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Die Erfindung betrifft einen Abtastzeiger für Messgeräte sowie ein Messgerät mit einem Abtastzeiger. Abtastzeiger kommen bei Messgeräten zum Einsatz, die die Messwerte in einer elektronisch verarbeitbaren Form abgeben. Bevorzugt wird zudem die manuelle Ablesung einer Skala, die auf die eine Zeigerspitze weist, durch den Abtastzeiger nicht beeinträchtigt. Vor allem in Verbrauchsmessgeräten kommen sehr unterschiedliche Prinzipe für die Abtastung zum Einsatz.
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Ein besonders häufig angewandtes Mittel zur Detektion einer Passage bei einer Umdrehung des Zeigers ist der Reedkontakt, wobei ein magnetisch sensibler Schalter durch einen im Abtastzeiger integrierten Magneten betätigt wird. Ebenfalls auf einer Detektion von Magnetfeldern beruht der Hallsensor. Weitere bekannte Abtasteinrichtungen an Messgeräten betreffen die induktive, die kapazitive und die optische Abtastung sowie die Nutzung des Lichtschrankenprinzips, die jeweils einen Abtastzeiger in entsprechend geeigneter Ausstattung mit Gebern, also Mitteln zur Beeinflussung des Sensors sowie den entsprechenden Sensoraufbau aufweisen.
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Die
DE 2 146 114 A beschreibt beispielhaft eine induktive Zeigerabtastung für Zeigermessgeräte wie Manometer oder Thermometer mit einer integrierten Schaltung für den Ozillator, die Speisespannungsstabilisierung und die Ausgangsschaltstufe. Abtastfahnen sind mit dem Zeiger verbunden und beeinflussen den Schwingkreis bei der Annäherung an dessen Spulen. Der Zeiger mit Abtastfahne ist ausschließlich zur induktiven Abtastung geeignet, so dass das Messgerät auf diese Form der Abtastung von vornherein festgelegt ist und andere Varianten zur Messwertgenerierung ausgeschlossen sind.
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In der
US 2006/0124843 A1 wird eine optische Detektionseinrichtung für einen Zähler beschrieben, deren Einsatz vor allem in einem Wasserzähler vorgesehen ist. Dabei beleuchtet eine Lichtquelle eine Scheibe, die wenigstens drei Sektoren unterschiedlicher Farben aufweist. Ein Sensor nimmt das von der Scheibe reflektierte Licht auf, das von einer Lichtquelle ausgesandt wird, die zumindest in zwei verschiedenen Lichtfarben strahlt. Die Scheibe weist drei Sektoren auf, von denen jeder einen Winkel von 120° einnimmt, sichert die Optimierung der Emissionsfrequenz der Lichtquelle in Bezug zum Verbrauch an Elektroenergie. Die Scheibe mit den drei Sektoren ist ausschließlich zur induktiven Abtastung geeignet, so dass das Messgerät auf diese Form der Abtastung von vornherein festgelegt ist. Zudem ist mit der Scheibe grundsätzlich keine manuelle Ablesung möglich.
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Diese Nachteile überwindet teilweise die
DE 1 623 693 A , die eine aufsteckbare Vorrichtung mit Schutzgehäuse zum Aufbau auf Zeigermessgeräte und zur berührungslosen mechanischen, induktiven oder pneumatischen Abtastung von einstellbaren Schaltpunkten vorschlägt.
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Die vorgeschlagene Vorrichtung ist jedoch nur für Zeigerinstrumente geeignet, bei denen sich der Zeiger vor und zurück bewegt und keine vollständige Drehung ausführt. Weiterhin wird die Funktion durch einen auf den Zeiger aufzuschiebenden Mitnehmer realisiert, nicht durch den Zeiger selbst. Vor allem aber werden nicht die Messwerte, sondern nur das Über- oder Unterschreiten von Sollwerten registriert.
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Die als Abtastzeiger ausgeführten Zeiger für Messgeräte nach dem Stand der Technik, insbesondere zur Verbrauchserfassung, sind jeweils nur für eine einzige elektronisch verarbeitbare Art der Erfassung der Messwerte geeignet oder erfordern zumindest zusätzliche Mittel, um den Zeiger für eine entsprechende Funktion zu ertüchtigen. Dadurch sind die Einsatzmöglichkeiten des einzelnen Messgeräts beschränkt bzw. vorgegeben. Zudem ist eine nachträgliche Umstellung des Systems der Messwerterfassung, wenn sich beispielsweise ein anderes System später als vorteilhafter erweisen sollte, nahezu unmöglich, da sämtliche Messgeräte auszutauschen waren, zumindest aber geöffnet und umgebaut werden müssten.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Abtastzeiger für Messgeräte und ein Messgerät vorzuschlagen, der bzw. das für den Einsatz unter verschiedenen Konzepten der Messwertgenerierung geeignet ist und eine Änderung des Systems der Messwerterfassung ohne Um- oder Ausbau des Messgeräts zulässt.
