DE2015635A1 - Fernzählsystem zur Übertragung einer Information von einer Station z.U. einer anderen Station - Google Patents

Description

WESTINGHOUiSE ELECTRIC Erlangen,

Corporation Werner-von-Siemens-Str. Ϊ?

Pittsburgh/ΡΑ - USA

Unser Zeichen: VPA 70/8322 Hs/Hin

Fernzählsystem zur Übertragung einer Information von einer Station zu einer anderen Station __^

(Es ist die Priorität vom 16.4.1969 der entsprechenden Anmeldung in USA beansprucht)

Die Erfindung bezieht sich auf ein Fernzählsystem zur Übertragung einer Information von einer Station zu einer anderen Station., insbesondere von einem Zähler zu einem Fern zählwerk, bei dem in einer ersten Station eine ein in Übereinstimmung mit der gemessenen Größe drehbares Mittel aufweisende Meßeinrichtupg und eine Wechselstromquelle mit einer Frequenz f angeordnet sind. Obwohl die Erfindung auch für andere Zwecke verwendbar ist, wie z.B. Messung von Wärme, Wasser und Gas, wird si-e im Zusammenhang mit der Messung von elektrischer Energie naher beschrieben. , .

Bei einem bekannten Fernzählsystem dieser Art wird in Abhängigkeit von einer variablen zu messenden Größe ein Schalter geöffnet und geschlossen, welcher die Übertragung von Wechselstrom zu einem Fernzählwerk steuert. In dem Fernzählwerk erregt der Wechselstrom ein Bimetallrelais, welches mit Hilfe einer flinke ein Zählwerk fortschaltet.

Ein anderer Vorschlag geht dahin, daß der Zähler eine einen Schalter und eine Diode enthaltende Gebereinrichtung aufweist, welche wiederholte Zyklen ausführt. Bei Jedem Zyklus werden vier Perioden ausgeführt. In einer ersten Periode werden gleichgerichtete Pulse von einer ersten Polarität Übertragen. In einer zweiten Period's wird nichts übertragen. In einer dritten Periode warden- gleichgerichtete Impulse der anderen Polarität übertragen,, während Ln einer vierten Periode wiederum nichta übertragen wirdv An dem !''emzähiwerk ist ein

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zehnpoliger magnetischer Seheibenmotor vorgesehen, der von dem übertragenen Signal zur Fortschaltung des Zählwerkes erregt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fernzählsystem zu schaffen, das einfach im Aufbau und betriebssicher ist sowie gegen Fremdeinflüsse, insbesondere Schwingungen, unempfindlich iat. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die erste Station eine von dem drehbaren Mittel beeinflußte Gebereinrichtung enthält, die von der Wechselstromquelle erste und zweite Gruppen einer Mehrzahl von gleichgerichteten Impulsen ableitet, wobei die ersten und zweiten Gruppen unterschiedliche Polarität aufweisen und wobei jeder der Impulse dem anderen innerhalb einer Zeitperiode folgt, welche die durch den Ausdruck 1/2 f dargestellte Periode nicht überschreitet. Dies wird in einfacher Weise dadurch erreicht, daß die Gebereinrichtung einen von dem drehbaren Mittel gesteuerten Umschalter enthält, über dessen Kontaktpaare je ein Strompreis mit je einem Gleichrichter geführt ist, welche entgegengesetzt gepolt sind, und daß die beiden parallelgeschalteter Stromkreise in einer gemeinsamen Zuleitung einer von der Wechselstromquelle, vorzugsweise über einen Transformator, gespeisten Übertragungsleitung liegen. Vorzugsweise wird als Umschalter ein Sprungechalter verwendet. Ferner ist in der zweiten Station ein polarisierter Empfangsauslöser vorgesehen, der über eine doppelarmige Klinke eine mit einem Zählwerk in Verbindung stehende gezahnte Scheibe in der Weise antreibt, daß bei jeder Klinkenbewegung die gezahnte Scheibe um einen Teilschritt weitergeschaltet wird.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt ist, wird die Erfindung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Fernzählsystems, Fig. 2 eine Seitenansicht eines Empfangsaug lösers, wie er bei

dem System gemäß Fig. 1 verwendet ist und Fig. 5 eine Ansicht von oben auf einen polarisierten Anker, wie er bei d«r Ausführung gemäß Fig. 1 verwendet ist.

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Fig. 1 zeigt eine Zählerstation 1, welche eine Meßvorrichtung enthält, die zur 'Messung von variablen Größen eines Öffentlichen Versorgungssystems geeignet ist. Wie zuvor schon bemerkt worden ist, wird angenommen, daß als Meßvorrichtung eine Art elektrischer Wattstundenzähler verwendet wird.

