DE2537077B2 - Fernmessanlage mit einer messvorrichtung fuer die messung des fluessigkeits-, gas- oder energieverbrauches - Google Patents

Description

Bekannte Flüssigkeits-Durchflußzähler weisen ein drehbar gelagertes Turbinenrad und ein mit diesem verbundenes, mechanisches Zählwerk auf. Beim Betrieb des Durchflußmessers wird das Turbinenrad in Drehung versetzt. Am Zählwerk kann dann die Flüssigkeitsmenge abgelesen werden, die den Durchflußzähler durchströmt hat

In vielen Wasserversorgungs-Netzen wird für jede Liegenschaft ein separater Durchflußzähler vorgesehen. Zur Feststellung der verbrauchten Wassermengen muß dann jeweils eine Kontrollperson alle Zähler einzeln ablesen. Dies erfordert natürlich einen relativ großen Zeitaufwand, der die Kosten der Wasserversorgung erheblich erhöht. Ein weiterer Nachteil dieses Ablese-Verfahrens besteht darin, daß es wegen des Zeitaufwandes nicht möglich ist, kurzzeitige Verbrauchsschwankungen festzustellen. Für die optimale Auslegung des Wasserversorgungs-Netzes wäre es jedoch zweckmäßig, Informationen über den zeitlichen Verlauf des Verbrauchs der verschiedenen Verbraucher oder Verbraucher-Kategorien zu haben.

Es sind nun bereits Fernmeßanlaeen bekannt, bei denen die Durchflußmessei und die Zähler räumlich voneinander getrennt sind. Bei einer Anlage dieser Art weist der Durchflußmesser einen auf einem Drehteller befestigten Magneten und einen am Gehäuse befestigten Reed-Kontakt auf, der mit zwei Anschlüssen verbunden ist. Der Zähler bildet einen Teil einer Auswerte-Einheit die eine Spannungsquelle aufweist und über eine Leitung mit den Anschlüssen des Durchflußmessers verbunden ist. Wenn sich beim Betrieb der Anlage der Magnet am Reed-Kontakt vorbeibetvegt, wird der letztere kurzzeitig geschlossen, so daß ein Impuls entsteht, Her dem Zähler zugeführt wird.

Eine solche Fernmeßanlage würde an sich ermöglichen, die Zähler an einer zentralen Stelle anzuordnen. Wenn bei einer solchen Anlage die Leitung unterbrochen oder kurzgeschlossen wird, bleibt der Zähler

unabhängig vom tatsächlichen Wasserverbrauch stehen. Ein Unterbruch oder Kurzschluß kann sowohl zufällig entstehen als auch zu Betrugszwecken absichtlich verursacht werden. Des weiteren is·: es möglich, außen am Durchflußmesser einen Permanentmagneten zu befestigen, der den Reed-Kontakt in derjenigen Stellung festhält, in die er beim Vorbeibewegen des auf dem Drehteller befestigten Magneten gelangt. Dies hat dann ebenfalls zur Folge, daß der Zähler stehenbleibt

Bei aer Auswerte-Einheit der bekannten Fernmeßanlagen ist es bei stehendem, das heißt einem konstanten Wert anzueignendem Zähler nicht möglich, ohne eine direkte, visuelle Kontrolle des Durchflußmessers festzustellen, ob der Zähler wegen einer der vorgenannten Störungen steht oder ob tatsächlich kein Wasser verbraucht wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Fernmeßanlage zu s ?haffen, die ermöglicht, einen Unterbruch oder Kurzschluß der Leitung sofort festzustellen und die trotzdem mit geringem Aufwand hergestellt werden kann.

Die Erfindung betrifft daher eine Fernmeßanlage mit einer Meßvorrichtung für die Messung des Flüssigkeits-, Gas- oder Energieverbrauches, die ein Gehäuse, einen steuerbaren Schalter, zwei mit diesem verbundene Anschlüsse und mindestens ein Meßorgan aufweist, um den Schalter jeweils nach dem Verbrauch einer bestimmten Menge zu betätigen, mit einer eine Spannungsquelle aufweisenden Auswerte-Oinheit, die über zwei Leiter mit den beiden Anschlüssen der Meßvorrichtung verbunden und mit einem Zähler versehen oder verbunden ist. Die Anlage ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsquelle eine Wechselspannungsquelle ist, daß die Meßvorrichtung mindestens zwei Dioden aufweist, daß der Schalter derart mit den zwei Dioden verbunden ist, daß er die beiden Anschlüsse beim Betrieb abwechselnd über eine der beiden Dioden miteinander verbindet, wobei die beiden Dioden entgegengesetzte Durchlaßrichtungen aufweisen, und daß die Auswerte-Einheit Mittel aufweist, um ein Signal zu erzeugen, wenn die beiden Anschlüsse über die eine Diode miteinander verbunden sind, und um ein anderes Signal zu erzeugen, wenn die beiden Anschlüsse über die andere Diode miteinander verbunden sind.