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Die Aufgabe wird gelöst durch einen Abtastzeiger für Messgeräte, wobei der Abtastzeiger eine Zeigerspitze zur visuellen Ablesung eines Skalenwertes und wenigstens zwei zur Beeinflussung von Messaufnehmern mit unterschiedlichen Funktionsprinzipen geeignete Mittel aufweist, wobei die Mittel auf dem Abtastzeiger in der Weise zueinander angeordnet sind, dass eine gegenseitige Beeinflussung minimiert wird. Der erfindungsgemäße Abtastzeiger ist besonders vorteilhaft, da das Messgerät für eine Vielzahl von geeigneten Messwerte aufnehmen und Sensoren vorbereitet werden kann. Damit muss beim Erwerb und beim Einbau des Messgerätes noch keine Entscheidung darüber gefällt werden, ob eine automatisierte Messwerterfassung erfolgen soll und welche Technologie der Messwerterfassung und -übertragung dafür zum Einsatz kommen soll. Diese Entscheidung kann zu einem späteren Zeitpunkt fallen und eine entsprechende Sensortechnik installiert werden, ohne dass das Messgerät ausgebaut oder geöffnet werden muss.
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Bis zu diesem Zeitpunkt und auch darüber hinaus kann eine visuellen Ablesung der Messwerte erfolgen, da der Abtastzeiger auch die Funktionalität des herkömmlichen Zeigers eines Messgerätes unterstützt. Um eine möglichst geringe gegenseitige Beeinflussung der auf dem Abtastzeiger installierten Geber zu sichern, werden diese so zueinander angeordnet, dass eine gegenseitige Beeinflussung zum Nachteil des Messeergebnisses vermieden wird, sie zu den nachfolgenden Ausführungsformen näher erläutert wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Abtastzeiger Mittel zur Beeinflussung eines Reedkontakts, eines kapazitiven Sensors und eines optischen Sensors auf und der induktive und der kapazitive Sensor sind durch eine Distanzschicht voneinander getrennt. Das Mittel zur Beeinflussung eines Reedkontakts ist ein Magnetgeber, der, um eine Beeinflussung der Oberfläche und damit der optischen Eigenschaften des Abtastzeigers zu vermeiden, zwischen der Zeigergrundplatte und der Oberfläche in eine Distanzschicht eingebettet ist.
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Der induktive und der kapazitive Geber, die die Mittel zur Beeinflussung eines kapazitiven Sensors und eines optischen Sensors darstellen, sind ebenfalls in die Distanzschicht eingebettet und äußerlich nicht sichtbar. Eine besonders einfache Ausführungsform nutzt allerdings alternativ dazu die unterschiedlichen Reflexionseigenschaften der Schichten, die als kapazitiver und als induktiver Geber dienen. In diesem Falle sind diese beiden Schichten an der Oberfläche des Abtastzeigers angeordnet und sichtbar. Diese Schichten, die als induktiver oder kapazitiver Geber dienen, können beispielsweise aus Metall, besonders bevorzugt aus Kupfer, bestehen.
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Alternativ dazu weist der Abtastzeiger in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform Mittel zur Beeinflussung eines Reedkontakts und eines induktiven Sensors auf. Zur Beeinflussung des Reedkontakts kommt ebenfalls ein Magnetgeber zum Einsatz. Parallel dazu ist ein induktiver Geber vorgesehen, der einen induktiven Sensor zu beeinflussen vermag. Der induktive Geber ist bevorzugt auf der Oberfläche des Abtastzeigers und zugleich auf der Zeigergrundplatte angeordnet, da für diese Ausführungsform kein mehrschichtiger Aufbau erforderlich ist. Alternativ dazu ist jedoch auch vorgesehen, den Abtastzeiger mehrschichtig aufzubauen und den Magnetgeber in eine Distanzschicht einzubetten.
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Außerdem ist nach einer alternativen Ausführungsform vorgesehen, dass der Abtastzeiger Mittel zur Beeinflussung eines induktiven Sensors und eines optischen Sensors aufweist. Diese Mittel sind ein induktiver Geber und ein optischer Geber. Bei dieser Ausführungsform ist ein besonders einfacher Aufbau vorgesehen, indem der induktive Geber zugleich eine Oberfläche bildet, die als optischer Geber fungiert. Dieses ist insbesondere dann der Fall, wenn es sich um eine Metalloberfläche mit hohen Reflexionsgrad handelt, während der übrige Bereich der Oberfläche einen geringeren Reflexionsgrad aufweist, beispielsweise wenn die Zeigergrundplatte aus Kunststoff oder einem anderen, aufgerautem Material besteht.
