DE2441268C3 - Elektronisches Einstellgetriebe, insbesondere für Tarif gerate - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Einstellgetriebe, insbesondere für Tarifgeräte gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Bei Tarifgeräten, wie z. B. Maximumzählern, Summenzählcm, Maximumwächtern u. dgl., müssen die in bestimmten Zcitintcrvallen (Meßperioden) eingehenden Impulse an die Speicherkapazität des Impulsspeichers angepaßt werden. Bei Maximumwächtern erhebi; sich zusätzlich noch die Forderung, daß diese Anpassung durch den Anwender von außen leicht vorgenommen werden kann, um nach Bedarf die zu überwachende Leistung im Betrieb in Stufen von 1 °/o eines fest gewählten Bezugswertes einstellen zu können.

Bei den bekannten elektromechanischen Tarifgeräten wird diese Impulsanpassung mit Wechselräderübersetzungen und bei Maximumüberwachungsanlagen zusätzlich durch ein sehr aufwendiges einstellbares Zahnradgetriebe durchgeführt.

Es sind bereits zahlreiche Verfahren und Einrichtungen zur Untersetzung von Impulsreihen üekanntgeworden, wobei zur proportionalen Untersetzung meist von einer Hilfsfrequenz getaktete Haupt- und

ίο Hilfszähler verwendet werden. Beispielsweise ist es durch die DE-AS 12 74 646 bekannt, eine proportionale Untersetzung von Impulsreihen in der Weise vorzunehmen, daß einzelne Impulse der Eingangsimpulsfolge zur Bildung einer reduzierten Eingangs-

is impulsfolge unterdrückt werden. Zur Bildung einer entsprechenden Ausgangsimpulsfolge werden dann wieder einzelne der zunächst unterdrückten Impulse

der Eingangsimpulsfolge periodisch hinzugefügt.

Durch die DE-AS 12 35 375 ist eine Anordnung

2s zur Multiplikation einer Impulsfolgcfrcqucnz bekanntgeworden, wobei der Multiplikationsfaktor größer oder kleiner als Eins sein kann. AJs Stand der Technik wird in dieser Auslegeschrift ein Frequenzteiler erwähnt, der aus hintereinandergcschalteten

as Binärzählem besteht, die über dekadische Codierschalter programmierbar sind. Ferner ist durch die DE-AS 12 14 269 ein digitaler Frequenz-Untersetzer bekanntgeworden, mit dem eine einstufige Verminderung einer vorgegebenen Impulsfolgefrequenz erzielbar ist, um beispielsweise eine Untersetzung in Stufen von 1 °/oo vornehmen zu können. Dieser bekannte Frequenz-Untersetzer arbeitet mit einer Hilfsfrequenz, die über ein von einem eingehenden Impuls ansteuerbaren Flip-Flop zu einem Haupt- und einem Hilfszähler zugeführt wird. Bei Erreichen eines einstellbaren Zählerstandes werden die Eingangstore der beiden Zähler so lange geschlossen, bis ein neuer Zählimpuls eintrifft, der dann das einstellbare Zählwerk in die Ausgangsstellung zurückführt, während der andere Zähler weiterzahlt und bei Erreichen seines Zählerstandes einen Impuls abgibt. Dieser bekannte Frequenz-Untersetzer dient lediglich zur Herabsetzung der ankommenden Impulsfolge.

Ferner ist durch die Zeitschrift »ELEKTRONIK«, Ausgabe 1972, Heft 2, Seiten 44 und 52, ein Impuiszahlwandler bekanntgeworden, mit dem nicht nur eine Herabsetzung, sondern auch eine Erhöhung der ankommenden Impulsfolge vorgenommen werden kann. Er besteht ebenfalls aus zwei von einem Taktgenerator getasteten Zählketten, welche mit Hilfe von diesen zugeordneten Kodierschaltem auf bestimmte Werte vorprogrammierbar sind. Den beiden Zählketten werden die vom Taktgenerator kommenden Impulse über ein UND-Gatter zugeführt, das über ein Flip-Flop von einem Eingangsimpuls derart angesteuert wird, daß es die vom Generator kommenden Impulse zu den beiden Zählketten durchläßt, wenn der Eingangsimpuls verschwunden ist, und das bei Erreichen des in der einen Zählkette vorprogxammierten Wertes durch Rückset7.cn des Flip-Flops wieder gesperrt wird, während sich die zweite Zählkette nach jedem Durchlauf selbsttätig zurücksetzt und hierbei einen Aiisgiingsimpuls abgibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektronisches Einstellgctriebc zu schaffen, mit dem nicht nur eine Erhöhung oder Erniedrigung der Frequenz der ankommenden Impulsfolge vorgenommen

werden kann, sondern auch die in bestimmten Zeitintervallen ankommenden Impulse an die Speicherkapazität eines nachgeschalteten Impulsspeicher angepaßt werden können, was insbesondere bei Tarifgeräten von erheblicher Bedeutung ist. Diese Aufgäbe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Maßnahmen gelöst.

