DE19920393A1 - Anordnung zum Bestimmen eines Volumens eines Gasstroms - Google Patents

Abstract

Die Anordnung zum Bestimmen eines auf Normbedingungen bezogenen Volumens eines Gasstroms weist einen in den Gasstrom eingebundenen Gaszähler (1), einen die Temperatur des Gasstroms erfassenden Temperatursensor (15), einen den Druck des Gases erfassenden Drucksensor (13) und einen mit dem Gaszähler (1), dem Temperatursensor (15) und dem Drucksensor (13) gekoppelten elektronischen Mengenumwerter (4) auf. Der Gaszähler (1) enthält ein mechanisches Zählwerk (2), wobei das mechanische Zählwerk (2) eine dessen absoluten Zählerstand erfassende und in ein elektrisches Meßsignal umwandelnde Zählersensoranordnung (6) und eine das elektrische Meßsignal verarbeitende Auswerteschaltung (7) aufweist. Die Auswerteschaltung (7) gibt periodisch wiederholt ein den Zählerstand darstellendes Codesignal auf eine mit dem Mengenumwerter (4) gekoppelte Übertragungsleitung (3) aus. Der Mengenumwerter (4) weist eine das Codesignal empfangende Verarbeitungseinrichtung (11) auf, die ein das auf Normbedingungen bezogene Volumen codierendes Signal erzeugt. Das mechanische Zählwerk (2) enthält ein vor Ort ablesbares mechanisches Rollenzählwerk (5). Die Zählersensoranordnung (6) umfaßt in Zuordnung zu jeder Zählwerksrolle eine Sensoranordnung, die die Drehposition erfaßt, beispielsweise mit optischen Sensoren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Bestimmen eines auf Normbedingungen bezogenen Volumens eines Gasstroms mit einem in den Gasstrom eingebundenen Gaszähler, einer die Temperatur des Gasstroms erfassenden Temperatursensorsein­ richtung, einer den Druck des Gases im Gasstrom erfassenden Drucksensoreinrichtung und einem mit dem Gaszähler, der Tem­ peratursensoreinrichtung und der Drucksensoreinrichtung gekoppelten elektronischen Mengenumwerter, wobei der Gaszäh­ ler ein mechanisches Zählwerk aufweist.

Eine Anordnung der eingangs genannten Art ist beispiels­ weise aus der DIN 33800 vom Juli 1986 bekannt. Diese Norm beschreibt die Anforderungen an Turbinenradgaszähler, die neben einem mechanischen Rollenzählwerk Anschlußstellen für Temperaturaufnehmer und Druckmeßanschlüsse aufweisen, wobei diese mit einem Zustands-Mengenumwerter gekoppelt werden. Letzterer ist in der Norm lediglich erwähnt. Ferner sind Zählwerke mit integrierten Impulsgebern erwähnt. Dabei han­ delt es sich um elektrische Näherungsschalter, die vorzugs­ weise der DIN 19234 entsprechen. Bei einem Turbinengaszähler beispielsweise liefern diese elektrischen Näherungsschalter oder Wegaufnehmer eine Ausgangssignal mit einer Impulsfolge, wobei die Impulsfrequenz proportional zur Umdrehungsfrequenz eines vom Turbinenrad des Turbinenradgaszählers angetriebe­ nen rotierenden Bauelements des Zählwerks ist. Dieses Bau­ element befindet sich entweder vor oder hinter einer Justierstufe des Turbinenradgaszählers. Die Impulsfrequenz des ausgegebenen Signals ist somit proportional zur Umdre­ hungszahl des Turbinenrades, welche wiederum proportional zum Volumenstrom des Gases ist. Das Impulssignal wird an den Mengenumwerter weitergeleitet, der durch Zählen der Impulse einen dem Volumen entsprechenden Wert bestimmen kann. Durch Einbeziehung der vom Druck- und vom Temperatursensor erfaß­ ten Meßwerte kann der Mengenumwerter einen dem auf Normbe­ dingung bezogenen Volumen entsprechenden Wert bestimmen. Sofern dem Mengenumwerter ein Anfangszählerstand zu einem vorgegebenen Zeitpunkt bekannt ist (beispielsweise eingege­ ben wird), kann der Mengenumwerter mit Hilfe des aus den Impulsen gewonnenen Wertes, der dem seit diesem Zeitpunkt durchströmten Volumen entspricht, einen errechneten Wert für den aktuellen Zählerfortschritt ("nachgebildeten Zähler­ stand") reproduzieren.