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Eine weitere Alternative sieht vor, dass der Abtastzeiger Mittel zur Beeinflussung eines Reedkontakts und eines optischen Sensors aufweist. Da zur Beeinflussung eines Reedkontakts ein Magnetgeber notwendig ist, bietet sich bei dieser Ausführungsform wiederum ein mehrschichtiger Aufbau an, um den Magnetgeber in die Distanzschicht einzubetten. Dadurch wird gesichert, dass keine unerwünschte Beeinflussung der optischen Eigenschaften der Oberfläche erfolgt.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Abtastzeiger wenigstens ein Mittel zur Beeinflussung des Reedkontakts, wenigstens ein Mittel zur Beeinflussung eines Hallsensors, wenigstens ein Mittel zur Beeinflussung des induktiven Sensors, wenigstens ein Mittel zur Beeinflussung des kapazitiven Sensors, wenigstens ein Mittel zur Beeinflussung eines einfachen optischer Sensors und Mittel zur Beeinflussung eines leistungsfähigen optischen Sensors auf. Die Beeinflussung eines Reedkontakts erfolgt durch einen Magnetgeber. Weitere Magnetgeber sind vorgesehen, um einen Hallsensor zu beeinflussen. Ein induktiver Geber und ein kapazitiver Geber dienen der Beeinflussung des kapazitiven bzw. eines induktiven Sensors. Alle Geber sind so zueinander angeordnet, dass eine gegenseitige Beeinflussung insoweit vermieden wird, dass falsche Messergebnisse entstehen. So ist beispielsweise der kapazitive Geber, der besonders bevorzugt aus einem Metallblech besteht, beabstandet zu den Magnetgeber angeordnet, um eine Übertragung des Magnetfelds über den induktiven Geber zu vermeiden. Dazu dient ein Schichtaufbau des Abtastzeigers, wobei eine Distanzschicht für die Beabstandung der Geber zueinander sorgt.
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Ein einfacher optischer Geber wirkt beispielsweise in der bekannten Art und Weise einer Lichtschranke, unterscheidet jedenfalls zwischen zwei unterschiedlichen Reflexionseigenschaften. Diese ist in einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Abtastzeigers durch einen Bereich hoher Reflektivität und einen Bereich geringerer Reflektivität auf dem Abtastzeiger realisiert. Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Abtastzeigers weist eine Ausnehmung auf, wodurch die vom einfachen optischen Sensor ausgesandte Strahlung den Strahlungsdetektor nicht mehr erreicht, während sie bei der Reflexion auf der Oberfläche des Abtastzeigers zum Strahlungsdetektor hin zurückgeworfen wird. In einer alternativen Ausführungsform des einfachen optischen Sensors erfolgt demgegenüber die Reflexion zum Strahlungsdetektor nur dann, wenn die Strahlung durch die Ausnehmung hindurch auf den reflektireden Boden unterhalb des Abtastzeigers fällt.
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Ein leistungsfähiger optischer Sensor ist in der Lage, wenigstens zwei, bevorzugt drei unterschiedliche Reflexionseigenschaften zu detektieren. Dieses erfolgt beispielsweise durch farbempfindliche Strahlungsdetektoren, wobei die optischen Geber, also die unterschiedlichen Flächen auf dem Abtastzeiger, unterschiedliche Farben aufweisen. In einer alternativen Ausgestaltung weist der leistungsfähiger optischer Sensor mehr als eine Lichtquelle mit unterschiedlicher Wellenlänge auf. In einer weiteren alternativen Ausgestaltung sind die optischen Geber nicht mit unterschiedlichen Farben ausgestattet, sondern werden aufgrund der Intensität der Reflexion unterschieden. Sind zudem wenigstens zwei Strahlungsdetektoren in Drehrichtung hintereinander angeordnet. So kann die Abfolge des Wechsels von einer reflektierenden Schicht zur nächsten reflektierenden Schicht auf der Oberfläche des Abtastzeigers ermittelt werden. Aus der Ermittlung der Abfolge wird auf die Drehrichtung geschlossen, die damit bestimmbar wird.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Abtastzeiger auch wenigstens ein Mittel zur Beeinflussung eines Abstandssensors aufweist. Ein Mittel zur Beeinflussung des Abstandssensors ist zu jeder der vorgenannten Kombinationen von Gebern und Ausführungsformen ergänzbar. Hierzu ist es erforderlich, dass das entsprechende Mittel über die Kontur des Abtastzeigers hinausragt und beim passieren des Abstandssensors somit für einen geringeren Abstand zwischen Sensor und dem Mittel sorgt. In der besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Mittel zur Beeinflussung des Abstandssensors zugleich der Magnetgeber für den Reedkontakt. Damit kann dieser Geber zwei Funktionen gleichzeitig erfüllen. Alternative Ausführungsformen sehen jedoch vor, dass ein beliebiges anderes Mittel, das keine derartige Zusatzfunktionen verkörpert, als Mittel zur Beeinflussung des Abstandssensors zum Einsatz kommt. Das Mittel ist dort am äußeren Rand des Abtastzeigers oder in einer alternativen Ausführungsform auf dessen Oberfläche, auch dort besonders bevorzugt am Rand, angeordnet.
