DE2500873C2 - Elektronisches Impuls-Saldierwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Impuls-Saldierwerk für elektronische Summenfernzählgeräte mit je einem 1 Bit-Speicher für jeden Summanden und einem Taktgenerator, der diese Summandenspeicher mit einer konstanten Taktfrequenz abruft sowie mit Impulsanpassungsstufen zur Transformierung der zu verarbeitenden Impulse auf gleiche Wertigkeit.

Zur Summierung von elektrischer Energie mit Hilfe der Impulse von Geberzählern werden zur Zeit elektromechanische Summenzählwerke verwendet. Diese Geräte entsprechen in vielen Fällen nicht den Anforderungen, die an sie gestellt werden. Nachteilig ist, daß sie regelmäßig gewartet und überholt werden müssen, daß eine Änderung von Kennwerten nur durch Auswechseln von Zahnrädern erfolgen kann, daß die Geräte bei notwendigen Reparaturen ausgebaut und in eine Werkstatt gebracht werden müssen und daß auch bei Erweiterung ein Austausch erforderlich ist Ferner ist für manche Zwecke die Impulsfolgefrequenz zu sehr begrenzt und eine zeitrichtige Addierung der Impulse ist nur annähernd möglich. Eine Saldierung ist gewisserma-Ben nur für eine Energierichtung möglich, da mechanisches Spiel der Bauteile eine echte Saldierung zu ungenau macht

Es sind zwar schon elektronische Schaltungsanordnungen für Impulsfolgen-Summiereinrichtungen be-

•° kannt jedoch haben diese ebenfalls noch Unzulänglichkeiten. Bei der Anordnung nach der deutschen Offenlegungsschrift 22 46 915 werden die von verschiedenen Impulsgebern kommenden Impulse unterschiedlicher Wertigkeit in Speicher eingegeben und nach Abruf durch einen Taktgenerator umgewichtet Die Impulse laufen hierbei mit einer verhältnismäßig hohen Frequenz in die Speicher ein, so daß die Abfragefrequenz des Taktgenerators zwangsläufig noch höher sein muß. Mit einer derartigen Einrichtung lassen sich daher mechanische Registriermittel ausgangsseitig nicht unmittelbar ansteuern.

Weiterhin ist aus der DE-OS 21 40 784 ein Summenzähler zum Summieren von Impulsen bekannt bei dem die ankommenden Impulse in Speichereinheiten gespeichert werden. Mittels als Ringzähler geschalteten Abfrageeinheiten werden die Speichereinheiten zyklisch aufeinanderfolgend mit hoher Geschwindigkeit abgefragt und bei Vorhandensein eines Impulses wird der Abfragevorgang für eine gewisse Zeit unterbrochen.

^m Während dieser Zeit wird der Ausgangsimpuls registriert und erst danach schaltet der Ringzähler auf die nächste Abfragesinheit Diese asynchrone Arbeitsweise ist insofern nachteilig, als die Verarbeitungsgeschwindigkeit nicht genau definiert und berechenbar ist. Des weiteren ist eine Impulsanpassung zu kleineren Ausgangsimpulswerten und eine Trennung in Impulse für positive und negative Energierichtung nicht möglich.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein elektronisches

Impuls-Saldierwerk für elektronische Summenfernzählgeräte zu schaffen, das universell einsetzbar ist und die Nachteile bekannter Geräte vermeidet.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß die Impulsanpassungsstufen mit nachgeschalteten Puffern den Summandenspeichern jeweils vorgeschaltet sind und daß der zentrale Taktgenerator sowohl zur Steuerung der Impulsanpassungsstufen dient als auch die Abtastfrequenz der Summandenspeicher sowie die Synchronisier- bzw. Löschfrequenz liefert, und daß an die Summandenspeicher eine Richtungsweiche zur Trennung der zu summierenden positiven und negativen Impulse angeschlossen ist. Die die Übersetzung der einzelnen Summanden ins Schnelle ermöglichenden Puffer werden vom Taktgenerator über die zugeordneten Summandenspeicher mit einer Abruffrequenz versorgt, die gleich oder größer ist als die mittlere Grenzfrequenz aus der jeweils vorgeschalteten Impulswertanpassungsstufe.