Nachteilig bei dieser Anordnung ist beispielsweise, daß dieser nachgebildete Zählerstand aufgrund von Fehlern bei der Impulsübertragung oder Fehlern bei der Bestimmung des Volumens nicht exakt dem tatsächlichen Zählerfortschritt des mechanischen Zählwerks entspricht. Deshalb ist es regelmäßig erforderlich, den Stand des mechanischen Zählwerks vor Ort abzulesen und den Mengenumwerter entsprechend zu korrigie­ ren.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, bei der Bestimmung eines auf Normbedingungen bezogenen Volumens eines Gasstroms der eingangs genannten Art die Fehlerquellen der Fernerfas­ sung zu verringern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Sie wird somit bei einer Anordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das mechanische Zählwerk eine dessen absoluten Zählerstand erfassende und in ein elektrisches Meßsignal um­ wandelnde Zählersensoranordnung und eine das elektrische Meßsignal verarbeitende Auswerteschaltung aufweist, daß die Auswerteschaltung periodisch wiederholt ein den Zählerstand darstellendes Codesignal auf eine mit dem Mengenumwerter gekoppelte Übertragungsleitung ausgibt, und daß der Mengen­ umwerter eine das Codesignal empfangende und ein das auf Normbedingungen bezogene Volumen codierendes Signal erzeu­ gende Verarbeitungseinrichtung aufweist. Diese Anordnung ermöglicht insbesondere ein Fernablesen des Zählerstandes bei verringerten Fehlereinflüssen und reduziert die Notwen­ digkeit des wiederholten direkten Ablesens des Zählwerks "vor Ort". Dies verringert die Betriebskosten.

Das mechanische Zählerwerk ist vorzugsweise ein mehrstelliges Rollenzählwerk, wobei die Genauigkeit der Erfassung des Zählerstandes beispielsweise gleich der Auflö­ sung der geringstwertigen Zählerrolle ist. Die Fehlersen­ soranordnung kann aber darüber hinaus auch mehr als zehn Schritte pro Umdrehung der geringstwertigen Zählerrolle erfassen. Die Zählersensoranordnung kann im einfachsten Fall aus einer Anzahl von jeweils ein binäres Signal ausgebenden Sensorschaltern bestehen. In diesem Fall besteht die Auswer­ teschaltung aus einer Schaltung, die die binären Sensorsig­ nale seriell oder parallel (bei Verwendung mehrerer paral­ leler Leitungen als Übertragungsleitung) ausgibt. In diesem Falle lassen sich die Bits des digitalen Codesignals den Zuständen der einzelnen Erfassungssensoren zuordnen. Vor­ zugsweise wird als Auswerteschaltung jedoch eine aktive Schaltung verwendet, die einen Prozessor enthält. Eine sol­ che Auswerteschaltung erfaßt die Ausgangssignale der einzel­ nen Erfassungssensoren der Zählersensoranordnung und erzeugt programmgesteuert aus diesen Signalen ein wiederholt ausge­ sendetes Ausgabesignal, welches seriell (unter anderem) den jeweiligen Zählerstand codiert. Eine solche mit den Sensoren verbundene Auswerteschaltung wird auch als Encoder bezeich­ net.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform erzeugt die Aus­ werteschaltung als Codesignal ein binäres Signal mit zwei Pegelwerten unterschiedlicher logischer Bedeutung, wobei ein erster Pegelwert durch einen Stromwert zwischen 2,1 mA und 3,9 mA und ein zweiter Pegelwert durch einen Stromwert unter 1,2 mA repräsentiert ist. Vorzugsweise ist der erste Pegel­ wert durch einen Stromwert zwischen 2,2 mA und 3,9 mA und der zweite Pegelwert durch einen Stromwert unter 1,0 mA repräsen­ tiert. Diese Pegel entsprechen den mit bisher angewendeten Näherungsschaltern oder elektrischen Wegaufnehmern gemäß DIN 19234 erzeugten Pegeln. Diese Pegel haben den Vorteil, daß bei der Eingangsschnittstelle der vorhandenen Mengenumwerter keine Hardwareänderungen erforderlich sind.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemä­ ßen Anordnung erzeugt die Auswerteschaltung neben dem den Zählerstand darstellenden Codesignal ein eine Maßeinheit codierendes digitales Signal und ein Fehlerprüfsignal, wobei sie diese Signale enthaltende Codesignal-Blöcke periodisch wiederholt ausgibt. Das die Maßeinheit codierende digitale Signal codiert eine Volumenmenge, die einem Digit der geringstwertigen Zählerrolle entspricht. Als Fehlerprüfsig­ nal wird beispielsweise ein die Parität anzeigendes Prüf­ zeichen oder ein anderer Fehlererfassungs- oder Fehlerkor­ rekturcode verwendet. Darüber hinaus kann das Fehlerprüfsi­ gnal auch Signale umfassen, die die korrekte Funktion der Zählersensoranordnung und/oder der Auswerteschaltung anzei­ gen bzw. die umgekehrt beispielsweise den Ausfall eines Sen­ sors oder den Ausfall der Stromversorgung anzeigen.

Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anord­ nung ist das mechanische Zählwerk mit Zählersensoranordnung und Auswerteschaltung als Zusatzgerät ausgebildet, das auf einer Ausgangswelle des Gaszählers aufsetzbar ist. Dies gestattet die Nachrüstung vorhandener Zähler, die einen me­ chanischen Abtrieb (Ausgangswelle) aufweisen. Derartige Zusatzgeräte können beispielsweise auf den mechanischen Abtrieb von Turbinenradgaszählern oder Drehkolbengaszählern aufgesetzt werden, wonach der Aufsatz durch einen Siche­ rungsstempel gegen ein Entfernen oder andere Manipulationen gesichert wird. Zusätzlich wird dann, wenn der Zusatzgeräte­ aufsatz als Hauptzählwerk betrieben wird, das im ursprüngli­ chen Zähler vorhandene Zählwerk unkenntlich gemacht, bei­ spielsweise durch Abdecken des Sichtfensters oder durch Ent­ fernen der Zählwerksrollen.

Bei einer anderen Ausführungsform, bei der der Gaszähler ein Turbinenradgaszähler ist, wird das mechanische Zählwerk über eine Magnetkupplung mit einem in einem Gasraum von strömenden Gas angetriebenen Turbinenrad gekoppelt und in einem Gehäuse des Turbinenradgaszählers angeordnet, wobei die Zählersensoranordnung an das Zählwerk angreifende berüh­ rungslose Sensoren aufweist. Diese Anordnung wird bei neu installierten Zählern verwendet. Als berührungslose Sensoren werden beispielsweise optische oder andere auf ein elektro­ magnetisches oder magnetisches Feld ansprechende Sensoren mit eigener oder fremder Feldanregung verwendet. Dazu gehö­ ren u. a. Paare von optischen Strahlern und Empfängern, Per­ manentmagneten zugeordnete Hall-Sensoren oder Hochfrequenz- oder Gleichfeld-Annäherungsschalter. Wesentlich ist, daß die Zählersensoranordnung keine oder nur sehr geringere Kräfte auf das Zählwerk ausübt, damit keine Meßfehler durch Beein­ flussung der Drehbewegung der Zählerbestandteile auftreten können.

