DE2413769C3 - Elektronischer Maximumwächter - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen elektronischen Maximumwächter, mit fortlaufendem Arbeitsvergleich über konstante Meßperioden und mit vom Belastungsfall abrtängiger Signalgabe.

Maximumwächter werden bekanntlich in Verbindune mit Maximumzählern verwendet, um den Verbr-iucher /u warnen, wenn die Gefuhr besteht, daß ein festgelegter maximaler Verbrauch innerhalb einer Meßperiode - meist einer viertel Stunde - überschritten wird, da bei Überschreitung eines vorgegebenen Maximums eine höhere Grundgebühr berechnet wird Durch die Warnung des Maximumwächters ist die Möglichkeit gegeben, von Hand oder automatisch so viel Teillasten abzuwerfen, daß mit Sicherheit ein vorgegebenes Maximum nicht überschritten wird. Andererseits soll der Maximumwächter auch Auskunft geben ob mit einer wesentlichen Unterschreitung des Maximums zu rechnen ist. da in diesem Fall der mit dem Energielieferanten ausgehandelte Tarif nicht voll ausgeschöpft wird. Bei den bekannten Maximumwächtern wird normalerweise die Drehzahl eines den Verbrauch messenden Zählers mit einer einstellbaren konsunten Drehzahl, die von einem Synchronmotor ocl dgl geliefert wird, über ein Differentialgetriebe verglichen. Die Einstellung der Vergleichsdrehzahl erfolgt in der Regel stufenweise mit einem umschaltbaren Getriebe. Bei diesen bekannten Maximumwächtern mit Differentialgetrieben als Vergleichseinrichtung ist es relativ einfach, den Über- oder Unterverbrauch anzuzeigen, da in diesem Fall mit den Sonnenrädern der Differentialgetriebe in an sich bekannter Weise die Meß- und Zeitzeiger angetrieben werden können. Die Anzeige des jeweiligen Verbrauchs und des vorgegebenen Verbrauchs erfordert bei elektronischen Maximurrwäthtern jedoch einen sehr beträchtlichen Aufwand, so daß der Einsatz elektronischer Maximumwächter zur Zeit noch unwirtschaftlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektronischen Maximumwächter zu schaffen, bei dem aus der Art der Signalgabe geschlossen werden kann, ob ein Über- oder Unterverbrauch vorliegt. In diesem Fall kann dann auf eine meist aufwendige Ziffernanzeige verzichtet werden.

Gemäß der Erfindung ist der elektronische Maximumwächter gekennzeichnet durch mindestens einen, zu Beginn jeder Meßperiode zurückgestellten elektronischen Vorwärts-ZRückwärtszähler mit Impulszahlvorwahleinrichtung, dessen beiden Zähleingängen einerseits dem gemessenen Verbrauch entsprechende Festmengenimpulse und andererseits von einem Zeitgeber erzeugte, einem vorgegebenen Sollwert des Verbrauchs entsprechende Vergleichs-Festmengenimpulse zugeführt werden, durch eine jedem vorgesehener elektronischen Zähler dieser Art nachgeschaltete Logikstufe, die für die Zeitdauer, während der die Zah der auf Grund der Verbrauchsmessung gezählten Festmengenimpulse die Zahl der als Sollwert vorgegebener Vergleichs-Festmengenimpulse über- oder unterschrei tet. ihren Schaltzustand ändert, sowie durch eine jedei Logikstufe zugeordnete, von dieser gesteuerte Signal einrichtung. Vorzugsweise ist die Signaleinrichtunj akustischer Art und weist einen NF-Generator auf, des sen Einschaltung durch die Logikstufe veranlaßt wird Hierbei kann die Ausgangsfrequenz des Frequenzgene rators in Abhängigkeit vom Zählerstand des Vorwärts--Rückwärtszählers verändert werden. Es ist vorteilhaft daß jedem Vorwärts-ZRückwärtszähler eine Vorlauf stufe zugeordnet ist. durch die dieser zu Beginn eine jeden Meßperiode auf einen vorbestimmten Wert de Zählerstands gesetzt wird. Durch Verwendung diese Vorlaufstufen kann der tatsächliche Verbrauch und dii noch zu fahrende Belastung frühzeitig erkannt werden.

