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Verfahren und Einrichtung zum Prüfen von Flüssigkeitszählern Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zum Prüfen von Flüssigkeitzählern,
bei dem bzw.
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bei der der zu prüfende Zähler mit einem geeichten Zähler in Reihe
geschaltet ist und die Drehzahlen beider Zähler als elektrische, vorzugsweise photoelektrlsche
Impulse abgegriffen und miteinander verglichen werden.
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Das Prüfen von Flüssigkeitszählern nach der herkömmlichen Gefäßfüllmethode
hat sich als sehr zeitaufwendig erwiesen, da in jedem Falle solange auf das Prüfergebnis
gewartet werden mußte, bis das Gefäß mit der Eichmenge gefüllt war.
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Während dieser Meßzeit ließ sich auch eine Korrektur am er nicht vornehmen.
Aus diesem Grunde ist man in neuerer Zeit dazu übergegangen, die Drehzahl des zu
prüfenden Zählers mit der Drehzahl eines Mutterzählers zu vergleichen und bereits
beim Erkennen von Drehzahlunterschieden eine Korrektur am Zähler vorzunehmen.
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So hat man beispielsweise die Drehzahlen beider Zähler als photoelektrische
Impulse abgegriffen und als übereinanderliegende Rechteckimpulse auf einem Oszillographen
sichtbar gemacht. tie Differenz der Zählerdrehzahlen ergab sich hier aus der unterschiedlichen
Breite der beiden übereinanderliegenen Rechteckimpulse und während des'Ablesens.konnte
der zü prüfende Zähler korrigiert werden. Nachteilig bei diesem Ossillographenverfahren
ist aber, daß das Betrachten der Rechteckimpulse auf dem heuchtschirm für die Bedienungsperson
außerordentlich
ermüdend ist und die Einstellung bzw.
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Bedienung des Oszillographen spezielle Fachkenntnisse erforderlich
macht, die bei dem üblichen Zählerprüfpersonal nicht vorhanden sind.
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Ein anderes bekanntes Prüfverfahren besteht darin, daß die Impulse
in einem Verhältnis zähler aufaddiert und nach Abschluß der Zählperiode miteinander
verglichen werden.
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Auch bei diesem Verfahren muß stets die gesamte Zählperiode abgewartet
werden, damit Korrekturen am zu prüfenden Zähler durchgeführt werden können. Diese
Zeitperiode ist verhältnismäßig lang, da mindestens tausend Impulse aufgezählt werden
müssen, um eine entsprechende Genauigkeit von beispielsweise 1 O/oo zu erhalten.-Fernerhin
ist es bei einer Prüfeinrichtung für Gaszähler bekannt, die beiden vom zu prüfenden
Zähler und vom Eichzähler kommenden Impulse über ein Schrittschaltwerk auf ein Ausgleichsgetriebe
zu übertragen und die Differenz dieser Bewegungen in einem Differenzzeigerwerk mechanisch
anzuzeigen. Hir kann der Bedienende zwar sofort die Abweichungen des zu prüfenden
Zählers an der Zeigerstellung ablesen, jedoch erfolgt die Weiterschaltung und.Anzeige
stufenweise, da nur nach Abschluß eines ganzen Impulses jeweils eine Schaltung möglich
ist. Werden pro Zeiteinheit nur wenige Meßimpulse vom Zähler abgegeben, so können
hier erhebliche Meßfehler übertragen werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Schwierigkeiten zu
beseitigen und die Prüfung von Plüssigkeitszählern mit Hilfe eines geeichten Zählers
so zu verbessern, daß bereits bei Beginn der Prüfung ohne jede Zeitverzögerung Abweichungen
genau angezeigt werden.
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Die Lösung dieser Aufgabe wird darin gesehen, daß die abgegriffenen
Impulse
beider Zähler zunächst mit dem gleichen Multiplikationsfaktor in zwei hohe echte
Ausgangsfrequenzen umgewandelt und dann in einem Frequenzstromumsetzer in zwei eingeprägte
Gleichströme umgeformt werden, die anschließend auf ein Kreuzspulinstrument gegeben
werden, das die Differenz der beiden Gleichstromsignale anzeigt.