Häufig ist der Wattstundenzähler an einem relativ unzugänglichen Ort angeordnet. Um einen solchen Zähler leichter ablesen zu können, ist eine Fernstation 3 vorgesehen, die mit der Zählerstation 1 über Leitungen 5 verbunden ist.

Um die Darstellung der Erfindung zu vereinfachen, wird angenommen, daß der Zähler, welcher in der Zählerstation 1 verwendet ist, von einer Type ist, bei der ein herkömmliches Zählwerk 133 mit mehreren dekadisch gestuften Zählskalen vorgesehen ist. Beispielsweise zeigt die Skala 7 im Zusammenhang mit einem Zeiger 7A die Kilowattstunden von Null bis 10 an, während eine ' zweite Skala 9 mit einem Zeiger 9A die Kilowattstunden von 10 bis 100 anzeigt. .

Es wird angenommen, daß der Zähler der Zählerstation 1 von einem Einphasen-Zwelleiter-Wechaelstromnetz gespeist wird, welches durch die zwei Leitungen L1 und L2 angedeutet ist.

Wie Fig. 1 zeigt, ist an die Leitungen Ll und L2 eine Spule 113 angeschaltet, die die Spannungsspule des Zählers darstellen soll. Die Zählerstation 1 hat eine Einrichtung zur Übermittlung von Signalen zu der Fernstation 3» Diese Einrichtung wird von den Leitungen L1 und L2 über einen Transformator 11 gespeist. Außer einer Primärwicklung 11P v.eist der Transformator 11 auch eine Sekundärwicklung 11S auf, welche so ausgelegt ist, daß sie eine Ausgangbapannung in der Grijßenordnung von etwa 12 Volt abgibt. Die Sekundärwicklung 11S liefert Strom zu den Signa 1-übertragungsleitungen b, und zwar wechselweise UbRr zwei Ktrorakreise, welche durch cin^n Hockenociialter 13 angecteuert werden. Jeder der beiden JtromkrH ne enthält ^b «.»inen-■ Gleichrichter 13 bzw, Γ/ und je einen frontal· ΐΐϊΜ,κ 1">;i :t*i'V. 1313 des SchaIierB 13. i)av Schalter 1 "■ Lit -νο/ίϊυ^πweise aJn Jprun^schaltcr auagebiJdet·.

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Wie aus Pig. 1 hervorgeht, wird der Schalter 13 durch eine Nockenscheibe 19 gesteuert, welche an der Welle des Zeigers 7A befestigt ist. Der Schalter 13 hat einen Betätigungsstößel·, welcher mit der Nockenscheibe 19 zusammenwirkt. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat die Nockenscheibe 19 zehn Nocken, welche gleichmäßig über den Umfang verteilt sind. Sobald ein Nocken sich gegen den Stößel legt, wird dieser in bezug auf Fig. 1 nach rechts gedruckt, wobei die Kontakte 13A geöffnet und die Kontakte 13B geschlossen werden. Sobald der Nocken den Stößel freigibt, kehrt dieser unter Federwirkung unmittelbar in seine Ausgangsstellung zurück, bei der die Kontakte 13B geöffnet und die Kontakte 13A geschlossen sind. Wie vorher schon bemerkt wurde, sollen diese Bewegungen des Schalters 13 unmittelbar und ohne Zeitverzögerung ausgeführt werden.

Wie Fig. 1 zeigt, sind die Gleichrichter 15 und 17 entgegengesetzt gepolt. Wenn also der Schalter 13 seine Kontakte 13A schließt, wird eine Gruppe von gleichgerichteten Pulsen einer ersten Polarität dem Stromkreis 5 zugeführt. Wenn hingegen der Schalter 13 seine Kontakte 13B schließt, wird eine Gruppe von gleichgerichteten Pulsen einer zweiten oder entgegengesetzten Polarität dem Stromkreis 5 zugeführt.

In der Fernstation 3 werden die über den Stromkreis 5 an kommende Signale zur Erregung einer Spule 21A eines elektromagnetisehen Empfangsauslösers 21 verwendet. Dieser Auslöser hat einen weichmagnetischen Kreis, welcher in zwei voneinander getrennten Polen 21B und 21C endet. Zwischen diesen Polen entsteht ein magnetisches Feld, dessen Richtung von der Polarität der der Spule 21A bereitgestellten Impulse abhängt.

Zwischen den Polen 21B und 21C ist ein Permanentmagnetanker angeordnet. Dieser Anker ist so polarisiert, daß er einen Nordpol N und einen Südpol S aufweist. Der Anker ist auf einer Welle 25 drehbeweglich befestigt.

