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Die
Erfindung betrifft ein elektronisches Gerät, welches eine elektronische
Arbeitsschaltung zur Steuerung, Überwachung
oder Messung mindestens einer physikalischen Größe und eine Empfangseinheit
aufweist, die mit einer Signalquelle verbindbar ist.
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Beispiele
für derartige
elektronische Geräte sind
z. B. Verbrauchsmesser für
Strom, Wasser und Wärme,
aber auch Steuergeräte,
z. B. Zündsteuergeräte für Kraftfahrzeuge
und ähnliches,
und auch Überwachungsgeräte, die
z. B. im Gebäudemanagement
eingesetzt werden.
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Derartige
Geräte
müssen
bei der Installation oder auch im Einsatz mit Programmen und/oder
Daten gefüttert
werden, welche sie als Arbeitsgrundlage benötigen. Bei an Heizkörpern angebrachten
Wärmeverbrauchsmessern
ist dies z. B. die Größe des Heizkörpers an
welchen das Wärmeverbrauchsgerät angekoppelt
ist.
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Oft
haben derartige Geräte
unterschiedliche Arbeitszustände,
die vom Verbraucher einstellbar sein sollen. Als Beispiel hierfür sei für einen
an einem Heizkörper
angebrachten Wärmeverbrauchsmesser die
Anzeige des Wärmeverbrauches
bzw. die Anzeige der Temperatur angegeben. Für eine Zündungssteuerung kann es sich
um das Umschalten zwischen verschiedenen Kennlinienfeldern handeln,
z. B. bei einer Auslandsreise, bei welcher nur Kraftstoff reduzierter
Qualität
verfügbar
ist. Würde
man ein derartiges Gerät
zusätzlich
mit einem Eingabefeld versehen, würden sich die Kosten stark
erhöhen,
was im Hinblick auf die selten notwendigen manuellen Eingaben nicht gerechtfertigt
ist.
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In
der
DE 37 35 854 C2 ist
eine Urinalsteuerung beschrieben, die mit einer Infrarot-Reflexions-Lichtschranke
arbeitet. Zusätzlich
wird vorgeschlagen, den Infrarot-Datenübertragungskanal
dazu zu verwenden, Arbeitsparameter der Steuerung abzufragen und
gegebenenfalls neu zu programmieren.
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In
der
DE 41 39 041 A1 ist
eine berührungslose
Steuerung für
eine ferngesteuerten Bagger offenbart. Die Fernsteuerung kann wahlweise
drahtlos oder leitergebunden erfolgen, wobei die Steuerung am Einstecken
eines Steckers eines Verbindungskabels erkennt, dass über Kabel
gesteuert wird. Ist kein Verbindungsstecker eingesteckt, arbeitet
die Steuerung drahtlos.
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Die
US 4 827 438 betrifft einen
Fahrsimulator zur Ausbildung von Lokomotivführern. Die Fahrsimulation kann
unter Verwendung echter Fahrdaten folgen, die auf einem Datenband
gespeichert sind. Zusätzlich
besteht die Möglichkeit
einer manuellen Einflussnahme.
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Ferner
ist es bei Computern bekannt, dass diese mehrere unterschiedliche
an sie angeschlossene Geräte
erkennen und die von diesen jeweils bereitgestellten Signale richtig
verarbeiten. Siehe hierzu ”Wikipedia:
Plug and Play” http://de.wikipedia.org/wiki/plug_and_play.
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Durch
die vorliegende Erfindung soll ein elektronisches Gerät gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1 so weitergebildet werden, dass die zum Anschluß der Signalquelle
vorgesehene Empfangseinheit (Schnittstelle) zugleich für gelegentliche manuelle
Eingaben genutzt werden kann.
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Diese
Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch
ein elektronisches Gerät
mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
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Bei
der ersten im Anspruch 1 angegebenen Alternative wird der im elektronischen
Gerät enthaltenen
Arbeitsschaltung über
die Signalquellenerkennungsmittel mitgeteilt, ob die Empfangseinheit
des Gerätes
an einer ersten Signalquelle (in der Regel eine digitale Signalquelle
mit hoher Baudrate) oder einer zweiten Signalquelle (in der Regel
ein Eingabe-Schalter, der Signale mit niederer Baudrate bereitstellt)
verbunden ist. Aufgrund dieser Information kann die Arbeitsschaltung
dann die Ausgangssignale der Empfangseinheit in angemessener, unterschiedlicher
Weise verarbeiten.
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Bei
der zweiten im Anspruch 1 angegebenen Alternative aktivieren die
Signalquellenerkennungsmittel einen Signalgenerator und veranlassen
diesen zur Ausgabe von Signalen, die ebenso wie die Ausgangssignale
auf den Eingang der Arbeitsschaltung gegeben werden. Dabei unterscheiden
sich die Ausgangssignale des Signalgenerators von den normalerweise
auf den Eingang der Arbeitsschaltung gegebenen Signale, so dass
die Arbeitsschaltung auf diese Weise weiß, aus welcher Signalquelle
die gerade empfangenen Signale stammen, so dass diese Signale wiederum
in der jeweils angemessenen Art und Weise verarbeitet werden.
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Um
die vorgenannten Vorteile zu erhalten, sind bei einem erfindungsgemäß elektronischen
Gerät nur
geringfügige
Abwandlungen im Bereich der Einrichtung zum Herstellen einer Verbindung
zwischen Empfangseinheit und erster Signalquelle notwendig. Diese
Veränderungen
lassen sich kostengünstig
realisieren, bedingen darüber
hinaus keine nennenswerte Vergrößerung der
Abmessungen des elektroni schen Gerätes.