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Dadurch, daß die abgegriffenen Impulse zunächst durch die Multiplikation
auf eine hohe Frequenz gebracht werden, werden bereits Bruchteilsänderungen der
Eingangsfrequenz der I-mpulse als echte Frequenzänderungen am Ausgang erkennbar,
die dann nach UmwandlUng in einen eingeprägten Gleichstrom direkt im Kreuzspulinstrument
angezeigt werden. Die Zählerdrehzahl ist bei geringen Durchflußmengen infolge des
zur VerfUgung stehenden kleinen Drehmomentes sehr niedrig und die Frequenzen der
abgegriffenen Impulse der beiden Zähler betragen häufig nur wenige Hertz, die in
der Regel nicht ausreichen, um ihre Differenz unmittelbar anzeigen zu können. Durch
die erfindungsgemäße Frequenzmultiplikation mit anschließender Umwandlung in einen
eingeprägten Gleichstrom kann jetzt schon die Tendenz zur Abweichung der Drehzahl
des Prüfzählers von der Drehzahl des Mutterzählers sofort im Kreuzspulinstrument
sichtbar gemacht werden, so daß mit Beginn der Prüfung die Laufkorrektur an der
Einstellschraube des zu prüfenden Zählers vorgenommen und bereits während der Korrektur
verfolgt werden kann, ob eine Drehzahlübereinstimmung vorhanden ist oder nicht.
Für das Erkennen von Drehzahlabweichungen ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
eine Zeit von kaum mehr eine Sekunde erforderlich und die ganze Prüfung und Drehzahlregulierung
läßt sich in wenigen Sekunden abschließen, In~Weiterentwicklung der Erfindung wird
vorgeschlagen, den
Multiplikationsfaktor derart veränderbar zu machen,
daß auch bei Zählern mit voneinander abweichenden Drehzahlbereichen stets annähernd
die gleiche maximale, multiplizierte Ausgangsfrequenz verhanden ist. Da die Drehzahlen
von verschiedenen Wasserzählertypen auch unterschiedlich sind, würde bei gleichbleibendem
Multiplikationsfak tor die Ausgangsfrequenz je nach dem Zählertyp verschieden sein.
Da der elektronische Multiplizierbaustein und auch der Baustein für den Frequenzstromumsetzer
allgemein für eine bestimmte Ausgangsfrequenz von z.B. lloo~-Hertz ausgelegt sind,
würden Wasserzähler, die eine höhere Ausgangsfrequenz auslösen, den Gleichlauf dieser
Bausteinpaare stören und bei niedrigerer Drehzahl würde die Ausgangsfrequenz nur
ein Bruchteil der ausgelegten Ausgangsfrequenz betragen, so daß die Richtkraft des
Kreuzspulinstrumentes zu schwach und dadurch die Ansprechempfindlichkeit des Gerätes
zu gering würde. Durch die erfindungsgemäße Einstellbarkeit des Multiplikationsfaktors
kann bei Verwendung unterschiedlicher Zähler typen oder beim Prüfen eines Zählers
mit unterschiedlichen Durchflüssen, d.h. unterschiedlichen Drehzahlen jeweils die
Einstellung so gewählt werden, daß sich immer die gewünschte gleichbleibende Ausgangsfrequenz
und damit eine hohe Ansprechempfindlichkeit und Genauigkeit bei der Prüfung ergibt.