Wie Fig. 3 zeigt, besteht der Anker 23 aus einem rohrförmigen konzentrisch zur Welle angeordneten Permanentmagnet 27 aus

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einem hochkoerzitiven Material, z.B. einem Barium-Ferrit-Material. Die Pole haben die Form eines Blockes und bestehen aus weichmagnetischem Material. Der Block N ist mit Hilfe eines Stiftes N1, welcher in eine Bohrung eines weichmagnetischen Armes 3.9 gepreßt ist, an diesem Arm befestigt. In ähnlicher Weise ist der Pol S mit Hilfe eines Stiftes S1 an einem weichmagnetischen Arm 31 befestigt. Die Arme 29 und 31 sind auf der Welle 25 befestigt. Der Permanentmagnet 27 ist so magnetisiert, daß die,- gewünschte Polarität an den Polen N und S entsteht.

Auf der Welle 25 ist ferner noch eine Doppelklinke 35 mit Armen 35A und 35B befestigt. Diese Arme· wirken mit "den Zähnen einer gezahnten Scheibe 37 zusammen, welche auf einer zur Welle 25 parallelen Welle befestigt ist. Eine federnde Sperrklinke 39 sichert die jeweilige Stellung der gezahnten Scheibe 37. Die Klinke 35 und die gezähnte Scheibe 37 sind so gestaltet, daß bei jeder Bewegung der Klinke 35 die Scheibe 37 in derselben Richtung weitergeschaltet wird. . .

In der Fernstation 3 ist ein Zählwerk 41 vorgesehen, welches ähnlich wie das Zählwerk 133 der Zählers1;ation 1 aufgebaut ist. Das Zählwerk 41 hat eine Skala 43 und einen Zeiger 43A entsprechend der Skala 7 und dem Zeiger 7A des Zählwerkes 133. Die gezahnte Scheibe 37 ist auf der Welle des Zeigers 43A angebracht.

Zur Erklärung der Wirkungsweise des Systems wird angenommen, daß al^e Teile, die in Fig. 1 dargestellte Stellung einnehmen und daß sich der Zeiger 7A zum Zwecke der Anzeige der verbrauchten elektrischen Energie dreht. Zu diesem Zeitpunkt sind die Kontakte 13A geschlossen, wobei die Spule 21A des Auslösers mit der Sekundärwicklung 11S über den Gleichrichter 15 verbunden ist. Es wird angenommen, daß die Spule 21A von einer Gruppe gleichgerichteter Pulse nun derart erregt wird, daß der Pol 21B ein SUdpol und der Pol 21C ein Nordpol ist. Durch die resultierende magnetische Anziehung zwischen dem Anker 23 und den Polen 21B und 210 wird der Anker in der in Fig. 1 dargestellten Stellung festgehalten. Sobald nun dei? nächste Nocken der Noo-ke.nec.hei

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be 19 den Stößel des Schalters 13 betätigt, schnappt die Kontaktbrücke schnell nach rechts in bezug auf Pig. 1. Infolge der öffnung der'Kontakte 13A hören die Pulse durch den Gleich-• richter 15 auf. Weil jedoch unmittelbar darauf di'e Kontakte 13B gesqhlossen werden, wird die Spule 21A des Auslösers nunmehr übe,r den Gleichrichter 17 erregt. Die Spule 21A wird von der Sekundärwicklung 11S des Transformators 11 nun über den Gleichrichter 17 so erregt, daß jetzt der Pol 21B ein Nordpol und der Pol 21C ein Südpol wird. Der Anker 23 wird demzufolge von den Polen 21B und 21C derart beeinflußt, daß er entgegengesetzt dem Uhrzeigeraystem bewegt wird in bezug auf Fig. 1, wobei der Arm 35A die gezahnte Scheibe 37 weiterschaltet. Die P Anziehung zwischen dem Anker 23 und den Polen 21B und 21C hält den Anker in seiner neuen Stellung. Die Bewegung der gezahnten Scheibe 37 bewegt das Zählwerk 41 vorwärts.

Sobald der Nocken der Nockenscheibe 19 den Stößel des Schalters 13 freigibt, fällt der Scb.al.ter unter der Wirkung seiner Rückstellkraft in seine Ausgangsstellung zurück, wobei die Kontakte 13B geöffnet und.die Kontakte 13A geschlossen werden. Dadurch wird der Stromfluß durch den Gleichrichter 17 zu der Spule 21A beendet und nun die Spule 21A über den Gleichrichter 15 erregt. Die neuen Pulse erregen die Spule 21A derart, daß jetzt der Pol 21B ein Südpol und der Pol 21C ein Nordpol wird. Die resul- ^ tierenden Anziehungskräfte drehen nun den Anker 23 im Uhrzeigersinn in die in Fig. 1 dargestellte Stellung zurück. Der Arm 35B gelangt hierbei in Eingriff mit der gezahnten Scheibe 37 zum Zwecke der Fortschaltung des Zählwerkes 41 in Vorwärtsdrehrichtung.