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Viele
elektronische Geräte
der eingangs angesprochenen Art haben eine bidirektionale Schnittstelle,
die neben der schon angesprochenen Empfangseinheit auch eine Sendeeinheit
aufweist. Mit der Erfindung wird gewährleistet, dass der Signalquellenerkennungskreis
nur dann das Vorliegen von Ausgangssignalen der zweiten Datenquelle
anzeigt und ein entsprechendes Arbeiten der Arbeitsschaltung veranlaßt, wenn
die Sendeeinheit des elektronischen Gerätes nicht arbeitet. Damit sind
durch Übersprechen
bedingte Fehleingaben auf die Arbeitsschaltung ausgeräumt, wie
sie z. B. bei optischer Datenübertragung
durch Streulicht hervorgerufen werden können.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
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Bei
einem Gerät
nach Anspruch 2 erfolgt automatisch mit dem Herstellen einer Verbindung
zwischen der ersten oder der zweiten Signalquelle und der Empfangseinheit
die Erzeugung eines entsprechenden Signalquellen-Identifikationssignales.
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Die
Erzeugung dieses Signales kann gemäß Anspruch 3 einfach beim Zusammenstecken
der Steckverbinderteile einer Steckverbindung erfolgen, über welche
die Empfangseinheit mit der ersten Signalquelle verbindbar ist.
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Bei
einem elektronischen Gerät
gemäß Anspruch
4 braucht man keine zusätzliche
elektromechanischen Teile, um ein Signalquellen-Identifkationssignal
zu erzeugen. Der Signalquellen-Erkennungskreis überprüft die Art der einlaufenden
Signale (insbesondere deren Frequenz, Impulsform und Amplitude (Anspruch
5)), und erkennt hieraus, ob die empfangenen Signale aus der ersten
oder zweiten Signalquelle stammen.
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Das
Gerät gemäß Anspruch
6 kann zwischen Signalen unterscheiden, die von unterschiedlichen
digitalen Signalquellen stammen.
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Die
Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch
7 ermöglicht,
dass eine Signalquelle sich durch einen durch eine vorgegebene Bitfolge
bei dem Signalquellenerkennungskreis anmeldet bzw. durch einen durch
eine andere vorgegebene Bitfolge vorgegebenen Auslogbefehl vom Signalquellenerkennungskreis
abmeldet. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass die Ausgangssignale
dieser primär
zu berücksichtigenden
Signalquelle immer richtig verarbeitet werden, etwa nach dem Anmelden
gleichzeitig abgegebene Ausgangssignale der anderen Signalquelle
unberücksichtigt
bleiben.
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Die
Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch
8 ist im Hinblick auf eine einfache gelegentliche Dateneingabe durch
eine kompakte, in das Gerät selbst
integrierte zweite Signalquelle von Vorteil.
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Bei
einem Gerät
gemäß Anspruch
9 hat man ein großflächiges Bedienteil
zur manuellen Dateneingabe.
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Bei
einem Gerät
gemäß Anspruch
10 hat man einen klaren Betätigungsweg
für die
zweite Signalquelle und damit eine gute taktile Rückmeldung über vorgenommene
Eingaben.
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Die
Ansprüche
11 bis 13 geben Alternativen für
die bewegliche Anordnung des Schalter-Betätigungsteiles an. Dabei ist
an der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 11 vorteilhaft,
dass man auch einen großen
Betätigungsweg auf
einfache Weise realisieren kann.
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Bei
der Ausführungsform
gemäß Anspruch 12
hat man eine im wesentlichen gleichbleibende Position des drehbaren
Betätigungsteiles
auf dem Gerätegehäuse, so
dass das bewegliche Betätigungsteil auch
in allen Betätigungsstellen
einen gleich guten mechanischen Deckel für ein Steckverbinderteil sein kann,
durch welches die Empfangseinheit an die erste Signalquelle angeschlossen
werden kann.
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Die
Weiterbildungen der Erfindung gemäß den Ansprüchen 12 und 13 haben den Vorteil,
dass das Betätigungsteil
tastenähnlich
bedient werden kann, wobei sich die spezielle Variante gemäß Anspruch
13 durch besonders niedrige Gestehungskosten auszeichnet.
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Mit
der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 14 wird erreicht,
dass das bewegliche Teil des Schalters zugleich eine Schmutz-Abdeckung
für ein
Steckverbinderteil bildet, über
welches die Empfangseinheit mit der ersten Signalquelle verbindbar ist.
Darüber
hinaus ist zugleich zwangsläufig
gewährleistet,
dass bei zum Einstecken des Gegen-Steckverbinderteiles geöffnetem
Anschluß der
Empfangseinheit keine manuellen Eingaben mehr erfolgen können.
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Die
gleichen Vorteile erhält
man gemäß Anspruch
15, wobei am Gerätegehäuse keine
Führung für das bewegliche
Schalterteil vorgesehen zu werden braucht.
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Die
Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch
16 ist im Hinblick auf eine durchgehend glatte Außenseite
des Gerätegehäuses von
Vorteil.
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Bei
einem Gerät,
welches sowieso mit einer Optokoppler-Schnittstelle versehen ist, kann man
die zusätzliche
manuelle Dateneingabe sehr einfach gemäß Anspruch 17 vornehmen, wobei
nur wenige zusätzliche
elektronische und ggf. mechanische Elemente benötigt werden.