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Zweckmäßigerweise ist in die 't romleitung vom Frequenzstromumsetzer
des geeichten Zählers zum Kreuzspulinstrument ein die Abweichung von der Normausgangsfrequenz
direkt in Prozenten anzeigender Strommesser eingebaut. Von diesem Strommesser kann
man ablesen, wie hoch der dem Kreuzspulinstrument zugeführte eingeprägte Gleichstrom
und damit die dem Strom proportionale Ausgangsfrequenz ist. Zeigt das Gerät einen
zu geringen Strom, d.h. eine z iedrige Ausgangsfrequenz an, so ist die Drehzahl
des Zählers geringer als vorher und der Ausgleichswirdtd!adurch vorgenommen, daß
man
den Multiplikationsfaktor so weit erhöht, bis die optimale Ausgangsfrequenz
wieder erreicht ist. Zeigt der Strommesser mehr als 100 % an, so ist die Drehzahl
des Zählers gestiegen und die Ausgangsfrequenz ist damit zu hoch9 Durch entsprechende
Verringerung des Multiplikationsfaktors kann jetzt die optimale Ausgangsfrequenz
wieder eingestellt werden.
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Weiterhin empfiehlt es sich, die beiden für den geeichten und den
zu prüfenden Zähler erforderlichen Multiplizierkanäle gemeinsam an den Stromkreis
einer die Multiplizierspannung erzeugenden ersten Konstantstromquelle anzuschliessen,
in den jeweils einer von mehreren unterschiedliche Widerstandswerte aufweisenden
Festwiderständen über einen Stufenschalter parallel zu einem Festwiderstand einschaltbar
ist. Der Multiplikationsfaktor in den beiden Multiplikationskanälen ergibt sich
aus dem Verhältnis der angelegten Multiplikationsspannung zur Dividierspannung.
Durch die vorgesehene Stufenschaltung über parallelgeschaltete, unterschiedliche
Widerstände kann die Multiplikationsspannung stufenartig geändert werden, während
die Dividierspannung konstant-gehalten wird, wodurch sich die gewünschte stufenweise
Änderung des Multiplikationsfaktors erreichen läßt.
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Die beiden Multiplizierkanäle sind außerdem gemeinsam an den Stromkreis
einer die Dividierspannung erzeugenden zweiten Konstantomquelle angeschlossen, in
dem ein gemeinsamer Arbeitswiderstand eingeschaltet ist. Durch diesen gemeinsamen
Arbeitswiderstand für beide Multiplikationskanäle ist gewährleistet, daß beiden
Multiplizierkanälen stets die gleiche Dividierspannung zur Verfügung gestellt wird,
so daß für beide Kanäle immer derselbe Multiplikator vorhanden ist.
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Wird der Anzeigebereich des Kreuzspulinstrumentes direkt auf die Plus-
und Minusabweichungen der beiden Ströme in Prozenten geeicht und so gespreizt, daß
Stromabweichungen von 1 0/ovo und weniger noch gut sichtbar sind, so lassen sich
selbst
die geringsten Abweichungen vom Synchronlauf der beiden Zähler sofort erkennen und
ents-prechend an der Einstellschraube des zu prüfenden Zählers korrigieren.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines
Ausführungsbeispieles näher erläutert, das die Zeichnung erkennen läßt, und zwar
zeigt: Fig. 1 die Zählerprüfeinrichtung mit teilweise geschnittenem Gehäueedeckel
in vereinfachter Darstellung und Fig. 2 den SignallaX lan der Prüfeinrichtung nach
Fig. 1.
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In die vom Medium durchströmte Rohrleitung 1 ist sowohl der zü prüfende
Zähler 2 als auch der gesichts Zähler 3 eingesetzt. Auf das Anzeigewerk der beiden
Wasserzähler 2 und 3 sind die beiden Abtastköpfe 4 und 5 aufgesetzt, die über die
beiden Leitungen 6 und 7 mit dem Gehäuse 8 des Prüfgerätes verbunden sind. Über
die Leistung 9 ist das Prüfgerät an das Netz angeschlossen. Die elektronischen Einzelbauelemente
des Gerätes sind zu Bausteinen 10 zusammengefaßt, die im Gehäuse 8 auf eine gemeinsame
Grundplatte 11 aufgesteckt sind. Im oberen Teil des Gehäuses 8 befindet sich das
Kreuzspulinstrument 12, das als Flachprofilinstrument ausgebildet ist. Außerdem
ist in diesem Gehäusebereich noch das Stromanzeigeinatrument 13 vorgesehen, das
den Strom des geeichten Zählers 3 in Prozenten vom ausgelegten Maximalwert des Frequenzstromumsetzers
und des Multiplizierkanals anzeigt. Für die Änderung des Multiplikationsfaktors
ist noch der Stufenschalter 14 eingebaut. Außerdem besitzt das Prüfgerät eine Prüjiaste
15,
mit dr in gedrückter Stellung nur die Impulse des geeichten
Zählers 3 auf beide Multiplizierkanäle geleitet werden.
