DE20018634U1 - Device for determining the operating time of devices which vibrate in their operating state, such as rented machines and units - Google Patents
Device for determining the operating time of devices which vibrate in their operating state, such as rented machines and unitsInfo
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Description
STUG05T6.docSTUG05T6.doc
Vorrichtung zur Ermittlung der Betriebszeit von in ihrem Betriebszustand vibrierenden Geräten, wie vermieteten Maschinen und AggregatenDevice for determining the operating time of equipment that vibrates in its operating state, such as rented machines and units
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung der Betriebszeit von in ihrem Betriebszustand vibrierenden Geräten, wie vermieteten Maschinen und Aggregaten, umfassend folgende Vorrichtungsteile:The invention relates to a device for determining the operating time of devices vibrating in their operating state, such as rented machines and units, comprising the following device parts:
einen elektrische Signale abgebenden Sensor-Modul, - wenigstens eine Batterie,a sensor module that emits electrical signals, - at least one battery,
- eine Kippschaltung, die von dem Sensor-Modul angesteuert wird und in Zusammenspiel mit einem Zählpulsgenerator eine Zeitzählung und eine entsprechende Zeitanzeige mit Anzeige-Display versorgt.- a flip-flop which is controlled by the sensor module and, in conjunction with a counting pulse generator, provides a time count and a corresponding time display with a display.
In der Messtechnik sind unterschiedliche als Betriebsstundenzähler bezeichnete Vorrichtungen mit interner Stromversorgung bekannt, die die Betriebszeit von Geräten oder Anlagen kumulieren, wenn diese z.B. mit Spannung versorgt werden. Die Ansteuerung erfolgt über einen Schaltkontakt. Solche Betriebsstundenzähler sind mit einer Rückstelltaste versehen, die üblicherweise an der Frontseite des Gehäuses angeordnet ist. Die interne Spannungsversorgung erfolgt mit Hilfe einer eingebauten Batterie. Nachteilig bei der bekann-In measurement technology, various devices known as operating hour counters with an internal power supply are known, which accumulate the operating time of devices or systems when they are supplied with voltage, for example. The control is carried out via a switching contact. Such operating hour counters are provided with a reset button, which is usually located on the front of the housing. The internal power supply is provided by means of a built-in battery. The disadvantage of the known
i &ugr;" Vl i! 5 " &Ggr;:· Vi-i &ugr;" Vl i! 5 " &Ggr;:· Vi-
ten Vorrichtung ist, daß die summierte Zeit zurückgestellt werden kann. Darüber hinaus eignet sich kaum für die zu vermietenden Maschinen, weil die Manipulationen am Gerät nicht auszuschließen sind.The advantage of this device is that the accumulated time can be reset. In addition, it is hardly suitable for rental machines because manipulation of the device cannot be ruled out.
Die Aufgabe der Erfindung ist, eine autonome Vorrichtung anzugeben, die manipulationssicher ist.The object of the invention is to provide an autonomous device that is tamper-proof.
Diese Aufgabe wird durch Merkmale des Hauptanspruchs gelöst.This problem is solved by features of the main claim.
Das Adjektiv „autonome* bezieht sich im vorliegenden Fall auf eine Vorrichtung, bei der auf einen externen Stroman-Schluß verzichtet wurde. Die Vorrichtung verfügt über einen Energiespeicher in Form einer Batterie, vorzugsweise einer Lithium-Batterie, und eventuell zusätzlich über eine eingebaute Solarzelle.In this case, the adjective "autonomous" refers to a device that does not require an external power connection. The device has an energy storage device in the form of a battery, preferably a lithium battery, and possibly also a built-in solar cell.
Ein wichtiger Teil der Vorrichtung ist eine nicht rückstellbare Aktivierungsschaltung, mit der die Inbetriebnahme der Vorrichtung durchführbar ist.An important part of the device is a non-resettable activation circuit, which enables the device to be put into operation.
Der Sensor-Modul kann mit einem Vibrationssensor ausgestattet sein, vorzugsweise mit einer Kugel. Der Sensor-Modul kann auch einen Hall-Sensor beinhalten.The sensor module can be equipped with a vibration sensor, preferably with a ball. The sensor module can also contain a Hall sensor.