Eine bevorzugte Anordnung dieser Art ist dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zählersensoranordnung jeweils N Sensorele­ mente je Zahlenrolle des mechanischen Zählwerks aufweist, die so angeordnet sind, daß sie jeweils 2^N-2 im wesentlichen äquidistante Positionen je Umdrehung der Zahlenrolle erfas­ sen können, wobei N < 4 ist. Binäre Sensorelemente sind sol­ che Sensorelemente, die zwei unterscheidbare Zustände eines Ausgangssignals aufweisen. Mit N derartigen Sensorelementen wären somit 2^N verschiedene Ausgangszustände erzeugbar. Um die Störsicherheit zu erhöhen, werden zwei dieser Ausgangs­ zustände (vorzugsweise die Ausgangszustände, in denen sich sämtliche Sensorausgänge in dem gleichen Zustand befinden) nicht ausgenutzt, so daß sich 2^N-2 auswertbare Ausgangszu­ stände der Gesamtanordnung ergeben. Um mit einer solchen An­ ordnung wenigstens zehn äquidistante Positionen je Umdrehung einer Zahlenrolle erfassen zu können, wird N ≧ 4 gewählt. Vorzugsweise sind N = 5 optische Sensorelemente vorgesehen.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemä­ ßen Anordnung weist das mechanische Zählwerk zusätzlich einen das Voranschreiten des Zählwerks erfassenden Wegsensor auf, der an einer am Zählwerk von außen zugängliche Schnitt­ stelle ein Ausgangssignal liefert, welches Impulse in einer zum vom Zählwerk erfaßten Volumenstrom des Gases proportio­ nalen Frequenz enthält. Die zwischen dem Zählwerk und dem Mengenumwerter für die normale Erfassung vorgesehene Über­ tragungsstrecke ist in der Regel gegen einen unberechtigten Zugriff geschützt. Um dennoch eine Funktionsprüfung "vor Ort", d. h. unmittelbar am Zähler, zu ermöglichen, ist der zusätzliche Wegsensor mit der von außen frei zugänglichen Schnittstelle vorgesehen. Dieser integrierte Wegsensor (beispielsweise ein Näherungsschalter) ist vorzugsweise galvanisch von der Zählersensoranordnung und der Auswerte­ schaltung getrennt. Bei einer bevorzugten Weiterbildung die­ ser Ausführungsform umfaßt der Wegsensor wenigstens einen mit einer geringstwertigen Zahlenrolle des Zählwerks gekop­ pelten Dauermagneten und einen auf das so erzeugte veränder­ liche Magnetfeld ansprechenden Reed-Kontakt derart, daß bei jeder Umdrehung der geringstwertigen Zahlenrolle wenigstens ein Impuls des Ausgangssignals an der von außen zugänglichen Schnittstelle erzeugbar ist. Im einfachsten Fall sind die beiden Anschlüssen des Reed-Kontaktes mit zwei Stiften oder Buchsen eines von außen zugänglichen Steckkontaktes verbun­ den. Diese Anordnung des mit der geringstwertigen Zahlen­ rolle synchronen Wegsensors kann für Eichzwecke verwendet werden und gestattet den Einsatz einfacher Prüfgeräte, die keine Auswerteelektronik zur Verarbeitung eines den Zähler­ stand darstellenden Codesignals aufweisen. Die so gebildete Schnittstelle kann darüber hinaus für eine interne Überwa­ chung und Verbrauchserfassung unabhängig von der Fernerfas­ sung seitens des Mengenumwerters benutzt werden.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemä­ ßen Anordnung ist mit der Verarbeitungseinrichtung des Men­ genumwerters eine Datenausgabeschnittstelleneinrichtung der­ art gekoppelt, daß diese wahlweise das das Volumen codie­ rende Signal und/oder ein den Zählerstand darstellendes Signal ausgeben kann. Die Datenausgabeschnittstelle ent­ spricht vorzugsweise einer Standardschnittstelle (sowohl be­ züglich der verwendeten Pegel als auch bezüglich des verwen­ deten Protokolls). Diese Datenausgabeschnittstelle ist der­ art konfigurierbar, daß sie einerseits einen Wert ausgeben kann, der dem auf Normbedingungen bezogenen Volumen ent­ spricht, welches unter Berücksichtigung von Druck und Tempe­ ratur von der Verarbeitungseinrichtung berechnet worden ist. Alternativ kann die Datenausgabeschnittstelle so konfigu­ riert werden, daß sie ein den Zählerstand direkt darstellen­ des Signal ausgibt. Auf diese Weise ist ein direktes Fern­ ablesen des Zählerstandes möglich. Dies ersetzt die Begehung vor Ort bei Beibehaltung der vorhandenen Schnittstellenspe­ zifikation. Die Konfiguration, d. h. die Auswahl des auszuge­ benden Signals erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit von einem Steuersignal, daß entweder direkt am Mengenumwerter eingestellt oder eingegeben wird oder das über die Datenaus­ gabeschnittstelleneinrichtung eingebbar ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrie­ ben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Anordnung, und

Fig. 2A-2C Ansichten eines als Zusatzgerät konfigu­ rierten Zählwerks mit integriertem Encoder.

Fig. 1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Ausführungs­ beispiels der erfindungsgemäßen Anordnung, die einen Turbi­ nenradgaszähler 1 mit einem daran montierten Zählwerk 2 und einen über die Übertragungsleitung 3 mit dem Zählwerk gekop­ pelten elektronischen Mengenumwerter 4 aufweist. Das Zähl­ werk 2 enthält ein mechanisches Rollenzählwerk 5. Das mecha­ nische Rollenzählwerk 5 ist vorzugsweise 8-stellig, wobei in der Prinzipskizze gemäß Fig. 1 nur 4 Stellen angedeutet sind. Das mechanische Rollenzählwerk 5 ist durch ein Sicht­ fenster im Gehäuse des Zählwerks 2 hindurch vor Ort ables­ bar. Das mechanische Rollenzählwerk wird von einem Turbinen­ rad des Turbinenradzählers 1, mit dem es beispielsweise über eine Magnetkupplung gekoppelt ist, angetrieben. In diese mechanischen Übertragungsstrecke zwischen Turbinenrad und Rollenzählwerk ist eine Justierstufe eingekoppelt. Zusätz­ lich kann der mit dem Zählwerk 2 verbundene Turbinenradzäh­ ler 1 eine (nicht gezeigte) Ausgangswelle aufweisen, die synchron mit dem Zählwerk angetrieben wird. Auf diese Aus­ gangswelle können Zusatzgeräte aufgesteckt werden.