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Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, werden die Impulse von dem zu
prüfenden Zähler 2 über die Impulsleitung 16 auf den Multiplizierkanal 17 und die
Impulse von dem geeichten Zähler 3 über die Impulsleitung 18 auf den Multiplizierkanal
19 übertragen. Die multiplizierte Frequenz aus dem Multiplikationskanal 17 geht
über die Leitung 20 zum Frequenzstromumsetzer 21 und die Ausgangsfrequenz aus dem
Multiplikationskanal 19 geht über die Leitung 22 zum Frequenzetromumsetzer 23. Beide
Frequenzstromumsetzer 21 und 23 haben über die Leitung 24 gemeinsames Massepotential.
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Der eingeprägte Gleichstrom geht aus dem Frequenzstromumsetzer 21
über die Leitungen 25 und 26 auf die linke Seite des Kreuzspuiinstrumentes 12, während
der Strom aus dem Frequenzstromumsetzer 23 über die Leitungen 27 und 28 der rechten
Seite des Kreuzspulinstrumentes 12 zugeführt wird.
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Zur Erzeugung der Multiplizier- und Dividierspannung für die beiden
Multiplikationskanäle 17 und 19 sind die beiden Konstantstromquellen 29 und 30 vorgesehen.
In dem Stromkreis der Konstantstromquelle 29 liegt ein Festwiderstand 31, der die
Multiplikationsspannung erzeugt, die den beiden Multiplizierkanälen 17 und 19 gleichzeitig
über die Leitungen 32 und 33 zugeführt wird. Zwecks stufenweiser Veränderung des
Multiplikators sind mehrere Festwiderstände 34 bis 37 mit unterschiedlichen Widerstandswerten
vorgesehen, die über den Stufenschalter 14 wahlweise dem Widerstand 31 parallel
geschaltet werden können. Die zweite Konstantstromquelle 30 erseugt über den Festwiderstand
38 die Dividierspannung, die über die Leitungen 39 und 33 gleichzeitig an beide
Multiplizierkanäle 17 und 19 angelegt ist. Die Leitung 33 ist hierbei gemeinsames
Massepotential der beiden Kanäle.
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Die Wirkungsweise des dargestellten Prüfgerätes ist folgende: Nachdem
der zu prüfende Zähler 2 über eine Schnellspannvorrichtung in die Rohrleitung 1
eingesetzt ist, wird der Abnahmekopf 4 aufgesetzt. Durch das strömende Medium wird
der Zähler 2 angetrieben und diese Drehbewegung wird über eine Reflexionslichtschranke
40 abgetastet. Die gleiche Abtastung erfolgt über die Lichtschranke 41 am geeichten
Zähler 3. In den Abtastköpfen 4 und 5 befinden sich die Verstäker 42 und 43, die
das schwache abgetastete Signal in stärkere Rechteckimpulse umformen. Diese beiden
Rechteckimpulse werden über die Leitungen 16 bzw. 18 den beiden Multiplizierkanälen
17 und 19 zugeführt. In diesen beiden Multiplizierkanälen wird die Eingangsfrequenz
auf die vorgewählte Ausgangsfrequenz multipliziert. Anschließend werden die beiden
Ausgangsfrequenzen der Kanäle- 17 und 19 in den beiden Frequenzstromumsetzern 21
und 23 in eingeprägte Gleichströme umgewandelt, die dem Kreuzspulinstrument 12 zugeleitet
werden. Sind beide Ausgangaströme der Frequenz stromumsetzer genau gleich groß,
so steht der Zeiger 44 des Kreuzspulinstrumentes 12 genau auf Null, wie in der Fig.