An Hand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, wird der Gegenstand der Er- to findung näher erläutert. Als Ausführungsbeispiel ist ein Einstellgetriebe gewählt, das mit besonderem Vorteil bei Maximumwächtern Verwendung finden kann.

Das elektronische Einstellgetsiebe besteht aus einem Taktgenerator 1, einem Impulszahlwandler 2 und einem diesen nachgeschalteten Frequenzteiler 3. Der Impulszahlwandler weist rwei Binärzähler 4 und 5 auf, die bei dem gewählten Ausfiihrungsbeispiel 8-Bit-Biniirzähler sind. Mit 6 und 7 sind zwei Codier- ao schalter bezeichnet, mit denen die beiden Binärzähler 4 und 5 vorprogrammiert werden können. An Stelle der Codierschalter 5 und 6 können auch andere Codiereinrichtungen verwendet sein. So können die Kontaktstellen beispielsweise durch Kontaktbrücken miteinander verbunden sein, wie die Zeichnung zeigt. Auf diese Weise ist der Binärzähler 4 auf den Wert 5 und der Binärzähler 5 auf den Wert 3 programmiert. An Stelle der Kontaktbrücken können auch Kippschalter verwendet sein, um eine rasche Änderung der Einstellung vornehmen zu können. In der Regel reicht eine Impulsanpassung mit Hilfe von Kontaktbrücken aus. Den Binärzählern 4 und 5 sind Flip-Flops 8 und 9 zugeordnet. Während die vom Taktgenerator 1 kommenden Taktimpulse dem Flip-Flop 9 unmittelbar zugeführt werden, werden die Taktimpulse dem Flip-Flop 8 über eine Inverterschaltung 10 zugeführt, so daß dieses Flip-Flop die inversen Taktimpulse t-rhält. Das Flip-Flop 9 schaltet also gegenüber dem Flip-Flop 8 um den halben Takt früher. Mit II ist ein Impulseingang bezeichnet, der einerseits mit dem Rücksetzeingang R des Flip-Flops 8 und andererseits mit dem Rücksetzeingang R des Binärzählers 4 verbunden ist. Dem Impulseingang 11 werden die von einem Kontaktgeberzähler *s od. dgl. gelieferten, dem Verbrauch proportionalen Impulsfolgen vorzugsweise über eine galvanische Trennschaltung zugeführt. Mit 12 ist ein Null-Setzeingang bezeichnet. Ein Impuls auf diesem Eingang bei an Spannung legen des Gerätes setzt über ein Gatter 13 den Binärzähler 5 auf 0. Mit 23 ist eine Ausgangsleitung des Impulszahlwandlcrs 2 bezeichnet, die bei dem gewählten Ausführungsbeispiel den nachgeschaltcten Frequenzteiler 3 ansteuert. Die Leitung 23 ist mit dem Ausgang g des Flip-Flops 9 verbunden. Der Codierschalter 6 steht über eine Leitung 14 mit dem Setzeingang S des Flip-Flops 8 in Verbindung, während der Codierschalter 7 über eine Leitung 15 mit dem Rücksetzeingang R des Flip-Flops 9 verbunden ist.

Die Wirkungsweise des Impulszahlwandlers ist wie folgt: Im Ausgangszustand steht der Binärzähler 4 auf dem durch den Codierschalter 6 vorprogrammierten Wert. Am Ausgang 14 des Codierschalters liegt also ein //-Signal. Dieses //-Signal am Setzeingang S des Flip-Flops 8 verhindert die Abgabe eines Zähltaktes. Trifft nun über den Eingang 11 ein positiver Eingangsimpuls ein, wird Her Binärzähler 4 gelöscht, wodurch da.= //-Signal am Setzeingang S des Flip-Flop 8 verschwindet, und gleichzeitig das Flip-Flop 8 über den Rücksetzeingang R zurückgesetzt wird. Mit der negativen Rückflanke des Eingangsimpulses erscheint am Ausgang ~Q des Flip-Flops 8 der halbe Generatortakt. Jede negative Flanke des Generatortaktes wird in beide Binärzähler 4 und 5 eingezählt.