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Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin gelöst durch ein Messgerät mit einem erfindungsgemäßen Abtastzeiger. Ein Messgerät mit dem erfindungsgemäßen Abtastzeiger verkörpert alle Vorteile, die der Abtastzeiger aufweist und ermöglicht insbesondere einen universellen Einsatz des Messgeräts durch die umfassende Kombinationsmöglichkeit mit unterschiedlichen Prinzipen zur Generierung elektrisch verarbeitbarere Messsignale. Der Abtastzeiger ist dabei bevorzugt sichtbar an den Messgerät angeordnet, um auch ein visuelles Ablesen weiterhin zu ermöglichen. In räumlicher Nähe zum Abtastzeiger ist die Messaufnehmereinheit angeordnet, um eine automatisierte Messung unter Berücksichtigung der von den Sensoren gelieferten Werte vorzunehmen
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Messgerät eine mit dem Gehäuse, besonders bevorzugt dem ungeöffneten Gehäuse, dem Grundkörper oder der Abdeckkappe, verbindbare, auswechselbare Messaufnehmereinheit aufweist. Besonders bevorzugt weist die Gehäuseabdeckung des Messgerätes dazu eine Ausnehmung auf, in der die Messaufnehmereinheit so aufgenommen wird, dass das Gehäuse des Messgerätes eine ebene oder gleichförmige Oberfläche aufweist. Damit bekommt das Messgerät eine einheitliche Anmutung, Verschmutzung und Beschädigung werden vermieden. Besonders vorteilhaft ist aber, dass ohne einen Ausbau des Messgerätes aus seiner Messumgebung und ohne ein Öffnen des Messgerätes eine defekte Messaufnehmereinheit ausgewechselt werden kann.
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Weiterhin kann überhaupt erst eine Messwertaufnehmereinheit nachträglich installiert werden, während bis zu diesem Zeitpunkt eine ausschließlich visuelle Ablesung erfolgt. So kann beispielsweise die Ausnehmung im Gehäuse durch einen Verschluss provisorisch verschlossen werden, bis beispielsweise eine ausreichend große Anzahl von Messgeräten abzulesen ist, so dass sich eine automatisierte, elektronische Ablesung lohnt. Erst zu diesem Zeitpunkt muss entschieden werden, welche Sensortechnik zum Einsatz kommt und die entsprechende Messaufnehmereinheit in die bis dahin verschlossene Ausnehmung eingesteckt werden.
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Auch über die Art der Schnittstelle, über die die ermittelten Daten übertragen werden, muss erst zu diesem Zeitpunkt entschieden werden. Es handelt sich dabei bevorzugt um einen Kabelanschluss nach dem Stand der Technik, alternativ ist eine Übertragung per Funk oder eine andere bekannte Übertragungsmethode für die ermittelten Messwerte vorgesehen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Messgerät als Verbrauchsmessgerät ausgeführt, weist einen um mehr als eine Umdrehung rotierenden Abtastzeiger und eine mit dem Abtastzeiger zusammenwirkende, visuell ablesbare Skala auf. Das Verbrauchsmessgerät wird als Wasserzähler, als Verbrauchsmesser für Elektroenergie oder Gas oder für andere Verbrauchsfluide eingesetzt. Hierbei verkörpert je eine Umdrehung des Abtastzeigers eine vorbestimmte Verbrauchseinheit entsprechend dem Aufbau des Zählers. Über die Ermittlungen der Anzahl der Umdrehungen kann der Verbrauch ermittelt werden. Dabei ist es bedeutsam, dass durch entsprechende Anordnung der Sensoren und der Geber auf dem Abtastzeiger auch eine Drehrichtung feststellbar ist, um negative Verbrauche oder falsche Installation des Verbrauchszählers detektieren zu können.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:
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1: einen Abtastzeiger nach dem Stand der Technik mit Magnetgeber für einen Reedkontakt;
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2: einen Abtastzeiger nach dem Stand der Technik mit zwei Magnetgebern für Hallsensoren;
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3: einen Abtastzeiger nach dem Stand der Technik mit induktivem Geber;
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4: einen Abtastzeiger nach dem Stand der Technik mit optischem Geber;
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5: schematisch eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Abtastzeigers mit Magnetgeber für Reedkontakt, kapazitiven Geber und induktiven Geber;
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6: schematisch eine Draufsicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Abtastzeigers mit kombiniertem induktivem und kapazitivem Geber sowie Kunststoffschicht und Ausnehmung;
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7: schematisch eine Draufsicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Abtastzeigers mit Magnetgeber für Reedkontakt, Ausnehmung und optischen Gebern;
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8: schematisch eine Draufsicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Abtastzeigers mit Magnetgeber für Reedkontakt und Hallsensor, kapazitiven Geber, induktiven Geber, Ausnehmung und optischen Gebern sowie Näherungsdetektor; und
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9: schematisch eine geschnittene Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Messgeräts.