An Hand der Zeichnung, in der zwei Ausführungsbei spiele dargestellt sind, wird die Erfindung näher erläu

iert. In Fig. 1 ist mit 1 ein Vorwarts-'Ruckwiirtszahler bezeichnet, der vier Eingänge 2. 3, 4 und 5 sowie zwei Ausgänge 6 und 7 aufweist. Über den Eingang 2 werden dem Vorwärts-ZRückwärtszahler 1 von einem Zeitgeber 8 Impulse zugeführt, die einem vorgegebenen s Verbrauch entsprechen. Dem Ruckstelloingang 3 des Vorwäris-ZRückwärtszählers I wird nach Ablauf einer Meßperiode von z. B. einer viertel Stunde ein Rückstellimpuls zugeführt, der den Vorwarts--Rückwärtszähler I in seine Ausgangslage /urü.-ksetz:. Zur Schaltung der Meßperioden ist gemäß F i g. 1 eine Schaltuhr 9 vorgesehen, die über den Zeitgeber 8 die Rückstellung veranlaßt. Der Eingang 4 des Vorwärts/Rückwartszählers 1 steht mit einer Anpaßstufe 10 (Vorlaufstufe) in Verbindung, die ihrerseits wieder mit einem is Ausgang 11 des Zeitgebers 8 in Verbindung steht. Über die Anpaßstufe 10 kann dem Vorwäns-ZRückwärtszähler 1 zu Beginn einer jeden Meßperiode ein bestimmter Ausgangswert vorgegeben werden, wie an Hand der F i g. 2 noch näher erläutert werden wird.

Über einen Eingang 5 werden dem Vorwärts-ZRückwärtszähler I über eine Anpaßstufe 12 und eine weitere Stufe 13 von einem Zähler 14 die Meßimpulse zugeführt. Die Meßimpulse können sowohl von einem Zähler direkt oder über ein Fernzählwerk gegeben werden. Auch kann der Zähler 14 ein elektronischer Zähler sein. Zur Impulsanpassung kann ein Frequenzuntersetzer Verwendung finden.

Dem Vorwärts-ZRückwärtszähler 1 ist eine Logikstufe 15 zugeordnet, die mit den Ausgängen 6 und 7 des VorwartS'/Ruckwartszahlers 1 in Verbindung steht An dem Ausgange entsteht dann ein Signal, wenn die Differenz zwischen den Zeit- und Meßimpu'sen negativ ist, und an dem Ausgang 7 wird ein Signal dann entstehen, wenn die Differenz zwischen den Zeitimpulsen und den Meßimpulsen positiv ist, d.h. wenn die Zahl der Meßimpulse die Zahl der Zeitimpulse überschreitet, d. h. wenn eine Überschreitung des Maximums zu erwarten ist. Über einen Ausgang 16 der Logikstufe 15 wird ein Transistor 17 angesteuert, welcher mit einem Frequenzgenerator 18 in Verbindung steht. Der Frequenzgenerator 18 besteht aus einem Transistor 19, einem Kondensator 20 sowie einer Widerstandskombination aus den Widerständen 21 bis 29, die über Entkopplungsdioden und UND-Stufen 30 bis 39 mit den binären Ausgängen des Vorwärts-ZRückwärtszählers 1 in Verbindung stehen. An einem Arbeitswiderstand 40 ist ein Relais 41 angeschlossen, dessen Signalkontakt 42 im Stromkreis eines Signalgeräts 43 liegt. Das Signalgerät wird über Anschlußklemmen 44 von einer Wechselstromquelle gespeist.

Über die UND-Gatter 30 bis 39 können die Widerstände 21 bis 29 wahlweise in den Stromkreis des Frequenzgenerators eingeschaltet werden, so daß sich dessen Frequenz entsprechend dem Stand des Vorwärts-ZRückwärtszählers 1 einstellt.