Ist vom Zähler 4 der durch den Codierschalter 6 vorprogrammierte Wert wieder erreicht, erscheint ani Ausgang 14 ein //-Signal, mit dem über den Setzeingang S das Flip-Flop 8 gesetzt und damit die weitere Abgabe von Zähltakten verhindert wird. Dieser Ablauf wiederholt sich mit jedem weiteren positiven Eingangsimpuls.

Erreicht der Binärzähler S den durch den Codierschalter 7 vorprogrammierten Wert, erscheint am Ausgang 15 ein //-Signal. Dies hat zur Folge, daß das Flip-Flop 9 iückgesetzt wird. Damit verbunden ist eine Pegeländerung der beiden Ausjr^ge Q und 5 des Füp-Flops 9. Diese Pegeländerung des Fiip-Flops 9 bewirkt, daß am Ausgang Q das //-Signal sich ändert auf L-Signal. Damit wird über das Gatter 13 der Binärzähler S gelöscht. Mit der nächsten positiven Flanke des invertierten Generatortaktes wird das Flip-Flop 9 wieder in seine Ausgangslage gesetzt, wodurch am Ausgang Q wiederum //-Signal erscheint. Am Ausgang J2 erscheint hierbei ein positiver Ausgangsimpuls. Die dargestellte Einstellung der Codierschalter entspricht einer Übersetzung von 3 : 5, d. h., bei 3 ankommenden Impulsen werden 5 Ausgangsimpulse abgegeben. Eine Impulserhöhung erfolgt also stets dann, wenn der vorprogrammierte Wert des Binärzählers 4 höher als der Wert des Binärzählers 5 ist.

Bei der Verwendung des Einstellgetriebes bei Maximumwächtern werden mit dem Impulszahlwandler die eingehenden Impulse, die der Nennleistung des Impulsgebers bzw. dem größten zu überwachenden Maximum entsprechen, so geteilt, daß sich am Ausgang die lOOfache Impulszahl der Speicherkapazität des Ist-Wert-Impulsspeichers ergibt. Beträgt beispielsweise die Kapazität des Impulsspeichers pro Meßperiode 100 Impulse, so wäre die Summe der Ausgangsimpulse des Impulszahl Wandlers 10⁴-Impulse pro Meßperiode. Diesem Impulszahlwandler ist nun ein Frequenzteiler 3 nachgeschaltet, der aus den beiden Binärzählern 16 und 17 besteht, denen jeweils ein Codierschalter 18 bzw. 19 zugeordnet ist. Als Codiersrhalter werden, vorzugsweise von außen einstellbare Schalter verwendet, und zwar in dekadischer Anordnung. Der Binärzähler 16 ist den Einem zugeordnt'. und daher derart mit einem UND-Gatter 20 beschaltet, daß er beim Erreichen des Wertes 10 auf 0 zurückgesetzt wird b^w. einen Impuls an den Binärzähler 17 weitergibt. Hingegen ist der Binärzähler 17 voll ausgenutzt, so daß ein Maximum von 15O°/o eingestellt und überwacht werden kann. Die O-Stellung der beiden Binärzähler 16 und 17 erfolgt über die Gatter 21 und 22 jeweils nach einem Löschimpuls über den Eingang 28 bzw. 29. Die Leitung 28 steht mit dem Ausgang Q eines weiteren Flip-Fiops 24 in Verbindung. Letzteres wird über eine Leitung 25 ebenfalls vom Taktgenerator 1 getastet.

Der Frequenzteiler 3 kann also mit den beiden Codierschaltern 18 und 19 so vorprogrammiert werden, daß die laut Beispiel gewählten lOMmpulse des Impulszahlwandlers 2 so geteilt werden, daß beim Erreichen der an den Codierschaltern ί8, 19 einge-

stellten Eingangsimpulszahl jeweils ein Ausgangsimpuls abgegeben wird. Die an den Codierschaltern 18 und 19 eingestellte Zahl gibt zugleich an, welche Nennleistung überwacht wird.