Die Aktivierungsschaltung umfaßt ein Speicherelement in Form einer bistabilen Kippschaltung und einen Inbetriebnahme-Impulsgeber, der beim Einbau der Batterie dafür sorgt, daß die Kippschaltung auf den Ausgangswert „Aus* gesetzt wird. Die Aktivierungsschaltung beinhaltet weiterhin einen nur einmal berührungslos zu betätigenden Magnetsensor-Schalter. In diesem Zustand (Ausgangswert „Aus*) bleibt die Vorrichtung zunächst außer Betrieb, und zwar so lange, bis die Aktivierungsschaltung mit Hilfe eines von außen herangeführten Magneten über den Magnetsensor-Schalter in einen ZustandThe activation circuit comprises a storage element in the form of a bistable flip-flop and a start-up pulse generator, which ensures that the flip-flop is set to the initial value "Off*" when the battery is installed. The activation circuit also contains a magnetic sensor switch that can only be operated once without contact. In this state (initial value "Off*) the device initially remains out of operation until the activation circuit is switched to a state with the help of a magnet brought in from the outside via the magnetic sensor switch.
„Ein' umgeschaltet wird. Der Zustand „Ein' bleibt nun für den Rest der Lebensdauer der Batterie, bzw. der Kippschaltung erhalten, da keine Rückstellmöglichkeit vorgesehen ist.The "On" state is now maintained for the remainder of the battery's or toggle switch's lifespan, as there is no reset option.
Der die elektrischen Signale abgebende Sensor-Modul steuert eine monostabile Kippschaltung an, deren Ausgang jeweils nach einem Rückset&zgr;impuls des Sensor-Moduls für eine bestimmte Zeitdauer im Zustand „Ein* bleibt und fällt dann automatisch in den Zustand „Aus* zurück. Diese Zeitdauer beträgt etwa die Hälfte der kleinsten Zähleinheit, beispielsweise die Hälfte einer Zehntelstunde. Im Zustand „Ein* setzt der nachfolgende Zeitzähler den Zählvorgang fort.The sensor module that emits the electrical signals controls a monostable flip-flop whose output remains in the "On" state for a certain period of time after a reset pulse from the sensor module and then automatically returns to the "Off" state. This period of time is approximately half of the smallest counting unit, for example half of a tenth of an hour. In the "On" state, the subsequent time counter continues the counting process.
Dadurch wird ein kontinuierlicher Zählvorgang über mindestens die besagte Zeitdauer erreicht, auch wenn der Sensor-Modul für eine kurze Zeit keine Bewegung registriert. Durch die Wahl einer entsprechenden Zeitdauer, etwa Hälfte der kleinsten Zählereinheit ist die Zeitzählung korrekt, solange die mittlere Einschaltdauer größer als die kleinste Zählereinheit ist.This ensures continuous counting for at least the specified time period, even if the sensor module does not register any movement for a short time. By selecting an appropriate time period, approximately half of the smallest counter unit, the time count is correct as long as the average duty cycle is greater than the smallest counter unit.
Der Zeitzähler-Modul umfaßst einen Zählpulsgenerator, einen Zähler und ein Anzeige-Display, beispielsweise eine Flüssigkristallanzeige. Der Zählpulsgenerator und das Anzeige-Display werden von betriebsspannungsmäßig von dem Ausgang der monostabilen Kippschaltung des Sensor-Moduls versorgt, also werden nur im Zustand „Ein* der Kippschaltung aktiviert. The time counter module includes a counting pulse generator, a counter and a display, for example a liquid crystal display. The counting pulse generator and the display are supplied with operating voltage from the output of the monostable flip-flop of the sensor module, so they are only activated when the flip-flop is in the "On" state.
Im Zustand „Aus* wird die Generierung der Zählimpulse und damit die Zeitzählung unterbunden. Allerdings bleibt die Betriebsspannung erhalten, damit der aktuelle Zählerstand gespeichert werden kann.In the "Off" state, the generation of counting pulses and thus the time counting is prevented. However, the operating voltage is retained so that the current counter reading can be saved.
• «• «
Die Vorrichtung kann an beliebiger geeigneter Stelle der jeweiligen Maschine angebracht werden. Es ist auch möglich, diese im Bereich einer Wellen-Kupplung bzw. Arbeitswelle zu befestigen, um die Drehungen registrieren zu können. Zu diesem Zweck eignen sich insbesondere miniaturisierte, elektronische Bauelemente, wie Hall-Sensor.The device can be attached to any suitable location on the machine. It is also possible to attach it in the area of a shaft coupling or working shaft in order to be able to register the rotations. Miniaturized electronic components such as Hall sensors are particularly suitable for this purpose.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind einem nachfolgen Ausführungsbeispiel zu entnehmen, das anhand der Zeichnung näher erläutert wird. Die Figuren der Zeichnung zeigen im einzelnen:Further features and advantages of the invention can be seen in the following embodiment, which is explained in more detail with reference to the drawing. The figures of the drawing show in detail:
Fig.l ein Gehäuse mit Anzeige-Display, perspektivisch gesehen,Fig.l a housing with display, seen in perspective,
Fig.2 einen Schaltplan,Fig.2 a circuit diagram,
Fig. 3 das Innere des Gehäuses mit sichtbaren Vorrichtungs-Teilen, Fig. 3 the interior of the housing with visible device parts,
undand
Fig.4 Anordnung eines Hall-Sensors an einem Arbeitsgerät. Fig.4 Arrangement of a Hall sensor on a working device.