F i g. 2 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise des elektronischen Maximumzählers mit vom Belastungsfall abhängiger Signalgabe. In der Abszissenachse ist die Zeit aufgetragen, und zwar über eine Meßperiode von 15 Minuten. Auf der Ordinatenachse ist die dem Verbrauch entsprechende Impulszahl aufgetragen. Auf der rechten Ordinate ist die der zu überwachenden maximalen Last N,< entsprechende Impulszahl von 100% No aufgetragen. Eine strichpunktier- <\ί te Linie A gibt den ideellen maximalen Verbrauch wieder. Sie geht von Null aus und endet bei 100% Mi am Ende der MeßDeriode. Eine Linie B stellt die Zeitimnulse b/\\. deren Impulsfrequenz dar, die so bemessen ist. daß die zu überwachende maximale Last nur 85"n /V, beträgt. Über die Anpaßstufe 10 gemäß F 1 g. 1 kann der Vorwärts-ZRückwärtszähler auf einen Wen zwischen Ü und F voreingestellt werden, der bei dem ge wählten Ausführungsbeispiel 15 % der maximalen Last Λ/.ι beträgt. Die entsprechende Kennlinie C'ist mit einer gestrichelten Linie eingetragen. Die Kennlinie D stellt einen angenommenen Belastungsfall dar. Wird zu Be ginn einer Meßperiode mit Hilfe der Schaltuhr 9 der Zeitgeber 8 eingeschaltet, so wird der Vorwärts-ZRückwärtszähler 1 entsprechend dem mit der Anpaßstufe 10 vorgegebenen Vorlauf f gesetzt. Der Zeitgeber 8 gibt Impulse auf den Eingang 2 des Vorwärts-ZRückwärts-/ahlers 1. Vom Zähler 14 werden Impulse über die Impulsanpassung 13 und die Anpaßstufe 12 für die zi: überwachende Maximallast auf dem anderen Eingang 5 des Vorwärts-ZRückwärtszählers 1 gegeben. Die Logikstufe 15 registriert die positive oder negative Überschreitung und schaltet den Transistor 17 am Frequenzgenerator 18, z. B. bei positiver Überschreitung des vorgegebenen Verbrauchs, auf Durchgang. Dies ist beispielsweise zum Zeitpunkt la gemäß F i g. 2 der Fall. Außerdem werden die UND-Stufen 30 bis 39 angesteuert, und der Frequenzgenerator 18 beginnt zu arbeiten. Als erstes wird die UND-Suife 31 durchgeschaltet, wodurch der Frequenzgenerator 18 mit einer bestimmten Frequenz schwingt. Dieser Zeitpunkt ist beispielsweise in F i g. 2 mit tb eingetragen. Über dem Diagramm sind die der LJberschreitung entsprechenden Signale eingezeichnet. |e höher die Überschreitung ist. desto mehr Widerstände werden zugeschaltet und desto kleiner wird die Frequenz. Bei dem Wert 10 z. B. wird das Signal direkt an die Basis des Transistors 19 des Frequenzgenerators 18 gelegt und damit ein Dauersignal gegeben. Dies ist zum Zeitpunkt te der Fall. Dies besagt, daß nur mehr mit einer Last maximal 0.85 No gefahren werden darf, damit das Maximum nicht überschritten wird. Zum Zeitpunkt te wird aus diesem Grunde ein Teil der Verbraucher abgeschaltet. Infolge der Lastverminderung geht zum Zeitpunkt ld das Dauersignal wieder in eine Impulsfrequenz über, wie aus der F i g. 2 oben zu entnehmen ist. Dies besagt, daß zur vollen Ausnutzung des vorgegebenen Maximums mit einer Last von 0,85 No weitergefahren werden darf. Der Frequenzgenerator betreibt ein Relais 41, welches über den Kontakt 42 das Signalgerät 43 betätigt. Dies kann ein optisches und/oder akustisches Gerät sein. Die Zu- und/oder Abschaltung von Teillasten kann auch selbsttätig mit Hilfe von Frequenzrelais erfolgen.

F i g. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Maximumwächters mit vom Belastungsfall abhängiger Signalgabe, bei dem zwei verschiedene Belastungen vorgebbar sind, wie an Hand der F i g. 4 noch näher erläutert werden wird.

In F i g. 3 sind der F i g. 1 entsprechende Bezugszeichen verwendet worden. Gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach F i g 1 unterscheidet sich das Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 dadurch, daß zwei Vorwäris-ZRückwärtszählers 1 und Γ vorgesehen sind, die dieselbe Speicherkapazität besitzen, aber deren Vorlauf unterschiedlich einstellbar ist. Aus diesem Grunde ist dem zusätzlichen Vorwärts-/Rückwärtszahler Γ ebenfalls eine Anpaßstufe 10' für den Vorlauf zugeordnet, die entsprechend der Anpaßstufe 10 nach F i g. 1 ausgebildet sein kann. In entsprechender Weise ist für den zusätzlichen Vorwärts-ZRückwärtszähler Γ auch

eine zusätzliche Logikstufe 15' vorgesehen, die bei positiver Überschreitung über einen Ausgang 16' einen Transistor 17' direkt ansteuert, welcher ein Relais 41 betätigt, wodurch das Signalgerät 43' ein Dauersignal abzugeben in der Lage ist. Der Frequenzgenerator 18, der an die Logikstufe 15 nach Fig. 1 angeschlossen ist. kann vereinfacht werden, so daß am Ausgang des Frequenzgenerators 18 bei einer durch die Logikstufe 15 festgestellten Überschreitung ein Signal mit konstanter Frequenz abgenommen werden kann, welches über ein Relais 41 und über den Relaiskontakt 42 das Signalgerät 43 betätigt. An Hand der F i g. 4 wird die Wirkungsweise dieses Maximumwächters näher erläutert.