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Die
Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch
18 erlaubt ein Betreiben der Empfangseinheit und des Signalquellenerkennungskreises
mit nur geringem Strom. Es ist deshalb besonders wichtig, da elektronische
Geräte
der eingangs angesprochenen Art und Weise weitgehend aus Langzeitbatterien
gespeist werden, die über
die Eichperiode von Meßgeräten entsprechenden
Zeiträume
(typischerweise 7 bis 10 Jahre) wartungsfrei sein sollen. Da diese
Geräte über den
meisten Teil der Zeit nicht mit der ersten mit hoher Baudrate arbeitenden
Signalquelle verbunden sind, ist es besonders wichtig, dass in diesen Zeitspannen
nur wenig Strom verbraucht wird.
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Die
Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch
19 hat den Vorteil, dass die Arbeitsschaltung nach einer vorgegegebenen
Zeitspanne zwangsläufig
in einen vorzugsweise einzustellenden Signalverarbeitungsmodus zurückfällt.
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Dabei
kann man bei dem Gerät
nach Anspruch 20 den Signalquellen-Erkennungskreis auch nach zeitaufwendigeren
Kriterien arbeiten lassen, wobei aber trotzdem gewährleistet
ist, dass keine Daten nicht oder falsch verarbeitet werden.
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Gemäß Anspruch
21 kann man die der benötigten
Prüfzeit
entsprechende Signalverzögerung einfach
in weiten Grenzen programmierbar und präzise vorgeben.
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Bei
einem Gerät
gemäß Anspruch
22 kann man eine manuelle Eingabe einfach dadurch vornehmen, dass
man beim Schnitt punkt der Arbeitsachsen von Sendeeinheit und Empfasngseinheit
eine Fingerfläche
auf die Begrenzungsfläche
des Gerätegehäuses legt
oder in dieser Begrenzungsfläche
ein Betätigungselement
verschiebt.
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Mit
der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 23 wird eine deutliche
Umsetzung der Betätigungsbewegung
des beweglichen Schalterteiles in eine elektrische Signaländerung
erhalten, da sich die Menge des auf die Empfangseinheit fallenden Lichtes
durch Verlagerung des beweglichen Schalterteiles stark ändert.
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Gemäß Anspruch
24 kann man in einer zentralen Überwachungseinheit
laufend unter geringer Belastung der Batterie des Gerätes eine
Information über
den momentanen Wert der überwachten
Größen haben,
wobei aber über
lange Zeiträume
trotzdem gewährleistet
ist, dass der in der Überwachungseinheit
und im messenden Gerät
gehaltene Wert der überwachten
Größen sich
nicht oder nur unwesentlich unterscheidet.
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Nachstehend
wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die Zeichnung näher
erläutert.
In dieser zeigen:
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1:
eine teilweise gebrochene Aufsicht auf einen Warmwasserzähler, der über ein
tragbares Gerät
ausgelesen und programmiert werden kann;
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2:
eine Aufsicht auf einen Verbindungskopf, über welchen der in 1 gezeigte
Warmwasserzähler
an ein Auslese- und Programmiergerät angeschlossen werden kann;
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3:
einen vergrößerten horizontalen Schnitt
durch die Steckverbindung zwischen Warmwasserzähler und Auslesekopf längs deren
horizontaler Mittelebene;
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4:
eine ähnliche
Ansicht wie 3, in welcher jedoch der Verbindungskopf
des Auslese- und Programmiergerätes
abgezogen ist und vor dem geräteseitigen
Steckverbindungsteil ein verschiebbarer Deckel angeordnet ist, welcher
zugleich als Eingabetaste dient;
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5 und 6: ähnliche
Ansichten wie 4, in welchen jedoch abgewandelte
manuell betätigbare
Eingabeelemente gezeigt sind;
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7:
eine Vorderansicht eines abgewandelten geräteseitigen Verbindungskopfes;
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8:
eine Aufsicht auf die Innenseite einer Verschluß- und Betätigungsscheibe zum Einsetzen in
den in 7 gezeigten Verbindungskopf;
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9:
eine seitliche Ansicht der in 8 gezeigten
Verschluß-
und Betätigungsscheibe;
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10:
einen axialen Schnitt durch eine abgewandelte elektrische Steckverbindung
zum Anschließen
eines Auslese- und Programmiergerätes an den Warmwasserzähler nach 1;
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11:
eine ähnliche
Ansicht wie 10, in welcher jedoch das eine
Steckverbinderteil durch ein hierzu weitgehend formgleiches Eingabeelement
ersetzt ist;
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12:
eine Blockschaltbild des in 1 gezeigten
Warmwasserzählers
zusammen mit einem passenden Auslese- und Programmiergerät; und
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13 bis 15:
Blockschaltbilder abgewandelter elektronischer Geräte, die
einerseits mit einem Auslese- bzw.
Programmiergerät
verbindbar sind, andererseits über
dieselbe Schnittstelle eine manuelle Dateneingabe ermöglichen.
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In 1 ist
ein Warmwasserzähler
dargestellt, welcher einen Einlaßstutzen 10, einen
Auslaßstutzen 12 sowie
eine dazwischenliegende Meßkammer 14 aufweist.
In der letzteren läuft
ein Flügelrad 16 um.
Außerhalb
der Meßkammer 14 ist
ein auf Änderungen
des Magnetflusses ansprechender magnetischer Inkrementfühler 18 vorgesehen,
der mit den Flügeln
des Flügelrades 16 zusammenarbeitet.
An den Einlaßstutzen
ist ferner ein Temperaturfühler 20 thermisch
angekoppelt.