Jeder der beiden Arme 35A und 35B schaltet die gezahnte Scheibe bei jedem Zyklus um einen bestimmten Winkel vorwärts. In der vorliegenden Ausführung beträgt der Gesamtwinkel von diesen zwei Winkelbewegungen 36°. Es kann also jeder Schaltstufe ein Winkel von 18° zugemessen sein. In der Praxis ist es vorteilhaft,wenn man zwei ungleiche Schaltatufen wählt, z.B. 15° für den einen Arm und 21° flir den anderen Arm.

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Durch äfie Zurückführung der Teile in die angenommene AusgarigSr stellung wird der Zyklus vervollständigt. Wenn der Zeiger 7A . seine Drehung fortsetzt, wird bei jedem Durchgang eines Nockens unter dem Stößel des Schalters 13 eine Wiederholung des vorerwähnten Zyklus herbeigeführt.

Der Zeiger 43-A- des Zählwerkes 41 wird also nur verstellt, wenn die Polarität des übertragenen Signals umgekehrt wird. Dies vermindert, die Möglichkeit der fälschen Registrierung an der Fernstation, die ihre Ursache in der Unterbrechung des anfänglich geschlossenen Schalters 13 haben kann.

Die Bewegung des Schalters 13 ist klein 'und schnell. Dies vermindert die Möglichkeit der Bewegung des Zeigers 43A des Zählwerkes 41 infolge von Schwingungen oder von außerhalb hervorgerufenen Störungen.

Aus demselben Grund wird der Anker =23 immer in der einen oder anderen seiner Stellungen angezogen. Die jeweilige Stellung des Ankers ist also durch die magnetische Anziehung zwischen dem Anker und den feststehenden Polen gesichert. Dies vermindert die Möglichkeit einer falschen Zählung in der Fernstation für den Fall, daß die Versorgungsspannung während der Übertragung eines Betätigungssignals einmal ausfällt und ferner vermindert es die Möglichkeit von irgendwelchen Bewegungen der Zeiger des Fernzählwerkes als Folge von Schwingungen während solcher Perioden.

6 Patentansprüche
3 Figuren

Claims (6)

1. /.υ ι

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   Patentansprüche

   ί1.JFernzählsystem zur übertragung einer Information von einer Station zu einer anderen Station, insbesondere von einem Zähler zu einem Pernzählwerk, bei dem in einer ersten Station eine ein in Übereinstimmung mit der gemessenen Größe drehbares Mittel aufweisende Meßeinrichtung und eine Wechselstromquelle mit einer Frequenz f angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Station eine von dem drehbaren Mittel beeinflußte Gebereinrichtung enthält, die von der Wechselstromquelle erste und zweite G-ruppen einer Mehrzahl von gleichgerichteten Impulsen ableitet, k wobei die ersten und zweiten Gruppen unterschiedliche Polarität aufweisen und wobei jeder der Impulse dem anderen innerhalb einer Zeitperiode folgt, welche die durch den Ausdruck 1/2 f dargestellte Periode nicht überschreitet.
2. 2. Fernzählsyatem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gebereinrichtung einen von dem drehbaren Mittel gesteuerten Umschalter enthält, über dessen Kontaktpaare je ein Stromkreis mit je einem Gleichrichter geführt ist, welche entgegengesetzt gepolt sind, und daß die beiden paraTLelgeschalteten Stromkreise in einer gemeinsamen Zuleitung einer von der Wechselstromquelle vorzugsweise über einen Transformator gespeisten Übertragungsleitung liegen.
3. 3. Fernzählsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß, der Umschalter ein Sprungschalter ist.
4. 4. Fernzählsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Station ein polarisierter Empfangsauslöser vorgesehen ist.

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5. 5. Fernzählsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der polarisierte Empfangsauslöser über eine doppelarmige Klinke eine mit einem Zählwerk in Verbindung stehende gezahnte Scheibe in der Weise antreibt, daß bei jeder Klinkenbewegung die gezahnte Scheibe um einen Teilschritt weitergeschaltet wird.
6. 6. Fernzählsystem hach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilschritte ungleich oder gleich groß sind.

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