Im Diagramm gemäß Fig.4 ist auf der Abszifsenachse wieder eine Zeitperiode von 15 Minuten und auf der Ordinatenachse der maximale Verbrauch in Prozent angegeben. Mit A ist eine Kennlinie bezeichnet, die dem normal zulässigen maximalen Verbrauch N« entspricht. Wie aus F i g. 3 zu ersehen ist, erlaubt der Vorwärts-/Rückwärtszähler 1 einen Vorlauf (Anpaßstufe 10) entsprechend einer Größe ε 1 und eine entsprechende Impulsfrequenz von dem Zeitgeber 8, so daß sich eine Kennlinie B ergibt, die einer zu überwachenden maximalen Last von 1,5 N_n entspricht. Hingegen erhält der Vorwärts-ZRückwärtszähler Γ von der Anpaßstufe 10' einen Vorlauf von einer Größe f 2 und von dem Zeitgeber 8 eine geringere Impulsfrequenz, so daß sich eine Kennlinie E ergibt, die in dem dargestellten Fall einer maximalen Last von 0,75 /V<> entspricht. Mit einer Kennlinie D ist ein beliebiger Belastungsfall angenommen. Zu Beginn einer Meßperiode werden mit Hilfe der Schaltuhr9 der Nachlaufet in den Vorwärts-/Rückwärtszähler 1 und der Nachlauf ε 2 in den VorwartS'/Ruckwartszahler 1' eingegeben, und zwar über die Anpaßstufen 10 und 10'. Die Impulse des Zeitgebers 8 werden nunmehr sowohl über den Eingang 2 dem VorwartS'/Ruckwartszahler 1 als auch dem Vorwärts-/Rückwärtszähler Γ über Eingang 2' mit unterschiedlichen Frequenzen eingegeben. Gleichzeitig werden vom Zähler 14 über die Impulsanpassung 13 und die Anpassung für die zu überwachende Last 12 die Meßimpulse den Eingängen 5 und 5' der Vorwärts-/Rückwärtszähler 1 und Γ zugeführt. Bei dem in F i g. 4 angenommenen Belastungsfall ist zu Beginn der Meßperiode der zu überwachende Verbrauch erheblich geringer als die zulässige maximale Belastung A. so daß zum Zeitpunkt ta die Zahl der vom Zeitgeber vorgegebenen Impulse die Zahl der dem Verbrauch entsprechenden Impulse erreicht. Am Ausgang 7 des Vorwärts-/Rückwärtszählers 1 entsteht ein Signal, so daß auch an der Basis des Transistors 17 ein Signal anliegt, wodurch der Frequenzgenerator 18 zu arbeiten beginnt und mit konstanter Frequenz Signale abgibt. Durch das Ansprechen des Signalgeräts 43 wird vermittelt, daß man bisher mit wesentlicher Unterlast gefahren ist. so daß zur Ausnutzung des zulässigen Maximums zusätzliche Lasten in der Größenordnung von 1,5 N< > zugeschaltet werden können. Zum Zeitpunkt tb sind also zusätzliche Lasten zugeschaltet worden, wobei jedoch

ίο die Gesamtleistung größer als 1,5 ΛΛ> ist. Dies wird dadurch signalisiert, daß zum Zeitpunkt te durch die Logikstufe 15 die negative Überschreitung am Ausgang 6 des VorwartS'/Ruckwartszahlers signalisiert wird. An der Basis des Transistors 17 verschwindet das Signal, so daß der Frequenzgenerator 18 seine Signalgabe einstellt. Wird die Belastung weiterhin nicht geändert, so wird zum Zeitpunkt te die Impulse der vom Zähler abgegebenen Impulse den über die Anpaßstufe 10' vorgegebenen Vorlauf und der zwischenzeitlich vom Zeitgeber8 aufsummierten Impulse erreicht bzw. überschritten, so daß am Ausgang T des Vorwärts-ZRückwärtszählers Γ ein Signal auf den positiven Eingang der Logikstufe 15' gegeben wird, wodurch die Basis 16' des Transistors 17, welcher das Relais 4Γ einschaltet, ein Signal erhält. Über den geschlossenen Kontakt 42' wird der Stromkreis des Signalgeräts 43' geschlossen, welches nun ein Dauersignal abgibt. Dies signalisiert wiederum, daß der maximal zulässige Verbrauch nur dann nicht überschritten wird, wenn bis zum Ende der Meßperiode mit einer Last annähernd 0,75 Nn gefahren wird. Bei dem dargestellten Belastungsfall werden also zum Zeitpunkt tf Lasten abgeschaltet. Wenn nun zum Zeitpunkt /g das Dauersignal wiederum verschwindet, so bedeutet dies, daß das zulässige Maximum nicht überschritten wird und daß gegebenenfalls noch stärkere Belastung möglich ist.