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Der
Inkrementfühler 18 und
der Temperaturfühler 20 sind
mit Eingängen
einer elektronischen Arbeitsschaltung 22 verbunden, die
grob gesprochen folgendermaßen
arbeitet: Aus den zeitlichen Abständen, in welchen die vom Inkrementfühler 18 abgegebenen
Impulse aufeinanderfolgen, werden die durch den Zähler hindurchlaufenden
Wasser-Elementar volumina ermittelt. Diese werden mit dem Ausgangssignal
des Temperaturfühlers 20 multipliziert,
wodurch man das jeweils gelieferte Wärmeinkrement erhält, und
durch Integration der Elementarvolumina wird der Wasserverbrauch,
durch Integration der Wärmeinkremente
der Gesamtwärmeverbrauch
bestimmt. Diese Verbrauchswerte und zusätzlich die Temperatur des zugeführten Wassers
können
wahlweise auf einem LCD-Anzeigefeld 24 dargestellt werden,
welches auf die Frontseite eines Gerätegehäuses 26 aufgesetzt
ist.
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Um
die Verbrauchsdaten auslesen zu können, die Arbeitsschaltung 22 programmieren
zu können
und Überwachungsaufgaben
durchführen
zu können,
ist die Arbeitsschaltung 22 mit einem als Buchse ausgebildeten
optischen Verbindungskopf 28 verbunden, der auf der Frontseite
des Gerätegehäuses 26 angeordnet
ist.
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Als
Stromversorgung für
die verschiedenen elektronischen Komponenten des Warmwassermessers
dient eine im Gerätegehäuse 26 untergebrachte Langzeitbatterie 30.
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Bei
dem hier betrachteten Ausführungsbeispiel
umfaßt
der Verbindungskopf 28 eine Leuchtdiodeneinheit 32 sowie
eine Fototransistoreinheit 34. Diese befinden sich (vergleiche
insbesondere 3) bei der Randkante der Bodenfläche einer
gestuften Vertiefung 36, die in der Gerätefrontseite vorgesehen ist.
Die Leuchtdiodeneinheit 32 und die Fototransistoreinheit 34 haben
jeweils eine Arbeitsachse 38, längs der sie Licht abgeben bzw.
Licht empfangen. Die Arbeitsachsen 38 und 40 sind
so angestellt, daß sie
sich im wesentlichen in der Frontseite des Gerätegehäuses 26 in der vertikalen
Mittelebene der Vertiefung 36 schneiden. Zur optischen
Trennung zwischen Sendelicht und Empfangslicht ist vom Boden der
Vertiefung 36 eine mittige vertikale Rippe 42 getragen.
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Auf
der Vorderseite des Gerätegehäuses ist eine über die
Vertiefung 36 hinwegführende
Führung 44 ausgebildet,
auf welcher ein Deckel 46 läuft. Dieser ist in 1 durch
ausgezogene Linien in einer Stellung wiedergegeben, in welcher die
Vertiefung 36 freiliegt. In die Vertiefung 36 kann
somit ein Gegenverbindungskopf 48 eingesetzt werden, wie
er in 2 wiedergegeben ist, um den Warmwasserzähler mit
einem externen Auslese-/Programmiergerät verbinden zu können, welches
in 12 insgesamt mit 50 bezeichnet ist.
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Der
Gegenverbindungskopf 48 hat in seiner Vorderseite eine
mit der Vertiefung 36 fluchtende Vertiefung 52,
bei deren Boden-Randkante eine Leuchtdiodeneinheit 54 sowie
eine Fototransistoreinheit 56 vorgesehen sind. Diese sind
so geneigt, daß ihre
Arbeitsachsen mit den Arbeitsachsen 38, 40 zusammenfallen.
Damit bilden die Leuchtdiodeneinheit 32 und die Fototransistoreinheit 36 einen
vom Warmwasserzähler
zum Auslese-/Programmiergerät 50 führenden
Datenübertragungskanal,
die Leuchtdiodeneinheit 54 und die Fototransistoreinheit 34 einen vom
Auslese-/Progammiergerät 50 zum
Warmwasserzähler
führenden
Datenübertragungskanal.
Eine in der Mitte der Vertiefung 52 dienende vertikale
Rippe 58 dient wieder zur Entkopplung von Sende- und Empfangslicht,
diesmal im Gegenverbindungskopf 48.
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Um
eine zwangsweise richtige Ausrichtung der verschiedenen Komponenten
der optoelektronischen Datenübertragungsstrecke
zu gewährleisten, trägt die Vorderseite
des Gegenverbindungskopfes 48 einen ringförmigen Vorsprung 60,
der in eine komplementäre
Erweiterung 62 der Vertiefung 36 paßt.
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Hinter
der durch die Erweiterung 62 gebildeten Ringschulter liegt
ein Ring 64 aus magnetisierbarem Material, der mit einem
Ringmagneten 66, der im Vorsprung 60 eingebettet
ist, eine Magnetkupplung bildet, durch welche der Verbindungskopf 28 und
der Gegenverbindungskopf 48 zusammengehalten werden. Zur
richtigen winkelmäßigen Ausfluchtung
der beiden Verbindungsköpfe
ist an der Umfangswand der Erweiterung 62 eine Nase 68 vorgesehen,
die mit einer komplementären
Ausnehmung 70 in der Umfangswand des Vorsprunges 60 zusammenarbeitet.
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Ist
der Gegenverbindungskopf 48 abgenommen, so wird die Vertiefung 36 durch
Verschieben des Deckels 46 verschlossen, wobei man den
Deckel 46 nur leicht gegen einen durch eine Feder 72 vorgespannten
beweglichen Anschlag 74 schiebt, so daß dieser noch nicht nachgibt.