In Figur 1 ist eine Vorrichtung 100 gezeigt, deren Elemente in einem rechteckigen, robusten Gehäuse 10 aus Kunststoff untergebracht sind. An einer Frontseite 27 des Gehäuses 10 ist ein Anzeige-Display 6 angeordnet, und zwar so, daß es vor einer unerlaubten Entnahme gesichert ist.Figure 1 shows a device 100, the elements of which are housed in a rectangular, robust plastic housing 10. A display 6 is arranged on a front side 27 of the housing 10 in such a way that it is secured against unauthorized removal.
In Figur 2 ist schematisch ein Schaltplan 30 dargestellt, der sich aus folgenden Hauptteilen zusammensetzt: einer Aktivierungsschaltung 7, einem Sensor-Modul 2 und einem Zeitzähler-Modul 3.Figure 2 shows a schematic circuit diagram 30 which consists of the following main parts: an activation circuit 7, a sensor module 2 and a time counter module 3.
Die Aktivierungsschaltung 7 umfaßt eine Lithium-Batterie 4, einen Inbetriebnahme-Impulsgeber 11, einen Magnetsensor-Schalter 12 und eine Kippschaltung 9, deren Ausgang 18 an den Sensor-Modul 2 angeschlossen ist. Der Inbetriebnahme-Impulsgeber 11 ist mit einem Rücksetz-Eingang 19 und entsprechend der Magnetsensor-Schalter 12 mit einem Setz-Eingang 29 der bistabilen Kippschaltung 9 verbunden.The activation circuit 7 comprises a lithium battery 4, a start-up pulse generator 11, a magnetic sensor switch 12 and a flip-flop 9, the output 18 of which is connected to the sensor module 2. The start-up pulse generator 11 is connected to a reset input 19 and, accordingly, the magnetic sensor switch 12 is connected to a set input 29 of the bistable flip-flop 9.
Der Sensor-Modul 2 besteht aus einem Vibrationssensor 22 und einer monostabilen Kippschaltung 8. Der Vibrationssensor 22 beinhaltet im vorliegenden Fall eine in Figur 3 schematisch dargestellte Vibrationskugel 23. Der Vibrationssensor 22 ist mit einem Rücksetz-Eingang 24 der monostabilen Kippschaltung 8 verbunden. Ein Ausgang 25 der monostabilen Kippschaltung ist wiederum an den Zeitzähler-Modul 3 angeschlossen.The sensor module 2 consists of a vibration sensor 22 and a monostable multivibrator 8. In the present case, the vibration sensor 22 contains a vibration ball 23 shown schematically in Figure 3. The vibration sensor 22 is connected to a reset input 24 of the monostable multivibrator 8. An output 25 of the monostable multivibrator is in turn connected to the time counter module 3.
Der Zeitzähler-Modul 3 besteht aus einem Zählpulsgenerator 13, einem Zähler 16 und dem digitalen Anzeige-Display 6.The time counter module 3 consists of a counting pulse generator 13, a counter 16 and the digital display 6.
Alle oben genannten Bestandteile werden zunächst in das rechteckige Gehäuse 10 platziert und teilweise in eine Leiterplatte 28 gesteckt (vgl. Fig.3). Danach wird das Gehäuse 10 verschweißt.All of the above-mentioned components are first placed in the rectangular housing 10 and partially inserted into a circuit board 28 (see Fig. 3). The housing 10 is then welded.
Funktion:Function:
Der Zeitzählvorgang der Vorrichtung 100 wird durch Bewegen oder Vibrieren des Zählers angestoßen. Der Zähler zählt solange, wie er in Bewegung gehalten wird. Ein einmaliger Bewegungsimpuls läßt den Zähler für eine Dauer von 3 Minuten zählen. Diese Zeitdauer verlängert sich bei jedem erneuten Bewegungsimpuls um weitere 3 Minuten.The time counting process of the device 100 is initiated by moving or vibrating the counter. The counter counts as long as it is kept moving. A single movement pulse causes the counter to count for a period of 3 minutes. This period is extended by a further 3 minutes with each new movement pulse.