In dem Gehäuse des Zählwerks 2 sind ferner eine Zähler­ sensoranordnung 6 und eine Auswerteschaltung 7 angeordnet. Die Zählersensoranordnung ist mit dem mechanischen Zählwerk 5 derart gekoppelt, daß sie dessen absoluten Zählerstand erfassen kann. Vorzugsweise ist mit jeder Zählwerksrolle eine Sensoranordnung gekoppelt, die die Drehposition der Zählwerksrolle erfaßt. Die jeder Zählwerksrolle zugeordnete Sensoranordnung besteht beispielsweise aus 5 binären opti­ schen Sensoren (Lichtschranken), die mit einer mit der Zähl­ werksrolle gekoppelten oder in die Zählwerksrolle integrier­ ten Codescheibe derart zusammenwirken, daß durch Verdrehen der Codescheibe die optischen Sensoren in einem vorgegebenen Muster ein- bzw. ausgeschaltet werden. Beispielsweise sind die optischen Sensoren in verschiedenen radialen Abständen an der Codescheibe angeordnet, wobei die Codescheibe den Sensoren zugeordnete strahlungsdurchlässige Fenster oder strahlungsreflektierende Oberflächenbereiche aufweist. Die Fenster bzw. reflektierenden Bereiche sind auf den jeweili­ gen Umfangslinien derart verteilt angeordnet, daß sich für eine vorgegebene Anzahl eine vorgegebene Anzahl im wesentli­ chen äquidistanter Drehpositionen der Codescheibe jeweils unterschiedliche Muster des Ein- bzw. Ausschaltens der zuge­ ordneten optischen Sensoren ergeben. Im einfachsten Fall ist die Codescheibe in die zugehörige Zählwerksrolle integriert.

Die Ausgangssignale der Sensoren 6 werden der Auswerte­ schaltung 7 zugeführt. Die Auswerteschaltung 7 dient außer­ dem zur Strom/Spannungsversorgung der Sensoren 6. Die Aus­ werteschaltung 7 ist vorzugsweise eine programmgesteuerte aktive Auswerteschaltung, die einen Mikrocontroller, d. h. ein einen Mikroprozessor, Programm- und Datenspeicher und Ein/Ausgabeschnittstellen vereinigendes Bauelement, enthält. Die Auswerteschaltung enthält darüber hinaus eine Zeitgabe­ schaltung, die die zeitliche Wiederholung eines vorgegebenen Programmablaufs bestimmt. Die Auswerteschaltung fragt die einzelenen Sensoren periodisch ab, speichert die erfaßten Sensorausgangssignale, die den jeweiligen Zählerstand kodie­ ren, zwischen, prüft die Funktionsbereitschaft der Erfas­ sungsschaltung, verarbeitet die erfaßten Daten zu Ausgabeda­ ten, die zusätzliche Informationen, wie Prüfdaten, Fehler­ fassungsdaten, Zähleridentifikationsdaten, Zeitdaten und ähnliches umfassen können, und bereitet die Ausgabe dieser Daten über eine Ausgabeschnittstelle nach einem vorgegebenen Protokoll auf. Mit der Auswerteschaltung 7 ist eine Ausgabe­ schnittstelle 8 zur Ankoppelung des Zählwerks 2 an die Über­ tragungsleitung 3 gekoppelt. Die Ausgabeschnittstelle 8 sorgt für eine Ausgabe der Datencodes in Übereinstimmung mit gewünschten Signalpegeln. Die Ausgabe erfolgt vorzugsweise in serieller Form, wobei das Codesignal als binäres Signal mit zwei Pegelwerten unterschiedlicher logischer Bedeutung ausgegeben wird. Ein erster, hoher Pegelwert ist durch einen Stromwert zwischen 2,2 mA und 3,9 mA und ein zweiter, nied­ riger Pegelwert durch einen Stromwert unter 1,0 mA repräsen­ tiert, vorzugsweise bei einer Versorgung mit 8,2 Volt bei einem Innenwiderstand von 1 kW. Die Übertragungsrate der kodierten Signale beträgt vorzugsweise, 2400 Baud. Durch die mit der Ausgabeschnittstelle 8 zusammenwirkende Auswerte­ schaltung 7 werden beispielsweise die in der folgenden Tabelle dargestellten Datenblöcke erzeugt und auf die seri­ elle Übertragungsleitung 3 ausgegeben.