In dieser Stellung des Deckels liegt eine auf seiner Innenseite
vorgesehene Reflexionsmarke 76 noch seitlich neben dem
Schnittpunkt der Arbeitsachsen 38 und 40. Da die
Rückseite des
Deckels 46 im übrigen
lichtabsorbierend ausgebildet (z. B. schwarz lackiert) ist, gelangt
von der Leuchtdiodeneinheit 32 etwa ausgesandtes Licht nicht
durch Reflexion oder Streuung auf die Fototransistoreinheit 34.
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Wird
der Deckel 46 nun unter Überwindung der Kraft der Feder 72 weiter
nach links bewegt, so kommt die Reflexionsmarke 76 an den
Schnittpunkt der Arbeitsachsen 38, 40 zu liegen
und von der Leuchtdiodeneinheit 32 ausgesandtes Licht wird
auf die Fototransistoreinheit 34 reflektiert. Durch jedes Bewegen
des Deckels 46 entgegen der Kraft der Feder 72 aus
der normalerweiser unter Federkraft eingenommenen Ruhe-Schließstellung
heraus, läßt sich somit
am Ausgang der Fototransistoreinheit 34 jeweils ein Impuls
erzeugen, der von der Arbeitsschaltung 22 erhalten wird
und von dieser zur Durchführung
vom Benutzer gewünschter Aufgaben
verwendet werden kann.
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Auf
diese Weise kann der Benutzer z. B. auswählen, ob auf dem LCD-Anzeigefeld 24 die
Temperatur des zugeführten
Wassers, der Wasserverbrauch oder der Wärmeverbrauch angezeigt werden soll,
oder auch, ob die Anzeige überhaupt
abgeschaltet werden soll. Man kann auch die Arbeitsschaltung 22 so
programmieren, daß sie
bei kurz andauernden Ausgangsimpulsen der Fototransistoreinheit 34 jeweils
eine von ihr durchführbare
Arbeit auf dem LCD-Anzeigefeld 24 zur Anzeige bringt und
diese Arbeit dann durchführt,
wenn der Deckel 46 länger
als eine vorgegebene Zeitspanne (z. B. 3 Sekunden) entgegen Federkraft
in der reflektierenden Arbeitsstellung erhalten wird.
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Wie
nachstehend noch genauer beschrieben wird, gibt es verschiedenen
Möglichkeiten,
wie die Arbeitsschaltung 26 Ausgangsimpulse der Fototransistoreinheit 34,
die von der Leuchtdiodeneinheit 54 erzeugt werden, von
solchen Ausgangsimpulsen der Fototransistoreinheit 34 zu
unterscheiden, die durch an der Reflexionsmarke 76 reflektiertes
Licht der Leuchtdiodeneinheit 32 erhalten werden.
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4 zeigt
den Deckel 46 in derjenigen Stellung, in welcher er entgegen
der Kraft der Feder 72 voll nach links bewegt wurde, so
daß die
Reflexionsmarke 76 beim Schnittpunkt der Arbeitsachsen 38, 40 steht.
In 1 ist die den Verbindungskopf 28 voll freigebende
Stellung des Deckels 46 dargestellt, und in der unter Kraft
der Feder 72 eingenommenen Ruhe-Schließstellung (gestrichelt angedeutet)
steht der Deckel 46 so, daß die Reflexionsmarke 76 rechts
des Schnittpunktes der Arbeitsachsen 38, 40 liegt.
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Beim
Ausführungsbeispiel
nach 5 ist auf die Fototransistoreinheit 34 ein
dünnes
Blendenrohr 78 aufgesetzt, so daß die Fototransistoreinheit 34 eine
scharfe Richtcharakteristik erhält.
Die Reflexionsmarke 76 ist nunmehr von einem ausgeschnittenen
Tastenabschnitt 80 des Deckels 46 getragen, welcher
noch über
einen vertikalen Biegeabschnitt 82 mit dem Hauptteil des
Deckels 46 in Verbindung steht, an den übrigen Rändern jedoch durch Schnitte vom
Material des Deckels getrennt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel
entfällt
somit der durch die Feder 72 vorgepannte Anschlag 74.
Der Deckel 46 ist im Schließzustand gegen eine feste Anschlagkante des
Gerätegehäuses geschoben.
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Bei
nicht betätigtem
Tastenabschnitt 80 wird von der Leuchtdiodeneinheit 32 ausgesandtes
Licht auf die Fototransistoreinheit 34 reflektiert. Drückt man
auf den Tastenabschnitt 80 wird der von der Reflexionsmarke 76 reflektierte
Lichtstrahl so gekippt, daß er
nicht mehr durch das Blendenrohr 78 hindurchläuft. Man
erhält
somit bei Betätigung
des Tastenabschnittes 80 eine abfallende Flanke in dem Ausgangssignal
der Fototransistoreinheit 34.
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Beim
Ausführungsbeispiel
nach 6 hat der Deckel 46 eine mittige Öffnung 84,
in welche eine gewellte Membran 86 eingesetzt ist, deren
ebene mittige Fläche
zugleich eine Spiegelfläche
darstellt. Diese kann durch Drücken
der Membran in Tiefenrichtung des Gerätegehäuses vom Schnittpunkt der Arbeitsachsen 38, 40 wegbewegt
werden, wodurch sich ebenfalls eine Abnahme des von der Fototransistoreinheit 34 empfangenen
Lichtes ergibt.
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Beim
Ausführungsbeispiel
nach den 7 bis 9 ist die
Erweiterung 62 bzgl. der Vertiefung 36 exzentrisch.
Die Reflexionsmarke 76 ist entsprechend exzentrisch auf
dem nun als Kreisscheibe ausgebildeten und in der Erweiterung 62 drehbar
gelagerten Deckel 46 angebracht. Durch Drehen des Deckels 46 kann
man somit die Reflexionsmarke 76 wahlweise an den Schnittpunkt
der Arbeitsachsen 38, 40 legen bzw. von diesem
weg bewegen.