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1 zeigt einen Abtastzeiger 1a nach dem Stand der Technik mit Magnetgeber 6' für einen nicht gestellten Reedkontakt, der mit einem mit dem Abtastzeiger 1a verbundenen Magnetgeber 6' zusammenwirkt. Der Abtastzeiger 1a dreht sich dazu entsprechend der anzuzeigenden Messgröße auf der Zeigerachse 3. Bei der Zeigerbewegung, wenn es sich um eine Verbrauchsmessgerät handelt, der Zeigerumdrehung passiert der Magnetgeber 6' den Reedkontakt, der diese Passage registriert. Der Reedkontakt schließt oder öffnet während der Passage und erzeugt damit ein elektrisches Signal, das einer weiteren Signalverarbeitung zuführbar ist.
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Neben der damit gesicherten automatisierbaren Gewinnung von Messwerten ermöglicht der Abtastzeiger 1a weiterhin die visuelle Ablesung. Dazu verfügt er über eine Zeigerspitze 4, die auf einer Skala 13, die ihrerseits auf einer Skalengrundplatte 11 aufgebracht ist, einen Skalenwert angezeigt. Dieser ist, bevorzugt durch eine schützende Sichtscheibe, ablesbar.
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2 zeigt einen Abtastzeiger 1b nach dem Stand der Technik mit zwei Magnetgebern 6 für Hallsensoren. Die hier nicht dargestellten Hallsensoren detektieren die Annäherung von Magneten, im vorliegenden Fall die Magnetgeber 6, die an dem Abtastzeiger 1b angebracht sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Magnetgeber 6 vorgesehen. Darüber hinaus verfügt auch der Abtastzeiger 1b über eine Zeigerspitze 4, die mit einer Skala 13 auf einer Skalengrundplatte 11 zusammenwirkt und die visuelle Ablesung der Messwerte ermöglicht.
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3 zeigt einen Abtastzeiger 1c nach dem Stand der Technik mit induktivem Geber 7, der ebenfalls mittels einer Zeigerspitze 4 die visuelle Ablesung entsprechend 1 und 2 ermöglicht. Zum Zwecke der automatisierten Messwertgenerierung verfügt der Abtastzeiger 1c über einen induktiven Geber 7, der auf einer Zeigergrundplatte 2 angeordnet ist. Der induktive Geber 7 wirkt mit einem induktiven Sensorelement, das hier nicht dargestellt ist, zusammen. Dadurch wird die Bewegung des Zeigers, in der vorliegenden Ausführungsform eine ganze Umdrehung, detektiert.
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4 zeigt einen Abtastzeiger 1d nach dem Stand der Technik mit optischem Geber 8. Der optische Geber 8 besteht im wesentlichen aus einer Oberfläche, die bestimmte Reflexionseigenschaften aufweist. Dadurch wird im Zusammenwirken mit einem nicht dargestellten optischen Sensor ein elektronisch verarbeitbares Messesignal erzeugt. Die Oberfläche kann durch Aufrauen, Einfärben oder auf andere geeignete Weise unterschiedliche Reflexionseigenschaften bezüglich der Intensität oder der Wellenlänge des reflektierten Lichts erhalten.