Vorteilhafte Weiterbildungen einer solchen Fernmeßanlage sind Gegenstand der Patentansprüche.

Der Erfindungsgegenstand soll nun anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen schematischen Schnitt durch einen Durchflußmesser,

F i g. 2 ein Prinzipschema des Meßwertgebers und der Auswerte-Einheit einer Fernmeßanlage,

F i g. 3 ein Detailschema eines Meßwertgebers,

F i g. 4 ein Detailschema einer Variante des Meßwertgebers,

F i g. 5 ein Detailschema einiger Elemente der Auswerte-Einheit,

F i g. 6 ein Detailschema einer weiteren Variante dcj Meßwertgebers und

F i g. 7 ein Blockschema einer Meßvorrichtung für die Messung des Energieverbrauches.

Die Fernmeßaniage weist eine Meßvorrichtung, nämlich einen Flüssigkeits-Üurchflußmesser auf, der etwas sohematisch in der F i g. 1 dargestellt und als Ganzes mit 1 bezeichnet ist. Der Durchflußmesser 1 weist ein mehrteiliges Gehäuse 2 auf, von dem ein Teilgehäuse durch den zylindrischen Messing-Oberteil 3 und den diesen auf der unteren Seite dicht abschließenden, aus Kunststoff bestehenden Boden 4 gebildet wird. Der Gehäuse-Oberteil 3 ist auf der einen Seite mit einem Eintritts-Stutzen 3a und auf der andtren Seite mit einem Austritts-Stutzen 3b versehen. Im Eintritts-Stutzen 3a ist eine verstellbare Düse 5 sowie ein Filter 6 angeordnet Die Gehäuseteile 3 und 4 begrenzen zusammen eine Meßkammer, in der ein Turbinenrad 7

ίο angeordnet ist Dieses bildet das Meßorgan des Durchflußmessers und ist mittels eines Bolzens 8 drehbar gelagert In der Meßkammer ist ferner eine Kappe 9 angeordnet Der Deckabschnitt der letzteren ist auf der dem Turbinenrad zugewandten Seite mit drei

is radialen Rippen versehen. Von diesen sind die zwei sich in der abgeschnittenen Hälfte des Durchflußmessers befindenden Rippen strichpunktiert dargestellt. Die Nabe 7a des Turbinenrades 7 ist an ihrem oberen Ende mit Permanentmagneten 10 versehen.

Auf dem Gehäuseteil 3 ist der als Ganzes mit 11 bezeichnete Meßwertgeber angeordnet. Dieser weist ein separates Teil-Gehäuse 12 aus Kunststoff mit einer transparenten Kappe 13 und einem Bodenteil 14 auf. Im Bodenteil 14 ist ein schematisch dargestelltes Untersetzungsgetriebe 15 angeordnet. Dieses weist einen drehbar gelagerten Zapfen 16 auf, der mit der Turbinenrad-Nabe 7a fluchtet und an seinem dieser zugewandten Ende mit Permanentmagneten 17 versehen ist. Die Nabe 7a und der Zapfen 16 bilden zusammen

jo eine Magnetkupplung, mittels der die Drehbewegung des Turbinenrades 7 auf das Untersetzungsgetriebe 15 übertragen werden kann. Das Untersetzungsgetriebe wird auf der oberen Seite durch eine Platte 39 abgegrenzt und weist eine diese durchdringende Abtriebs-Welle 20 auf. Auf dieser sitzt ein scheibenförmiger, transparenter Kunststoff-Träger 22, auf dem in der Nähe des Außenrandes exzentrisch ein Permanentmagnet 23 befestigt ist. Der Träger 22 ist auf der oberen Seite innerhalb des Permanentmagnetes 23 mit einer seinen Umfang gleichmäßig unterteilenden Skalenteilung versehen. Oberhalb des Trägers 22 ist eine Schaltungs-Platte 26 angeordnet und mittels eines Ringes 19 fest mit dem Gehäuse verbunden. Auf der Schaltungsplatte 26 sind zwei um 180° gegeneinander versetzte Reed-Kontakte 24 und 25 befestigt. Die beiden Reed-Kontakte sind derart symmetrisch zur Welle 20 angeordnet, daß sie beim Betrieb, wenn sich der Magnet 23 an ihnen vorbeibewegt, jeweils vorübergehend geschlossen werden. Auf der Schaltungs-Platte sind ferner einige weitere, in der Fig. 1 nicht dargestellte, elektrische, beziehungsweise elektronische Elemente angeordnet, die noch \ esprochen werden.
Oberhalb der Schaltungs-Platte 26 ist eine Abdeck-Scheibe 18 angeordnet. Am Gehäuse 12 ist ferner eir Zeiger 21 befestigt, der sich bis in den Bereich der aul dem Träger 22 angebrachten Skalenteilung erstreckt Die Schaltungs-Platte 26 sowie die Abdeck-Scheibe Ii sind im Bereich des Zeigers 21 mit einem Fenstei versehen, so daß die Stellung und Drehbewegung de Trägers 22 von außen ersichtlich ist. Das Untersetzungs getriebe 15 ist ferner mit einem Rollenzählwerl verbunden, das durch den transparenten Träger 22 um die genannten Fenster hindurch ebenfalls von obe abgelesen werden kann.