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Falls
gewünscht,
kann man an der Umfangsfläche
des Deckels 46 ein Gewinde 88 vorsehen, welches
mit einem entsprechenden Gegengewinde in der Umfangswand der Erweiterung 62 zusammenarbeitet,
wodurch der Deckel 46 auf einfache Weise drehbar und zugleich
unverlierbar in der Erweiterung 62 angebracht werden kann.
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Den
verschiedenen oben beschriebenen Ausführungsbeispielen gemeinsam
ist, daß man
einen Teil der Datenübertragungsstrecke,
der zum Austausch von Daten zwischen dem Warmwasserzähler und
dem Auslese-Programmiergerät
dient, zugleich auch zur manuellen Eingabe von Befehlen verwenden
kann. Dabei diente die Empfangseinheit der bidirektionalen optoelektronischen
Datenübertragungsstrecke
(die Fototransistoreinheit 34) zugleich als Eingabefühler.
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Die
Leuchtdiodeneinheit 32 wird zur Reduzierung des Stromverbrauches
durch eines zugeordnete Steuerschaltung in Abständen von z. B. 0,2 s für jeweils
eine kurze Zeitspanne von z. B. 10 ms erregt wird, um zu prüfen, ob
die Reflexionsmarke 76 im Schnittpunkt der Arbeitsachsen
steht oder nicht.
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Analog
zu der oben beschriebenen Optokoppler-Schnittstelle kann man gemäß den 10 und 11 bei
einer elektrischen Steckverbindung zwischen dem Warmwasserzähler und
dem Auslese- und Programmiergerät
vorgehen. Dabei sind Geräteteile,
die zu oben schon erläuterten
Teilen funktionsäquivalent
sind, wieder mit denselben Bezugszeichen versehen. Sie brauchen
nachstehend nicht nochmals im einzelnen erläutert zu werden.
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In
den 10 und 11 ist
der Verbindungskopf 28 ähnlich
ausgebildet wie eine normale elektrische Steckbuchse: in das Material
des Verbindungskopfes 28 sind Kontakthülsen 90 eingebettet, die
mit in das Material des Gegenverbindugnskopfes 48 eingebetteten
Kontaktstiften 92 zusammenarbeiten. Beim betrachteten Ausführungsbeispiel
(serielle Datenübertragung über Zwei-Leiter-System) sind
jeweils zwei Kontakthülsen
und zwei Kontaktstifte vorgesehen.
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Anstelle
des Gegenverbindungskopfes 48 kann ein Eingabekopf 94 in
den Verbindungskopf 28 eingesteckt werden. Dieser hat im
wesentlichen gleiche Außengeometrie
wie der Gegenverbindungskopf 48 mit der einzigen Ausnahme,
daß seine
Stirnfläche im
wesentlichen mit der Stirnfläche
des Verbindungskopfes 28 zusammenfällt.
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Die
in den Eingabekopf 94 eingebetteten Kontaktstifte 92 haben
federnde gekrümmte
Endabschnitte 96, die geringfügig über die Stirnfläche des
Eingabekopfes 94 überstehen
und in eine flache Vertiefung 98 der Stirnfläche des
Eingabekopfes eingreifen.
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Verwendet
man zusammen mit der in den 10 und 11 gezeigten
Steckverbindung anstelle einer vom Deckel 46 getragenen
Reflexionsmarke eine elektrisch leitende Marke 76, so kann man
durch Verschieben des Deckels 46 wahlweise die Kontaktstifte 92 kurzschließen. Dies
kann wiederum von der Arbeitsschaltung 22 detektiert werden.
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Beim
Ausführungsbeispiel
nach den 10 und 11 ist
ferner in die Schulterfläche
der Erweiterung 62 ein Mikroschalter 100 eingelassen.
Dieser wird betätigt, wenn
der Gegenverbindungskopf 48 in den Verbindungskopf 28 eingesteckt
wird. Der Eingabekopf 94 hat dagegen im Bereich des Mikroschalters 100 eine
Ausnehmung 102, so daß der
Mikroschalter in diesem Falle nicht betätigt wird. Damit kann die Arbeitsschaltung 22,
die zusätzlich
mit dem Mikroschalter 100 verbunden ist, auf einfache Weise erkennen,
ob größerer Datenmengen
vom Auslese-/Programmiergerät 50 her
eingegeben werden sollen oder auf manuelle Eingaben vom Eingabekopf 94 gewartet
werden soll.
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In
Abwandlung des Ausführungsbeispieles nach 11 kann
man in den Eingabekopf 94 auch einen kleinen Taster einbauen,
dessen Betätigungsglied
in der Stirnfläche
des Eingabekopfes 94 liegt. Nochmals alternativ kann man
die Kontaktstifte 92 an in die Stirnfläche des Eingabekopfes 94 eingelassene
Elektroden anschließen,
und der in diesem Fall mit einem einsprechenden Eingang versehene
Signalquellen-Erkennungskreis kann dann überprüfen, ob diese Elektroden durch
den Finger eines Benutzers überbrückt sind
oder nicht. Nochmals alternativ können kapazitive Verfahren verwendet
werden, um festzustellen, ob ein Benutzer mit seinem Finger auf die
Stirnfläche
des Eingabekopfes 94 drückt.
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In 12 ist
der Verbindungskopf 28, welcher die Leuchtdiodeneiheit 32 und
den Fototransistor 34 enthält, die in 12 aber
nicht im einzelnen wiedergegeben sind, ebenso erkennbar wie der
verschiebbare Deckel 46 und der Gegenverbindungskopf 48.
