf ebenfalls durch Programmsteuerung
die gespeicherten Zählerstände in einen anderen Speicherbereich zur Weiterauswertung
übertragen und am alten Ort gelöscht werden. Die Impulszählung während der neuen
Zählperiode beginnt somit wieder mit dem Stand Null.
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Falls zwischen der letzten Abfrage und dem Eintreffen des Signals,
welches das Ende der Zählperiode anzeigt, ein merklicher Zeitraum liegt, können
inzwischen an den bistabilen Kippstufen Impulse aufgelaufen sein, die fälschlicherweise
erst in der nächsten Zählperiode erfaßt werden. Es ist daher zweckmäßig, unmittelbar
vor der Umspeicherung noch eine außerzyklische Abfrage einzuleiten oder den Abfragezyklus
so mit der Zählperiode zu synchronisieren, daß eine normale Abfrage unmittelbar
vor der Umspeicherung stattfindet.
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Wenn der Abfragezyklus mit der Zählperiode synchronisiert ist, kann
der Rechner auch intern das Ende der Zählperiode durch Auszählen der Abfragezyklen
bestimmen.