Werden beispielsweise bei Nennleistung 950 Impulse pro Meßperiode abgegeben, so wird eine Übersetzung des Impulszahlwandlers 2 von

i, = 950: 10000 = 19:200

benötigt. Der Binärzähler 5 wird also auf den Wert 19 (I +2+ 16) und der Binärzähler 4 auf den Wert 200 (8 + 64 + 128) programmiert. Der Impulszahlwandler 2 gibt dann bei 950 eingehenden Impulsen lOMmpulse ab. Wird beispielsweise an den beiden Codierschaltern 18 und 19 die Zahl 55 eingestellt, wobei der Codierschalter 18 den Einem und der Codierschaiier 19 den Zehnern zugeordnet isl, wird bei 55 Eingangsimpulsen von dem Frequenzteiler an die Leitung 26 jeweils ein Impuls abgegeben. Die Übersetzung i_t beträgt dann 55:1. Die eingestellte Zahl 55 bedeutet, daß 55°/o der Nennleistung überwacht werden sollen. Bei einer Nennleistung von 950 Impulsen pro Meßperiode ergeben 55°/o der Nennleistung 522,5 Impulse, d. h., die Gesamtübersetzung des Getriebes i_t„ = 522,5 : 100 = 5,225. /.,s muß also 5,225 sein. Daß diese Übersetzung mit dem Getriebe erreichbar ist, ergibt sich aus i_ffS = /, · /, = (19 :200) ■ (55 :1) - 5,225.

Der am Ausgang ~Q des Flip-Flops 9 erscheinende positive Ausgangsimpuls taktet also die beiden hintereinandergeschalteten Binärzählcr 16 und 17. Sind die Zählerstände der Binärzähler 16 und 17 gleich dem eingestellten Wert der beiden Codierschalter, so erscheint am Ausgang 27 ein //-Signal. Dieses Signal veranlaßt, daß das Flip-Flop 24 rückgesetzt wird,

i» was eine Pegeländerung des Ausganges O verursacht. Über die Leitung 28 und die beiden Gatter 21 und 22 werden die beiden Binärzähler 16 und 17 gelöscht. Mit der nächsten positiven Flanke des invertierten Generatortaktes wird das Flip-Flop 24 wieder in

is seine Ausgangslage gesetzt. Die am Ausgang Q erscheinenden negativen Impulse sind bereits die Ausgangsimpulse des elektronischen Einstellgetriebes.

Vorzugsweise ist die Schaltung in CMOS-Technik aufgebaut. Der Eigenverbrauch isl dann sehr gering.

"ο Durch die Verwendung von Dioden zur Decodierung der Zählerausgänge ergibt sich eine kostenmäßig günstige Schaltung. Das ganze System ist taktgesteuert und hat den Vorteil, daß keine Differenzierglieder benötigt werden. Die Mindestfrequenz des Taktgene-

a5 rators ist abhängig von der maximalen Eigenfrequenz, der Impulslänge und der Stellenzahl der beiden Binärzähler«« and 5.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   1, Elektronisches Einstellgetriebe, insbesondere für Tarifgeräte, mit einem Impulszahlwandler, der aus zwei von einem Taktgenerator getasteten Binärzählem besteht, welche mit Hilfe von diesen zugeordneten Codierschaltera auf bestimmte Werte vorprogrammierbar sind, und mit einem ersten Flip-Flop, über das den beiden Binärzählem die vom Taktgenerator kommenden Impulse zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Takteingang des ersten Flip-Flops (8) beim Eintreffen eines Zählimpulses zum Durchlaß der Taktimpulse freigegeben und bei Erreichen des in dem einen Binärzähler (4) vorprogrammierten Wertes wieder gesperrt wird, daß ein von dem Taktgenerator (1) getastetes zweites K'jv-Jlop (9) vorgesehen ist, das dem anderen Bii/irzänler (5) zugeordnet ist und das bei Erreichen seines vorprogrammierten Wertes eine Rücksetzung dieses Zählers (S) und die Abgabe eines Impulses an einen nachgeschalteten Frequenzteiler veranlaßt, welcher aus zwei hintereinandergeschalteten Binärzählern (16, 17) besteht, die über dekadische Kodierschalter (18,19) programmierbar sind und die bei Erreichen des vorprogrammierten Wertes ein weiteres Flip-Flop (24) ansteuern, welches ein Ausgangssignal abgibt und die Rückstellung der beiden Binärzähler (16, 17) veranlaßt.
2. 2. Elektronisches Einstellgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste (8) der beiden Flip-Flops (8, 9) von dem inversen Taktsignal getastet wird.
3. 3. Elektronisches Einstellgetriebe nach Anspruch 1 und 2, insbesondere für Maximumwächter, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe des Impulszahlwandlers (2) die Zahl der bei Nennleistung maximal eingehenden Impulse auf einen durch 100 teilbaren Wert erhöht wird und daß dem Impulszahlwandler (2) ein vorzugsweise in Prozent der Nennleistung einstellbarer Frequenzteiler (3) nachgeschaltet ist.
4. 4. Elektronisches Einstellgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstelleingängc (R) der Binärzähler (5, 16, 17) mit einer Rücksetzleitung (1, 2) in Verbindung stehen.