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Auch
bei diesem sind die Leuchtdiodeneinheit 54 und die Fototransistoreinheit 56 nicht
gezeigt. Diese Einheiten sind über
einen Sendekreis 104 bzw. einen Empfangskreis 106 mit
Schnittstellen einer Arbeitsschaltung 108 des Auslese-/Programmiergerätes 50 verbunden,
welche in der Praxis einen Mikroprozessor mit üblicher Peripherie (Massenspeicher, Eingabetastatur,
Display) darstellt.
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Der
Verbindungskopf 28 ist seinerseits mit einem Sendekreis 110 sowie
einem Empfangskreis 112 verbunden. Der Sendekreis 110 ist
seinerseits mit dem Ausgang eines Mikroprozessors 114 verbunden,
der eingangsseitig ferner mit dem Inkrementfühler 18 sowie dem
Temperaturfühler 20 verbunden
ist und das LCD-Anzeigefeld 24 steuert.
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Ein
dem Mikroprozessor zugeordneter Massenspeicher 116 enthält ein oder
mehrere Arbeitsprogramme für
den Mikorprozessor 114 sowie Daten, welche bei der Programmabwicklung
benötigt
werden. Diese Daten umfassen insbesondere eine Identifikationsnummer
für den
Warmwasserzähler
sowie Angaben über
den Typ des verwendeten Temperaturfühlers und des durch Meßkammer 14 und
Flügelrad 16 gebildeten
Durchflußzählers.
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Durch
den Mikroprozessor 14 wird ein Schieberegister 118 getaktet,
welches als Verzögerungstrecke
zwischen den Ausgang des Empfangskreises 106 und eine Einleseschnittstelle
des Mikroprozessors 114 eingefügt ist.
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Das
Ausgangssignal des Empfangskreises 106 wird ferner auf
den Eingang eines Signalquellen-Erkennungskreises 120 gegeben.
Dieser kann z. B. die auf ihn gegebenen Impulse bezüglich Höhe und/oder
Länge auswerten.
Eine große
Anzahl kurzer Impulse zeigt dem Signalquellen-Erkennungskreis 120 an,
daß digitale
Daten mit hoher Baudrate vom Auslese-/Programmiergerät 50 her
bereitgestellt werden. Erhält
der Signalquellen-Erkennungskreis 120 niederfrequente Pegeländerungen
(Impulsabstand 1/10 Sekunde und länger), so zeigt dies an, daß die entspre chenden
Ausgangsimpulse der Fototransistoreinheit 34 durch Verschieben
des Deckels 46 erzeugt wurden. Im letztgenannten Falle
erzeugt der Signalquellen-Erkennungskreis ein Ausgangssignal, welches
dem Mikroprozessor 114 anzeigt, daß eine manuelle Eingabe vorliegt.
Erhält
der Mikroprozessor 114 kein solches Signal, interpretiert
er einlaufende Daten als vom Auslese-/Programmiergerät 50 bereitgestellte
Daten.
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Das
manuelle Eingaben anzeigende Ausgangssignal des Signalquellen-Erkennungskreises 120 stößt eine
monostabile Kippschaltung 122 an, so daß der Mikroprozessor 114 nur
für eine
vorgegebene Zeitspanne in den manuelle Eingaben unterstellenden
Empfangsmodus gestellt wird. Die Periode der Kippschaltung 122 ist
im Hinblick auf die Verzögerungszeit
gewählt,
welche das Schieberegister 118 besorgt.
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Das
Anstoßen
der Kippschaltung 122 erfolgt über ein UND-Glied 124,
dessen einer Eingang mit dem Ausgang des Signalquellen-Erkennungskreises 120 verbunden
ist und dessen anderer Eingang vom Mikorprozessor 114 dann
ein Durchsteuersignal erhält,
wenn der Mikroprozessor 114 selbst nicht die Ausgabe von
Daten über
den Sendekreis 104 besorgt. Dieses Signal kann gleichzeitig
auch dadurch verwendet werden, die Arbeitsspannung von Leuchtdiodeneinheit 32 und
Fototransistoreinheit 34 zu variieren.
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Das
Ausführungsbeispiel
nach 13 entspricht im wesentlichen dem jenigen nach 12, nur
erfolgt die Datenübertragung
zwischen Verbindungskopf 28 und Gegenverbindungskopf 48 rein elektrisch,
wie oben unter Bezugnahme auf die 10 und 11 schon
erläutert.
Der durch eine elektrisch leitende Markierung 76 des Deckels 46 und die
Endabschnitte 96 des Eingabekopfes 94 gebildete
Schalter ist schematisch dargestellt.
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Bei
dem abgewandelten Ausführungsbeispiel
nach 14 enthält
der Verbindungskopf 48 nur ein einziges optoelektronisches
Bauelement, nämlich
eine Leuchtdiodeneinheit 32. Dieser ist ein programmierbarer
Steuerkreis 126 zugeordnet, der grob gesprochen in Abhängigkeit
von einem vom Mikroprozessor 114 erhaltenen Steuersignal
die Leuchtdiodeneinheit 32 in einer von drei unterschiedlichen
Betriebsarten betreibt: Senden (Strom in Durchlaßrichtung), normaler Datenempfang
(Vorspannung in Sperrichtung, Messung des durch Lichtauffall erzeugten
Stromes), Spannungsgenerator (hochohmiger Abschluß, Detektieren
der durch einfallendes Licht erzeugten Spannung). In dem letztgenannten
Betriebszustand, der über
den größten Teil
der Zeit eingestellt wird, nämlich
dann, wenn kein Gegenverbindungskopf 48 eingesteckt ist,
arbeitet der Verbindungskopf 28 somit praktisch energiefrei
und reagiert auf Abschattungen von Umgebungslicht. Der Deckel 46 ist
nun aus transparentem Material hergestellt, so daß die Leuchtdiode
im Generatorbetrieb ein dem auf sie fallenden Umgebungslicht entsprechendes
Spannungssignal erzeugt, welches verschwindet, wenn ein finger vor
der Leuchtdiode auf den Deckel 46 gelegt wird.