Nach jeweils 6 Minuten d.h. einer Zehntelstunde speichert der Zähler den aktuellen Zählerstand in einem nicht flüchtigen Speicher.After every 6 minutes, i.e. one tenth of an hour, the meter stores the current counter reading in a non-volatile memory.
Im Ruhezustand schaltet sich das Anzeige-Display zwecks Stromersparnis ab. Bei einer erneuten Aktivierung durch einen Bewegungsimpuls wird die Zeitzählung beim letzten abgespeichtern Zählerstand fortgesetzt. Damit beträgt die kleinste Zähleinheit 6 Minuten.In idle mode, the display switches off to save power. When activated again by a movement impulse, the time count continues from the last saved counter value. The smallest counting unit is therefore 6 minutes.
Die Vorrichtung wird in einem deaktivierten Zustand an den Kundenübergeben. In diesem Zustand findet keine Zeitzählung statt. Der Vibrationsensor und der Zähler sind abgeschaltet. Der Stromverbrauch der Schaltung beträgt dann ca. 1/10 des Selbstladestroms der Batterie und kann damit vernachlässigt werden. Für die Batterie ist eine Lagerzeit von 10 Jahren angegeben.The device is handed over to the customer in a deactivated state. In this state, no time is counted. The vibration sensor and the counter are switched off. The power consumption of the circuit is then approximately 1/10 of the self-charging current of the battery and can therefore be ignored. A storage time of 10 years is specified for the battery.
Die Vorrichtung kann mit Hilfe des mitgelieferten kleinen Stabmagneten aktiviert, d.h. für die Zeitzählung bereit geschaltet werden. Dazu ist der Stabmagnet in die Nähe des mit 31 bezeichneten Sensorfeldes zu führen. Dabei schaltet sich der Zählvorgang sofort für eine Dauer von 3 Minuten ein. Auf dem Anzeige-Display ist der Zählvorgang mit einem Startwert von 000.000 Stunden zu beobachten.The device can be activated using the small bar magnet supplied, ie it can be switched on to start counting time. To do this, the bar magnet must be brought close to the sensor field marked 31. The counting process will then start immediately and last for 3 minutes. The counting process can be observed on the display with a starting value of 000,000 hours.
Befindet sich der Zähler im bewegungslosen Zustand, so erlischt die Anzeige nach 3 Minuten wieder. Der zählende Zustand wird jeweils durch die eingeschaltete Anzeige angezeigt. If the counter is in a motionless state, the display goes out after 3 minutes. The counting state is always indicated by the display being switched on.
&igr; &khgr; &kgr; 7; *5·:· U 1 &igr;&khgr;&kgr;7; * 5 ·:· U 1
Die Vorrichtung wird an beliebiger Stelle der jeweiligen Maschine über eine nicht dargestellte Halterung abnehmbar befestigt, wobei darauf geachtet werden muß, daß die Halterung entsprechend gesichert ist, beispielsweise mit einer Plombe oder einem Siegel, das ausschließlich durch den Verleihenden gebrochen werden darf.The device is removably attached to any location on the respective machine using a bracket (not shown), whereby care must be taken to ensure that the bracket is appropriately secured, for example with a lead or a seal that may only be broken by the lender.
Die Einheit Zählerstandanzeige beträgt Stunden. Die Stellen hinter dem Komma sind im einzelnen 1/10; 1/100 und 1/1000 Stunde. Der Zählumfang reicht von 000.000 Stunden bis 99999,9 Stunden, also entsprechend ca. 10 Jahre. Die Anzeige ist nur im Zählbetrieb eingeschaltet.The counter reading is displayed in hours. The decimal places are 1/10, 1/100 and 1/1000 of an hour. The counting range is from 000,000 hours to 99999.9 hours, corresponding to approximately 10 years. The display is only switched on in counting mode.
Die Fig.4 zeigt ein mit einem Traktor gekoppeltes Arbeitsgeis rät 33 mit einer Drehwelle 34. Zur Erfassung von effektiver Arbeitszeit des Arbeitsgerätes 33 dient ein oberhalb der Drehwelle 34 ortsfest angeordneter Hall-Sensor 32. An der Drehwelle 34 ist ein entsprechendes Gegenstück, nämlich ein Permanentmagnet 35 angebracht.Fig. 4 shows a working device 33 with a rotary shaft 34 coupled to a tractor. A Hall sensor 32 arranged in a fixed position above the rotary shaft 34 is used to record the effective working time of the working device 33. A corresponding counterpart, namely a permanent magnet 35, is attached to the rotary shaft 34.
STUG 05 BezugszeichenlisteSTUG 05 List of reference symbols
100 Vorrichtung100 Device
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i.. .... ···· ·· ··
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