An Hand der Zeichnung sei die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Das dargestellte elektronische Impuls-Saldierwerk ist für 16 Summanden eingerichtet, d.h. es sind 16 Eingangsstuferi £1, £2,.... £16 vorgesehen, die durch nicht dargestellte Opto-Koppler von den Impulszuleitungen galvanisch getrennt sind. Die Eingangsstufen können an alle gebräuchlichen Impulsformen und -Spannungen angepaßt werden. Hinter jeder Eingangsstufe liegt jeweils eine Impulsanpassungsstufe Z1/Z2. Diese Impulsanpassungsstufen dienen zur Umsetzung

derauf den verschiedenen Impulsleitungen eingehenden Impulse auf gleiche Wertigkeit. Es sei angenommen, daß die maximal zu verarbeitende Impulsfrequenz faax = 30 Hz beträgt. An die Impulsanpassungsstufen sind Puffer P1, P2,..., P16 angeschlossen, die ihrerseits mit Summandenspeichern Sp 1, Sp 2,.., Sp 16 verbunden sind. Parallel zum Abgang in die Speicher liegt jeweils eine weitere Impulsanpassungsstufe ZZIZ4. Diese Impulsanpassungsstufen dienen dazu, die auf dahinterliegende mechanische Kontrollzählwerke Zw 1, Zw 2,.., Zw 16 abgegebenen Impulse so umzuwichten, daß mit Hilfe dieser Zählwerke eine dekadische Zählwerksanzeige erhalten werden kann. Durch die Impulsanpassungsstufen Z3/Z4 wird die Zählwerksimpulsfolgefrequenz verringert, damit die Lebensdauer der elektromechanischen Zählwerke möglichst hoch ist Die Ausgänge der Summandenspeicher Sp 1 bis Sp 16 liegen an einer Summierschiene S, die mit einer Richtungsweiche R W verbunden ist Die Richtungsweiche RW hat je einen Ausgang für positive und für negative Impulse. Die Ausgänge der Richtungsweiche liegen über Impulsuntersetzungsstufen Z5/Z6 an einem Schieberegister F mit zwei Endstellungen cad einer neutralen Mittelstellung. Dieses Schieberegister dient als Pufferung, um bei Pendelungen der Energierichtung ein dauerndes Ausgeben von positiven und negativen Ausgangsimpulsen zu verhindern. An das Schieberegister Fsind Impulsausgänge A für positive bzw. negative Impulse angeschlossen. Zwischen dem Schieberegister und den Impulsausgängen sind jeweils noch Impulsanpassungsstufen Z7/Z8 angeschlossen, denen Summenzählwerke SZwp und SZwn für jeden Zählrichtungsüberhang nachgeschaltet sind. Diese Summenzählwerke sind als Zweifach-Tarifzählwerke ausgebildet Die Umschaltung erfolgt durch einen HT/NT-Eingang, der ebenfalls durch Opto-Koppler galvanisch von der Elektronik getrennt ist. Ein zentraler Taktgenerator T dient einerseits zur Steuerung der Impulsunter- bzw. -übersetzung und liefert andererseits die Abtastfrequenz der Summandenspeicher sowie ferner eine Synchronisier bzw. Löschfrequenz. Die kumulative Abtastfrequenz ist im Ausführungsbeispiel η ■ fmix = 500 Hz, wobei η die Zahl der Summanden ist und fm, z. B. 30 Hz. Als Steuerungsfrequenz für die Impulsuntersetzung liefert der Taktgenerator z. B. 8000 Hz. während die Synchronisier- bzw. Löschfrequenz 30 Hx beträgt.