Tabelle 1: Inhalt der Codeblöcke

Wie der Tabelle 1 zu entnehmen ist, erzeugt die Auswer­ teschaltung sowohl einen Codeblock, der den Zählerstand angibt, als auch einen Codeblock, der den jeweiligen Zähler identifiziert. Beide Codeblöcke werden periodisch auf die Übertragungsleitung 3 ausgegeben. Die Häufigkeit der Ausgabe kann jedoch unterschiedlich sein, beispielsweise kann der den Zähler identifizierende Codeblock wesentlich seltener als der den Zählerstand wiedergebende Codeblock übertragen werden. Der den Zählerstand wiedergebende Codeblock wird beispielsweise alle 10 Sekunden übertragen, d. h. bei einer Wiederholfrequenz von 0,1 Hz. Diese Wiederholfrequenz wird bei der Programmierung der Auswerteschaltung 7 vorgegeben.

Der programmgesteuert vorgegebene Ablauf bei der Erzeu­ gung des Ausgabeprotokolls ist für ein Ausführungsbeispiel in der folgenden Tabelle dargestellt:

Tabelle 2: Ablauf der Messung und Codesignal-Ausgabe

Wie bereits ausgeführt, wird der gesamte zeitliche Ablauf beispielsweise alle 10 Sekunden wiederholt. Die maxi­ male Wiederholfrequenz ergibt sich aus der für den Ablauf benötigten Mindestzeit, die bei dem in Tabelle 2 dargestell­ ten Ausführungsbeispiel 840 ms beträgt.

Zur Einrichtung bzw. Programmierung der Auswerteschal­ tung kann diese in einen Service-Modus versetzt werden. In diesem Service-Modus können neben der Wiederholfrequenz die das Ausgabeprotokoll bestimmenden Parameter und die den Zäh­ ler identifizierenden Daten eingegeben werden.

Es wird wieder auf Fig. 1 Bezug genommen. Das Zählwerk 2 enthält ferner zusätzlich einen mit der geringstwertigen Zahlenrolle des mechanischen Zählwerks 5 gekoppelten Dauer­ magneten und einen auf das bei Rotation der Zahlenrolle erzeugte veränderliche Magnetfeld ansprechenden Reed-Kontakt 9. Der Reed-Kontakt 9 erzeugt bei jeder Umdrehung der Zah­ lenrolle einen Impuls eines Ausgangssignals, das über eine von außen zugängliche Steckverbindung 10 abgreifbar ist. Da die zwischen dem Zählwerk 2 und dem Mengenumwerter 4 beste­ hende Verbindung 3 in der Regel nicht frei zugänglich ist, gestattet der zusätzliche Reed-Kontakt in Verbindung mit der frei zugänglichen Steckverbindung 10 den Anschluß eines ein­ fachen Überwachungsgeräts für Eichzwecke sowie für eine Ver­ brauchserfassung am Ort des Gaszählers.

Die das Codesignal ausgebende Schnittstelle 8 des Zähl­ werks 2 ist über die Übertragungsleitung 3 mit einer im Men­ genumwerter 4 vorhandenen Verarbeitungseinrichtung 11 gekop­ pelt. Die Verarbeitungseinrichtung 11 empfängt das den Zäh­ lerstand darstellende Codesignal zur Bestimmung des auf Normbedingungen bezogenen Volumens des Gasstroms. Dazu ist die Verarbeitungseinrichtung 11 außerdem über eine Übertra­ gungsleitung 12 mit einem Drucksensor 13 gekoppelt. Der am Turbinenradgaszähler angebrachte Drucksensor 13 erfaßt den Bezugsdruck des Gaszählers. Außerdem ist die Verarbeitungs­ einrichtung 11 des Mengenumwerters 4 über eine Übertragungs­ leitung 14 mit einem Temperatursensor 15 gekoppelt, der die Temperatur des Gasstroms erfaßt. Mit Hilfe der so erfaßten Größen Druck und Temperatur und der in einem Zeitintervall erfaßten Differenz der Zählerstände kann die Verarbeitungs­ einrichtung einen Wert bestimmen, der einem auf Normbedin­ gungen bezogenen Volumen des Gasstroms entspricht. Der so bestimmte Wert kann über eine Datenausgabeschnittstelle 16 und eine an diese angekoppelte Leitung 17 ausgegeben werden. Der elektronische Mengenumwerter 4 enthält außerdem eine Stromversorgungseinrichtung 18, die mit einer Stromversor­ gungsleitung 19 verbunden ist.