Mit einer Schaltungsanordnung nach F i g. 3 kann man daher verschiedene Kennlinien fahren, wodurch man in der Lage ist, einen vorgegebenen maximalen Verbrauch voll auszunutzen.

Im Bedarfsfall kann noch ein weiterer Vorwärts-/Rückwärtszähler in einer Schaltungsanordnung nach F i g. 1 hinzugefügt werden, so daß man in der Lage ist, noch besser zu unterscheiden, wie der Verbrauch zur Ausnutzung des vollen Maximums gesteuert bzw. geregelt werden muß.

An Stelle der Signalgeräte oder zusätzlich dazu kanr eine leistungsabhängige Ab- und Zuschaltung gewissei Verbrauchergruppen vorgenommen werden, damit di< Kennlinien voll ausgefahren werden können.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

24 !3 Patentansprüche:

1. Elektronischer Maximumwächter mit fortlaufendem Arbeitsvergleich über konstante Meßperioden und mit dem Belastungsfall abhängiger Signaigabe. gekennzeichnet durch mindestens einen, zu Beginn jeder Meßperiode zurückgestellten elektronischen Vorwärts-ZRückwanszähler (1) mit Impulszahlvorwahleinrichtung (Eingang 4) dessen beiden Zähleingängen (Z 5) einerseits dem gemessenen Verbrauch entsprechende Festmengenimpulse und andererseits von einem Zeitgeber (8) erzeugte, einem vorgegebenen Sollwert des Verbrauchs entsprechende Vergleichs-Festmengenimpulse zugeführt werden, durch eine jedem vorgesehenen elektronischen Zähler dieser Art nachgeschaltete Logikstufe (15). die für die Zeitdauer während der die Zahl der auf Grund der Verbrauchsmessung gezählten Festmengenimpulse die Zahl der als Sollwert vorgegebenen Vergleichs-Festmengenimpulse über- oder unterschreitet ihren Schaltzustand ändert, sowie durch eine jeder Logiksiufe zugeordnete, von dieser gesteuerte Signaleinrichtung.

2. Elektronischer Maximumwächter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signaleinrichtung akustischer Art ist und einen NF-Frequenzgenerator (18) aufweist, dessen Einschaltung durch die Logikstufe (15) veranlaßt wird.

3. Elektronischer Maximumwächter nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsfrequenz des Frequenzgenerators (18) in Abhängigkeit vom Zählerstand des Vorwärts-/Rückwärtszählers (1) verändert wird.

4. Elektronischer Maximumwächter nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß an die Ausgänge des VorwartS'/Ruckwartszahlers dekadisch abgestufte UND-Stufen (30 bis 39) angeschlossen sind, die eine dem Frequenzgenerator (18) vorgeschaltete Widerstandskette (21 bis 29) teilweise zur Wirksamkeit bringen.

5. Elektronischer Maximumzähler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedem VorwartS'/Ruckwartszahler eine Vorlaufstufe (10) zugeordnet ist. durch die dieser zu Beginn einer jeden Meßperiode auf einen vorbestimmten Wert des Zählerstands gesetzt wird.

6. Elektronischer Maximumzähler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Festmengenimpulse des Verbrauchsmeßgeräts (14) dem bzw. den Vorwärts-/Rückwärtszähler(n) über eine Anpaßstufe (13) zugeführt sind.

7. Elektronischer Maximumzähler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitgeber (8) derart ausgeführt ist. daß der zeitliche Abstand der von ihm erzeugten Vergleichs-Festmengenimpulse für jeden von :hm gespeisten Vorwärts-/Rückwärtszähler (1) getrennt einstellbar ist.