Die Wirkungsweise des Saldierwerkes sei an Hand eines praktischen Beispieles erläutert Es werden dabei die vier dargestellten Summanden 1, 2, 15 und 16 betrachtet und es sei angenommen, daß die gleichgewichtete Wertigkeit am Ausgang der Impulsanpassungsstufen, deren Impulsfrequenz wie erwähnt maximal 30 Hz betragen kann, 7 ImpVkWh betragen soll. Die Wertigkeit der von den Impulsgebern kommenden Impulse seien für die einzelnen Summanden 10,7,4 und 1 ImpVkWh. Demnach muß die Impulsanpassungsstufe für den ersten Summanden 10 :7 untersetzen, die für den zweiten Summanden das Umsetzungsverhältnis 1 : 1 haben, die für den fünfzehnten Summanden 4:7 übersetzen und die für den sechzehnten Summanden 1 :7 übersetzen. Für den ersten Summanden werden also bei je zehn einlaufenden Impulsen 7 Impulse von der Impulsanpassungsstufe an den Puffer Pi weitergegeben. Entsprechend gibt die Impulsanpassungsstufe für den zweiten Summanden bei jedem einlaufenden Impuls einen an den Puffer P2 weiter. Bei dem fünfzehnten Summanden gehen bei 4 E'ngangsimpulsen 7 Ausgangs

impulse heraus und der sechzehnte Summand liefert bei jedem Eingangsimpuls auch 7 Ausgangsimpulse. Jeder in die Impulsanpassungsstufen dieser Summanden <5 und 16 einlaufende Impuls der für diesen Summanden maßgebenden Wichtung löst dem Nenner des Umsetzungsverhältnisses entsprechend viele interne Zwischenimpulse aus, d. h. für jeden auf die Impulsanpassungsstufen vom Eingang her kommenden Impulse werden im 8 kHz-Takt 7 Zwischenimpulse erzeugt Für den Summanden 15 werden dann entsprechend dem Zähler des Umsetzungsverhältnisses von jedem vierten dieser Zwischenimpulse Ausgangsimpulse abgeleitet die in den Puffer PlS einlaufen. Bei Summand 16 werden dementsprechend von jedem Zwischenimpuls Impulse zu dem Puffer P16 weitergeleitet Die Puffer sind erforderlich, da der Abstand der von den Impulsanpassungsstufen abgegebenen Impulse wegen der hohen Steuerungsfrequenz von 8 kHz so gering ist, daß bei direkter Weitergabe an die Summandenspeicher infolge der wesentlich geringeren Abtastfrequenz nicht alle Impulse bei einem Zyklus erfaß* werden können. Die Puffer aktivieren die Summandeaspeicher, solange der Pufferinhalt gleich oder größer als 1 Impuls ist Nach Abruf eines Summandenspeichers zum Zwecke der Summierung wird der Pufferinhalt jeweils u:n 1 vermindert Die Abtastfrequenz des Taktgenerators ist mit 500 rlz so gewählt, daß jeder Summandenspeicher 5p 1 bis Sp 16 einmal abgetastet ist, bevor der neue Impuls bezogen auf die mittlere Eingangsgrenzfrequenz einläuft. Eine Nachsetzung erfolgt, wie bereits erwähnt, solange der Inhalt der Puffer P1 bis P16 größer als Null ist Beim Abtasten der Summandenspeicher SpI bis Sp 16 wird der Speicherinhalt in die Richtungsweiche RW übertragen. Hier wird geprüft, von welchem Summanden mit welcher Zählrichtung der gerade übertragene Impuls kommt. Zählen beispielsweise die Summanden 1, 2 ... 15 positiv, der Summand 16 hingegen negativ, so werden alle von den ersten 15 Summanden kommenden Impulse von der Richtungsweiche RW auf den positiven Ausgang geleitet, während die vom Summanden 16 kommenden Impulse auf .den negativen Ausgang gehen. Die Impulsuntersetzungsstufen Z5/Z6 hinter der Richtungsweiche dienen zur Verringerung der Impulsfrequenz mit dem Effekt einer Ausgleichspufferang und bringen die Impulse vorzugsweise auf dekadische Werte. Das Schieberegister F wird bei eintreffenden Impulsen von der neutralen Mittelstellung aus jeweils so verschoben, daß die Impulse nur dann zum Ausgang durchgreifen, wenn mindestens zwei nacheinander mit gleichem Vorzeichen eintreffen, vorausgesetzt, daß der erste Impuls dieses Zeichens das Schieberegister bereits nach plus oder minus geschoben hat. Das Schieberegister verhindert somit beim Eintreffen von Impulsen mit abwechselnden Vorzeichen die Weitergabe. Das heißt, es wirkt als Differenzbildner.