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Der in 4 dargestellte Abtastzeiger 1d weist neben dem optischem Geber 8 einen zweiten und einen dritten optischen Geber 9, 12 auf. Die Oberflächen sind nach dem Stand der Technik in unterschiedlichen Farben beschichtet. Dadurch wird bei der Detektion der Abfolge der unterschiedlichsten reflektierten Farben die Drehrichtung des Abtastzeiger 1d möglich, wenn ein leistungsfähiger optischer Sensor zum Einsatz kommt. Dieses ist insbesondere wichtig bei Verbrauchszählern, bei denen über die Drehrichtung festgestellt werden muss, ob ein positiver oder ein negativer Verbrauch (Einspeisung) vorliegt bzw., wenn es sich um einen Flüssigkeitszähler handelt, dieser gegebenenfalls in die Leitung verkehrt herum eingebaut ist.
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5 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Abtastzeigers 1e mit Magnetgeber 6' für Reedkontakt, kapazitiven Geber 5 und induktiven Geber 7. Durch die Kombination von zwei unterschiedlichen Gebern in einem Abtastzeiger können wahlweise unterschiedliche Sensoren zum Einsatz kommen, ohne dass ein Auswechseln des Abtastzeiger erforderlich wäre. So wie aus dem Stand Technik bekannt, ist auch der Abtastzeiger 1e durch eine Zeigerachse 3 geführt und weist eine Zeigerspitze 4 auf, die einen Skalenwert anzuzeigen geeignet ist. Der induktive Geber 7 ist auf der Oberseite des Abtastzeigers ist 1e angeordnet, wo sich gleichfalls ein kapazitiver Geber 5 befindet. Zwischen der Oberseite des Abtastzeigers 1e und der Zeigergrundplatte 2 ist der Magnetgeber 6 angeordnet.
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Der Magnetgeber 6 ist insbesondere geeignet, einen Reedkontakt zu schalten. Demgegenüber wirkt der kapazitive Geber 5 auf einen kapazitiven Sensor und der induktive Geber 7 auf einen induktiven Sensor, wobei keiner der Sensoren in der 5 dargestellt ist. Zur Minderung oder Vermeidung der gegenseitigen Beeinflussung des kapazitiven Gebers 5, des Magnetgebers 6 und des induktiven Gebers 7 ist zwischen der Oberfläche 21 und der Zeigergrundplatte 2 eine Distanzschicht 22 eingefügt, die die Geber 5, 6, 7 voneinander beabstandet. Der Magnetgeber 6 ist in die Distanzschicht 22 eingebettet.
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6 zeigt schematisch eine Draufsicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Abtastzeigers 1f mit kombiniertem induktivem und kapazitivem Geber 4, 7 sowie Kunststoffschicht 14 und Ausnehmung 10. Der Abtastzeiger 1f ist gleichfalls geeignet, zu einer visuellen Ablesung, mit einer hier nicht dargestellten Skala zusammenwirkend, eingesetzt zu werden. Dazu weist er eine Zeigerspitze 4 auf.
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Weiterhin weist der Abtastzeiger 1f auf seiner Oberfläche einen induktiven Geber 7 auf. In einer alternativen Ausgestaltung des Abtastzeigers 1f mit Schichtaufbau ist der induktive Geber 7 nicht auf der Oberfläche, sondern in einer Zwischenschicht wie beispielsweise 5 angeordnet.
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Die Oberfläche des Abtastzeigers 1f weist einen optischen Geber 8 auf, der in der dargestellten Ausführungsform etwa die Hälfte der Oberfläche einnimmt. Die andere Hälfte der Oberfläche wird zum Teil von einer Kunststoffschicht 14 gebildet. Alternativ dazu kann jedoch auch ein anderes Material zum Einsatz kommen, wie zum Beispiel eine Farbbeschichtung, das gegenüber dem optischem Geber 8 abweichende Reflexionseigenschaften aufweist. Die Kunststoffschicht 14 nimmt etwa ein Viertel der Oberfläche ein. Das letzte Viertel wird von einer Ausnehmung 10 eingenommen. Dieser Ausnehmung 10 bezieht sich in der bevorzugten Ausführungsform auf die obere Materialschicht, die vollständig fehlt, so dass die Zeigergrundplatte 2 sichtbar wird. In einer alternativen Ausführungsform betrifft die Ausnehmung aber auch die Zeigergrundplatte 2, so dass kein Material vorhanden ist und der Untergrund, beispielsweise das Gehäuse des Messgerätes, sichtbar wird. Dadurch gelangen die Strahlen eines optischen Sensors bis zur Grundplatte, von wo aus sie in abweichender Weise, verglichen mit der Oberfläche des Abtastzeigers 1f reflektiert werden.
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Durch die Dreiteilung der Oberfläche des Abtastzeigers 1f ergibt sich eine komfortable Möglichkeit der optischen Abtastung, mit der auch die Drehrichtung feststellbar wird, sofern der optische Sensor, der zum Einsatz kommt, hierzu geeignet ist. Insbesondere muss dieser unterschiedliche Oberflächen voneinander unterscheiden können. Sofern ein einfacher optischer Sensor, beispielsweise eine Lichtschranke, eingesetzt wird, so vermag auch dieser eine Drehbewegung zu ermitteln, indem er bei jeder Drehung auf die Ausnehmung stößt und hierbei deutlich abweichende Reflexionseigenschaften bzw. -richtung detektiert.