1 dargestellt. Ist die Drehzahl des zu prüfenden Zählers 2 etwas geringer als die
Drehzahl des geeichten Zählers 3, so ist auch infol zu des langsameren Einganges
der Impulse bzw. der Impulsabschnitte die Ausgängsfrequenz des Multiplikationskanals
17 entsprechend geringer, so daß der im-Frequenzstromumsetzer 21 erzeugte Strom
dementsprechend prozentual geringer ist. Dadurch läuft der Zeiger 44 des Kreuzspulinstrumentes
nach links und zeigt direkt die Minusabweichungen in Prozenten an. Bei etwas schnellerer
Drehzahl des Prüfzählers 2 gegenüber dem Eichzähler 3 ist die Anzeige entsprechend
entgegengesetzt.
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Da der Strom beim Aufsetzen des Abtastkopfes 4 entsteht und auf das
Kreuzspulinstrument 12 übertragen Und damit die Stromdifferenz vom Zeiger 44 sofort
angezeigt wird, kann die Bedienungsperson sofort an der Einstellechraube des zu
prüfenden Zählers 2 ein entsprechende Regulierung vornehmen und, bereits während
des Reguliervorganges kann an dem wandernden Zeiger 44 die Auswirkung der Regulierung
verfolgt werden Ist der, Zeiger 44 bis auf die Null-Stellung gewandert, wae sich
in wenigen Sekunden durchführen läßt, läuft der Prüfzähler 2 synchron mit dem Eichzähler
3 um und der Zähler 2 kann gegen den nächsten u prüfenden Sähler ausgewechselt werden
Zeigt der Strommesser 13 aufgrund der Ausgangsfrequenz vom Eichzähler 3 einen wesentlich
unter 100 1 liegenden Strom an, so ist die Ausgangsfrequenz der beiden Multiplizierkanäle
17 und 19 für die miteinander zu vergleichenden Zähler zu niedrig. Deshalb wird
durch entsprechendes verstellen des Stufenschalters 14 eine höhere Multiplizierspannung
gewählt, wodurch bei konstant bleibender Dividierspannung die Ausgangsfrequenz entsprechend
erhöht wird. Die Abhängigkeit der Ausgangsfrequenz von der Eingangsfrequenz ergibt
sich aus folgender Formel:
Hierbei ist Um : dd der Multiplikator, der durchErhöhung oder Erniedrigung von Um
verändert wird, während Ud konstant bleibt. Bei zu hoher Anzeige im Strommesser
13 muß die Multiplizierspannung Üm entsprechend reduziert und damit die Ausgangsfrequenz
heruntergesetzt werden, um nicht außer halb des Gleichlaufbereiches der beiden Multiplizierkamäle
17 und 19 sowie der beiden Frequenzstromumsetzer 21 und 23 zu gelangen.
Bei
zu geringer Stromanzeige ist Um entsprechend zu erhöhen.
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Liegt der Prüfzähler 2 außerhalb der Pehlergrenze von beispielsweise
3 5', so bewegt sich der Zeiger 44 bei Betätigung der Zählerregulierschraube zunächst
nicht. Erst wenn die Fehlergrenze von 3 % unterschritten wird, bewegt sich der Zeiger
44 und kann bis auf Null reguliert werden. Kommt der Zeiger 44 trotz Betätigung
der Regulierschraube nicht in Richtung auf die Mittelstellung in Bewegung, 10 muß
vermutet werden, daß der zu prüfende Zähler 2 Fertigungsfehler aufweist, Um nun
zu kontrollieren, ob das Prüfgerät in Ordnung ist, kann die Prüftaste 15 gedrückt
werden, -wodurch die Impulsleitung vom Eichzähler 3 gleichzeitig auf beide Multiplizlerkanäle
und Frequenzstromumsetzer geschaltet wird, so daß sich jetzt bei einwandfreier Funktion
des Prüfgerätes das Kreuzspulinstrument 12 genau auf Null steilen muß.
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Ist dies nicht der Fall, so liegt ein Fehler is Gerät vor.