Das elektronische Impuls-Saldierwerk ist besonders vorteilhaft, da es keiner Wartung bedarf, die Änderung von Kennwerten am Einbauort durch Umstecken von Brücken oder Urllegen von Schaltern im Gerät vorgenommen werden kann, die Reparatur sich auf das Auswechseln der defekten elektronischen Baugruppen am Einbauort, ggf. durch Hilfspersonal beschränkt, und alle Baugruppen einheitlich sind, so daß sie ohne Vorbereitung ausgetauscht werden können. Reservebaueinheiten könnei. wenn notwendig am Einbauort gelagert werden, da keine mechanische Alterung auftritt. Die Impulsfolgefrequenz läßt sich in verhältnis-

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mäßig weilen Grenzen beliebig wühlen. Hei geeigneter Wahl der Taktfrequenz, erfolgt die .Saldierung nahezu zeilrichtig. Die Saldiemng ist für beide finergieriehtungen möglieh, da tier elektronische ('reilauf genau definiert ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Elektronisches Impuls-Saldierwerk für elektronische Sumraenfernzählgeräte mit je einem 1-Bit-Speicher für jeden Summanden und einem Taktgenerator, der diese Summandenspeicher mit einer konstanten Taktfrequenz abruft, sowie mit Impulsanpassungsstufen zur Transformierung der zu verarbeitenden impulse auf gleiche Wertigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsanpassungsstufen (ZXJZ2) mit nachgeschalteten Puffern (PX ... P16) den Summandenspeichern (Sp 1 ... 5p 16) jeweils vorgeschaltet sind, und daß der zentrale Taktgenerator (T) sowohl zur Steuerung der Impulsanpassungsstufen (Z XfZI) dient, als auch die Abtastfrequenz der Summandenspeicher (SpX ... 5p 16) sowie die Synchronisier- bzw. Löschfrequenz liefert und daß an die Summandenspeicher (Sp 1... Sp 16) eine Richtungsweiche (R W) zur Trennung der zu summierenden positiven und negativen Impulse angeschlossen ist

2. Elektronisches Impuls-Saldierwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Übersetzung der einzelnen Summanden ins Schnelle dienenden Puffer (PX ... PXS) vom Taktgenerator (T) über die zugeordneten Summandenspeicher (SpX ... Sp 16) mit einer Abruffrequenz versorgt werden, die gleich oder größer ist als die mittlere Grenzfrequenz aus der jeweils vorgeschalteten Impulsanpassungsstufe (ZXIZT).

3. Elektronisches Impuls-Saldierwerk nach Anspruch 1 und 2,' dadurch gekennzeichnet, daß zwischen d«.r Richtungsweiche (R W) und zwei Impulsausgängen (AJ, ein Schieberegister (F) mit zwei Endsteliungen und einer neutralen Mittelstellung vorgesehen ist.

4. Elektronisches Impuls-Saldierwerk nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsein- und -ausgänge (A) von der Elektronik des Saldierwerkes über Optokoppler galvanisch getrennt sind.

5. Elektronisches Impuls-Saldierwerk nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Register (F) und den Impulsausgäitgen (A) über Impulsanpassungsstufen (ZTIZfS) Summenzählwerke (SZwp, SZwn) angeschlossen sind.