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7 zeigt schematisch eine Draufsicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Abtastzeigers 1g mit Magnetgeber 6' für Reedkontakt, Ausnehmung 10 und optischen Gebern 8, 9 für das Zusammenwirken mit einem optischen Sensor. Neben der visuellen Ablesung durch die Zeigerspitze 4 und der optischen Ermittlung der Zeigerbewegung, insbesondere der Umdrehungen des Zeigers eines Verbrauchsmessgerätes, besteht beim Abtastzeiger 1g die Möglichkeit eines zusätzlichen bzw. alternativen Zusammenwirkens mit einem Reedkontakt. Dazu weist der Abtastzeiger 1g einen Magnetgeber 6' auf.
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Die Anordnung der optischen Geber 8, 9 ermöglicht analog zur Ausführungsform nach 6 den Einsatz eines einfachen optischen Sensors zur Bestimmung der Anzahl der Umdrehungen, der die Ausnehmung 10 bei jeder Umdrehung detektiert, oder alternativ dazu den Einsatz eines leistungsfähigen optischen Sensors, der unterschiedliche Farben oder Oberflächentypen unterscheiden kann und zudem die Abfolge der unterschiedlichen Oberflächen ermittelt. Mit Letzterem lässt sich damit auch die Drehrichtung feststellen. Zu diesem Zweck verfügt der leistungsfähige optische Sensor über mehr als einen Einzelsensor bzw. mehr als eine Strahlungsquelle.
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Eine nicht dargestellte, alternative Ausführungsform meist eine Vielzahl unterschiedlicher Flächen mit abweichenden optischen Eigenschaften auf, so dass auch kleinere Winkelausschläge des Abtastzeigers 1g ermittelbar sind.
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8 zeigt schematisch eine Draufsicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Abtastzeigers 1h mit Magnetgebern 6, 6' für Hallsensor und Reedkontakt, kapazitivem Geber 5, induktivem Geber 7, Ausnehmung 10 und optischen Gebern 8, 9 sowie einem Mittel 6' zur Beeinflussung eines bekannten Näherungsdetektors.
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Die Funktionen der einzelnen, in diesem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel kombinierten Geber 5, 6, 6', 7, 8, 9, 10 sowie der Zeigerspitze 4 entsprechen den in den vorangegangenen Figuren beschriebenen. Durch die Kombination einer Vielzahl von Gebern in dem Abtastzeiger 1h ist dieser beim Einsatz in einem Messgerät geeignet, mit sämtlichen Sensortypen zusammenzuwirken. Das Messgerät ist somit universell mit verschiedenen Sensoren kombinierbar, wobei auch noch im Nachhinein ein Auswechseln der Sensoren, beispielsweise bei einem Systemwechsel auf einen anderen Sensortyp, möglich ist. Ein solcher Wechsel kann erfolgen, ohne dass das Messgerät geöffnet und der Abtastzeiger ausgewechselt werden muss.
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Als Mittel zur Beeinflussung eines bekannten, nicht dargestellten Näherungsdetektors dient in der dargestellten, besonders bevorzugten Ausführungsform der Magnetgeber 6'. In jedem Fall ist es erforderlich, dass das entsprechende Mittel über die Kontur des Abtastzeigers 1h hinausragt und beim Passieren des Abstandssensors somit für einen geringeren Abstand zwischen Sensor und dem Mittel 6' sorgt. In der besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Mittel 6 zur Beeinflussung des Abstandssensors zugleich der Magnetgeber 6' für den Reedkontakt. Damit kann dieser Geber zwei Funktionen gleichzeitig erfüllen. Alternative Ausführungsformen sehen jedoch vor, dass ein beliebiges anderes Mittel, das keine derartige Zusatzfunktionen verkörpert, als Mittel zur Beeinflussung des Abstandssensors zum Einsatz kommt. Das Mittel ist dort am äußeren Rand des Abtastzeigers 1h oder in einer alternativen Ausführungsform auf dessen Oberfläche 2, auch dort besonders bevorzugt am Rand, angeordnet.