Der Mengenumwerter 4 ist so konfigurierbar, daß er wahl­ weise Werte für das auf Normbedingungen bezogene Volumen oder den augenblicklichen Zählerstand angebende Werte über die Datenausgabeschnittstelle 16 ausgeben kann. Das Konfigu­ rieren des Mengenumwerters 4 erfolgt programmgesteuert, durch manuelle Einstellung oder durch ein von außen zuge­ führtes Steuersignal. Als Ausgabeschnittstelle 16 wird vor­ zugsweise eine Standardschnittstelle, beispielsweise eine DSfG-Schnittstelle verwendet. Die Übertragung eines den ab­ soluten Zählerstand kodierenden Signals vom Zählwerk an den Mengenumwerter und die Ausgabe eines daraus erzeugten, den Zählerstand kodierenden Signals über die DSfG-Schnittstelle gestatten eine direkte Fernerfassung des Zählerstands.

Dadurch kann das regelmäßig erforderliche Begehen "vor Ort", d. h. ein Ablesen des mechanischen Zählwerks am Gaszähler, entfallen bzw. dessen Häufigkeit reduziert werden, was zu einer erheblichen Kosteneinsparung führt.

Es sind eine Reihe von Maßnahmen vorgesehen, um die Übertragungssicherheit der Übertragung der elektronisch erfaßten Zählerstände an den Mengenumwerter zu erhöhen. Im Betrieb befindet sich die Auswerteschaltung des Zählwerks ausschließlich im Sendemodus, d. h., es werden keine Daten empfangen. Eine Änderung der in einem EEPROM abgelegten Kon­ figurationsdaten der Auswerteschaltung ist im Betrieb nicht möglich. Änderungen können nur im Service-Modus vorgenommen werden, welcher durch eine Hardware-Einstellung verriegelt ist. Diese Verriegelung ist nur bei Öffnen des Gehäuses des Zählwerks 2 zugänglich. Das Zählwerksgehäuse ist wiederum durch amtliche Plomben gesichert.

Die Auswerteschaltung 7 des Zählwerks 2 und die Auswer­ teschaltung 11 des Mengenumwerters 4 überwachen vorgegebene Schaltungsfunktionen und teilen Störungen durch vorgegebene Kodierungen der übertragenen und verarbeiteten Signale mit. Im Zählwerk 2 werden insbesondere folgende Störungen erfaßt:
Unterbrechungen oder Kurzschluß der in den optischen Senso­ ren verwendeten Strahlungsemitter (z. B. Leuchtdioden) und Strahlungsempfänger (z. B. Fototransistoren), Störungen der Kommunikation zwischen den datenspeichernden und datenverar­ beitenden Bauelementen der Auswerteschaltung (EEPROM, Pro­ zessor) und Störungen der Funktion des mechanischen Zähl­ werks (z. B. zu schnelles Drehen des Zählwerks). Die Überwa­ chung der Datenübertragung erfolgt darüber hinaus durch Feh­ lererfassungs- und Fehlerkorrekturcodes (beispielsweise durch Blockprüfzeichen BCC als gerade Längsparität über alle Zeichen). Darüber hinaus sieht das Protokoll Maßnahmen gegen eine Fehlinterpretation von Daten vor. Schließlich kann in der Verarbeitungseinrichtung 11 ein Zwischenspeicher für vorhergehende Zählerstände vorgesehen sein, mit dessen Hilfe aufeinanderfolgende Zählerstände verglichen und somit die Plausibilität der erfaßten Werte, z. B. das monotone Anstei­ gen der Werte, kontrolliert werden kann.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform eines auf einem vor­ handenen mechanischen Zählwerks eines herkömmlichen Turbi­ nenradgaszählers aufsetzbaren Zusatzgeräts. Das Zusatzgerät wird auf eine vorhandene Ausgangswelle des Zählwerks aufge­ setzt. Die Verbindung wird anschließend durch eine Plombe (Sicherungsstempel) gesichert (vgl. Fig. 2a). Die mechani­ sche Übersetzung des aufgesetzten Zählwerks ist so gewählt, daß eine Umdrehung der mechanischen Abtriebswelle exakt eine Umdrehung der geringstwertigen Zählwerksrolle des Aufsatzes verursacht. Sofern der Aufsatz als Hauptzählwerk betrieben werden soll, wird das im Zähler ursprünglich vorhandene Zählwerk unkenntlich gemacht, beispielsweise durch Abdecken des Sichtfensters oder durch Entfernen der Zählwerksrollen.