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In
weiterer Abwandlung der Erfindung wird in dieser dritten Betriebsart
der Leuchtdiodeneinheit 32 (Generatorbetrieb) deren Ausgangssignal
durch einen Verstärker 128 verstärkt, und
dessen Ausgangssignal wird auf einen Amplitudendiskriminator 130 gegeben,
der mit einer oder mehreren Referenzspannungen Vi beaufschlagt
ist. Stellt der Amplitudendiskriminator 130 einen vorgegebenen
prozentualen Abfall des auf ihn gegebenen Signales fest, so stößt er einen
Signalgenerator 132 an, der ein diesem beobachteten Amplitudenabfall
zugeordnetes digitales Signal abgibt. Der Signalgenerator 132 und der
Amplitudendiskriminator 130 können ausgebildet sein, daß sie nur
auf einen Hell/Dunkel-Unterschied ansprechen. Sie können aber
auch so ausgebildet sein, daß sie
auf unterschiedliche Hell/Dunkel-Unterschiede ansprechen, die z.
B. dadurch erzeugt werden können,
daß man
vor dem offenen Ende des Verbindungskopfes 28 ein Graustufenfilter
verschiebt. Ein derartiges lichtmodulierendes Element ist in 14 schematisch
bei 134 angedeutet.
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Die
vom Signalgenerator 132 abgegebenen digitalen Signale sind
so gewählt,
daß sie
sich von den vom Auslese-/programmiergrät 50 abgebenen Bitfolgen
unterscheiden. Zum Beispiel können
die vom Signalgenerator 132 abgegebenen Signale in der
Praxis sonst nicht vorkommenden ASCII-Zeichenketten wie ”%%” oder ”!?” entsprechen.
Auch auf diese Weise erkennt somit der Mikroprozessor 114, daß an seinem
Eingang eine manuell vorgenommene Dateneingabe ansteht.
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Das
Ausführungsbeispiel
nach 15 betrifft eine vereinfachte Anwendung im Zusammenhang
mit der Steuerung des Zündzeitpunktes
von Brennkraftmaschinen. Der Mikroprozessor 114 arbeitet
mit einem Temperaturfühler 136 zusammen
und steuert ein Zündwinkel-Stellglied 138 sowie
ein Einspritzmengen-Stellglied 140. Der Verbindungskopf 28 umfaßt nur eine
Daten entgegennehmende Fototransistoreinheit 34, sodaß in den
Massenspeicher 116 von einem Programmiergerät 50 her
neue Daten eingelesen werden können
und über
einen einfachen Eingabekopf 94 die an einem Anzeigefeld 24 ausgegebenen
Daten oder vom Mikroprozessor 14 durchzuführende Sonderarbeiten
eingestellt werden können.
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Die
Erfindung wurde oben stehend anhand zweier Einsatzgebiete, nämlich der
Warmwasser-Verbrauchsmessung und der Steuerung einer Brennkraftmaschine
beschrieben. Es versteht sich, daß die Erfindung gleichermaßen auf
anderen Gebieten verwendbar ist. Hierunter sind insbesondere Verbrauchsmessungen
zu nennen, z. B. der Wärmeverbrauch
an Heizkörpern
eines Gebäudes,
der Kaltwasserverbrauch, der Stromverbrauch. Dazu kommen unterschiedliche Überwachungsaufgaben,
wie sie in Gebäudekomplexen
anfallen, z. B. die Überwachung
von Temperaturen in verschiedenen Räumen, Zugangskontrollen usw..
Die Erfindung kann auch bei kleinen Steuerungen für Werkzeugmaschinen
oder andere Geräte,
z. B. Programmsteuerungen für
Fotoapparate verwendet werden, die umprogrammierbar sind und hierzu
eine Schnittstelle aufweisen.
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In
Abwandlung der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele kann der Gegenverbindungskopf 48 auch
nicht über
Kabel mit dem Auslese-/Programmiergerät verbunden sein. Diese Verbindung kann
auch über
eine Funkstrecke oder über
eine Telefonleitung erfolgen.
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In
einem solchen Falle kann man dann das Arbeitsprogramm für den Mikroprozessor 114 so wählen, daß dieser
in gewissen Abständen
nur kurze Impulsfolgen übermittelt,
die der Zunahme des Verbrauches oder der Änderung einer überwachten
Eigenschaft entsprechen. Das zentrale Auslesegerät führt dann selbst eine Integration
durch, so daß dort die
integrierten Werte laufend vorliegen, ohne daß laufend ein umfangreicher
und die Batterie des Gerätes
belastender Datenaustauch notwendig wäre. Die Zähler-Fortschreibung im zentralen Auslesegerät wird nur
in größeren zeitlichen
Abständen
wieder mit dem verbindlichen Stand des peripheren Gerätes abgeglichen,
indem ein voller Datensatz vom peripheren Gerät zum Auslese-/Programmiergerät übermittelt
wird, der den im Gerät
selbst aufintegrierten, verbindlichen Gesamtwert entspricht. Man
hat somit in einer Zentrale laufend aktuelle Informationen, benötigt hierzu
aber nur wenig Datenübermittlungszeit und
auch wenig Energie zur Datenübermittlung.