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9 zeigt schematisch eine geschnittene Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Messgeräts, ausgeführt als Verbrauchsmessgerät 15. Der Grundkörper 16 des Verbrauchsmessgerätes 15 ist mit nicht dargestellten Anschlüssen versehen, durch die das zu messende Medium ein- und austritt. Die Oberseite des Grundkörpers 16 ist durch die Abdeckkappe 17 verschlossen. Unter der Abdeckkappe 17 ist der Abtastzeiger 1h angeordnet und mit der Zeigerachse 3, die in den Grundkörper 16 hineinragt und dort verbrauchsabhängig bewegt wird, verbunden Die Oberseite des Grundkörpers 16 weist die Skalengrundplatte 11 mit der darauf aufgebrachten Skala 13 auf. Mit der Zeigerspitze 4, die auf einen Skalenwert weist, ist ein manuelles Ablesen möglich. Dazu ist die Abdeckkappe 17 durchsichtig oder weist alternativ einen durchsichtigen Abschnitt auf.
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Die Abdeckkappe 17 weist weiterhin eine Ausnehmung auf, in die die Sensoreinheit 18 eingelassen ist. Die Messaufnehmereinheit 18 weist einen Messaufnehmer 19 und eine Schnittstelle 20 auf. Der Messaufnehmer 19 ist alternativ als kapazitiver Sensor, induktiver Sensor, Reedkontakt oder optischer Sensor in einfacher oder höherwertiger Ausführung ausgestaltet sein. Zur Erhöhung der Messsicherheit ist in einer alternativen Ausführungsform auch vorgesehen, wenigstens zwei unterschiedliche Sensortypen in einer Messwertaufnehmereinheit 18 zu betreiben.
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In der besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Messaufnehmereinheit 18 auswechselbar, ohne dass die Abdeckkappe 17 geöffnet werden muss. Dadurch kann der Wechsel der Messaufnehmereinheit 18 erfolgen, während das Verbrauchsmessgerät installiert verbleibt und ohne dieses zu öffnen. Somit ist auf eine besonders einfache und kostengünstige Art und Weise auch ein kompletter Wechsel der Sensortechnik und die Umstellung auf ein neues System möglich. Auch bei Einsatz eines anderen Detektionsprinzips des Sensors 19 ist der Abtastzeiger 1h bereits für dieses vorbereitet und weist den dafür erforderlichen Geber auf.
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Der Abtastzeiger 1h ist dabei so aufgebaut, dass eine gegenseitige Beeinflussung der einzelne Geber untereinander vermieden bzw. so weit reduziert wird, dass eine störungsfreie Detektion durch den jeweils eingesetzten Sensor erfolgen kann. Der Aufbau der einzelnen Geber im Abtastzeiger 1h erfolgt dabei in einer Ebene, bevorzugt an der Oberfläche 21, alternativ dazu in Form eines Schichtaufbaus unter Einsatz wenigstens einer Distanzschicht 22. Besonders bevorzugt ist der kombinierte Aufbau des Abtastzeigers 1h im Schichtaufbau und in der Ebene angeordneten Gebern 5, 6, 6', 7, 8, 9, 10 und 12. Bei einem Schichtaufbau sind bevorzugt der optische Geber 8, der zweite optische Geber 9 und der dritte optische Geber 12 in einer Ebene an der Oberfläche angeordnet, während wenigstens einer der anderen Geber, nämlich der kapazitive Geber 5, der induktive Geber 7 oder einer der Magnetgebers 6, 6' in den Schichtaufbau integriert ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h
- Abtastzeiger
- 2
- Zeigergrundplatte
- 3
- Zeigerachse
- 4
- Zeigerspitze
- 5
- Mittel zur Beeinflussung eines kapazitiven Sensors (kapazitiver Geber)
- 6
- Mittel zur Beeinflussung eines Hallsensors (Magnetgeber)
- 6'
- Mittel zur Beeinflussung eines Reedkontakts (Magnetgeber) und eines Abstandssensors
- 7
- Mittel zur Beeinflussung eines induktiven Sensors (induktiver Geber)
- 8
- Mittel zur Beeinflussung eines optischen Sensors (optischer Geber)
- 9
- Mittel zur Beeinflussung eines optischen Sensors (zweiter optischer Geber)
- 10
- Mittel zur Beeinflussung eines einfachen optischen Sensors (Ausnehmung)
- 11
- Skalengrundplatte
- 12
- Mittel zur Beeinflussung eines optischen Sensors (dritter optischer Geber)
- 13
- Skala
- 14
- Kunststoffschicht
- 15
- Messgerät
- 16
- Grundkörper
- 17
- Abdeckkappe
- 18
- Messaufnehmereinheit
- 19
- Messaufnehmer
- 20
- Schnittstelle
- 21
- Oberfläche
- 22
- Distanzschicht
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2146114 A [0003]
- US 2006/0124843 A1 [0004]
- DE 1623693 A [0005]