Claims (11)

1. Anordnung zum Bestimmen eines auf Normbedingungen bezogenen Volumens eines Gasstroms mit einem in den Gasstrom eingebundenen Gaszähler (1), einer die Temperatur des Gasstroms erfassenden Temperatursensoreinrichtung (15), einer den Druck des Gases im Gasstrom erfassenden Drucksensoreinrichtung (13) und einem mit dem Gaszähler (1), der Temperatursensoreinrichtung (15) und der Drucksensoreinrichtung (13) gekoppelten elektronischen Mengenumwerter (4), wobei der Gaszähler (1) ein mechanisches Zählwerk (2) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das mechanische Zählwerk (2) eine dessen absoluten Zählerstand erfassende und in ein elektrisches Meßsignal umwandelnde Zählersensoranordnung (6) und eine das elektrische Meßsignal verarbeitende Auswerteschaltung (7) aufweist,
daß die Auswerteschaltung (7) periodisch wiederholt ein den Zählerstand darstellendes Codesignal auf eine mit dem Mengenumwerter (4) gekoppelte Übertragungsleitung (3) ausgibt, und
daß der Mengenumwerter (4) eine das Codesignal empfangende und ein das auf Normbedingungen bezogene Volumen codierendes Signal erzeugende Verarbeitungseinrichtung (11) aufweist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (7) als Codesignal ein binäres Signal mit zwei Pegelwerten unterschiedlicher logischer Bedeutung erzeugt, wobei ein erster Pegelwert durch einen Stromwert zwischen 2,1 mA, vorzugsweise 2,2 mA, und 3,9 mA und ein zweiter Pegelwert durch einen Stromwert unter 1,2 mA, vorzugsweise unter 1,0 mA, repräsentiert ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (7) neben dem den Zählerstand darstellenden Codesignal ein eine Maßeinheit codierendes digitales Signal und ein Fehlerprüfsignal erzeugt, wobei sie diese Signale enthaltende Codesignal-Blöcke periodisch wiederholt ausgibt.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische Zählwerk (5) mit Zählersensoranordnung (6) und Auswerteschaltung (7) als Zusatzgerät (Fig. 2) ausgebildet ist, das auf einer Ausgangswelle des Gaszählers (1) aufsetzbar ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Gaszähler ein Turbinenradgaszähler (1) ist,
daß das mechanischen Zählwerk (5) über eine Magnetkupplung mit einem in einem Gasraum vom strömenden Gas angetriebenen Turbinenrad gekoppelt und in einem Gehäuse des Turbinenradgaszählers angeordnet ist, und
daß die Zählersensoranordnung (6) an das Zählwerk (5) angreifende berührungslose Sensoren aufweist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zählersensoranordnung (6) jeweils N binäre optische Sensorelemente je Zahlenrolle des mechanischen Zählwerks (5) aufweist, die so angeordnet sind, daß sie jeweils 2^N-2 im wesentlichen äquidistante Positionen je Umdrehung der Zahlenrolle erfassen können, wobei N ≧ 4 ist.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß N = 5 optische Sensorelemente vorgesehen sind.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische Zählwerk (5) zusätzlich einen das Voranschreiten des Zählwerks erfassenden Wegsensor (9) aufweist, der an eine am Zählwerk von außen zugängliche Schnittstelle (10) ein Ausgangssignal liefert, welches Impulse in einer zum vom Zählwerk erfaßten Volumenstrom des Gases proportionalen Frequenz enthält.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Wegsensor (9) wenigstens einen mit einer geringstwertigen Zahlenrolle des Zählwerks gekoppelten Dauermagneten und einen auf das so erzeugte veränderliche Magnetfeld ansprechenden Reed-Kontakt derart umfaßt, daß bei jeder Umdrehung der geringstwertigen Zahlenrolle wenigstens ein Impuls des Ausgangssignals erzeugbar ist.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Verarbeitungseinrichtung (11) des Mengenumwerters (4) eine Datenausgabeschnittstelleneinrichtung (16) derart gekoppelt ist, daß diese wahlweise das das Volumen codierende Signal und/oder ein den Zählerstand darstellende Signal ausgeben kann.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das ausgegebene Signal in Abhängigkeit von einem Steuersignal auswählbar ist.