Die Fig.2 zeigt ein Blockschema der Fernmeßanls ge. Dabei bezeichnet 11 den stark vereinfachte Meßwertgeber und 31 die Auswerte-Einheit. De

Meßwertgeber 11 enthält als wesentliche Bestandteile einen vom Mc;ßorgan, das heißt vom Turbinenrad gesteuerten Schalter, der schematisch als Umschalter 46 dargestellt ist, zwei Dioden 27 und 28 sowie zwei Anschlüsse 29 und 30. Der Anschluß 29 ist mit den beiden Dioden, und zwar mit der Anode der Diode 27 und mit der Kathode der Diode 28 verbunden. Der Anschluß 30 kann über den Schalter 46 wahlweise mit einem der freien Dioden-Anschlüsse verbunden werden. Die Anschlüsse 29, 30 sind zweckmäßigerweise derart im Innern des Gehäuses 12 angeordnet, daß sie nur nach dem öffnen des letzteren zugänglich sind. Das Gehäuse kann dann plombiert werden, so daß es nicht unbemerkt geöffnet werden kann.

Die Auswerle-Einheit 31 weist eine Wechselspannungsquelle 32 auf. Die Wechselspannungsquelle 32 weist einen ersten Leitungs-Anschluß 33 und einen zweiten Leitungs-Anschluß 34 auf. Diese Anschlüsse 33 und 34 sind über eine Leitung mit zwei Adern 35,36 mit den Anschlüssen 29, 30 des Meßwertgebers 11 verbunden. Die Wechselspannungsquelle weist des weiteren einen Transformator 37 auf, dessen Primärwicklung 37a über einen Schalter 38 sowie eine nicht dargestellte Sicherung mit einem Netzanschluß verbunden ist. Der erste Anschluß 37c der Transformator-Sekundärwicklung 37b ist direkt leitend mit dem ersten Leitungs-Anschluß 33 verbunden. Der zweite Anschluß 37d der Transformator-Sekundärwicklung ist mit zwei entgegengesetzt gepolten Leuchtdioden, nämlich mit der Kathode der Leuchtdiode 42 und der Anode der Leuchtdiode 43 verbunden.

Die Auswerte-Einheit weist ferner zwei optoelektronische Koppelelemente 51 und 54 auf, von denen jedes eine Leuchtdiode 52, bzw. 55 sowie einen Phototransistor 53, bzw. 56 enthält.

Der Kathodenanschluß 52bder Leuchtdiode 52 ist mit der Anode der Leuchtdiode 42 verbunden. Der Anodenanschluß 55a der Leuchtdiode 55 ist mit der Kathode der Leuchtdiode 43 verbunden. Die Anode 52a der Leuchtdiode 52 und die Kathode 55b der Leuchtdiode 55 sind miteinander, über einen Widerstand 44 mit dem Sekundärwicklungs-Anschluß 37c/ sowie über einen Widerstand 45 mit dem Anschluß 34 verbunden.

Die Auswerte-Einheit 31 umfaßt ferner ein aktives, integrierendes Filter 57, dessen Lingänge mit dem Phototransistor 56 des Koppelelementes 54 verbunden sind. Der Ausgang des Filters 57 ist einerseits mit einem Impulsformer 58 und andererseits mit dem Eingang einer Störungsüberwachungs-Einheit 60 verbunden. Der Ausgang des Impulsformers 58 ist mit einem Impulszähler 59 mit einer digitalen Anzeige verbunden. Der Phototransistor 53 des Koppelelementes 51 ist mit zwei weiteren Eingängen der Störungsüberwachungs-Einheit 60 verbunden. Der Ausgang der Störungsüberwachungs-Einheit 60 ist mit einer Lampe 61 verbunden. In der F i g. 2 ist ferner ein Netzteil 62 dargestellt, der die für den Betrieb erforderlichen Hilfsspannungen erzeugt

Im folgenden soll nun die Arbeitsweise der in der F i g. 2 dargestellten Fernmeßanlage erläutert werden.

Wenn das Turbinenrad 7 rotiert, wird der Schalter 46 periodisch umgeschaltet. Der Schalter 46 befindet sich nun etwa in der in der Fi g. 2 dargestellten Stellung, die im folgenden auch als erste Schalterstellung bezeichnet wird. Ferner sei am ersten Sekundärwicklungsanschluß 37c gerade eine positive Spannung vorhanden. In diesem Fall fließt ein Strom vom Sekundärwicklungsanschluß 37c über die Leitungsader 35, die Diode 27, den Schalter 46, die Leitungsader 36, den Widerstand 45, die Leuchtdioden 52 und 42 zum Sekundärwicklungsanschluß 37c/. Dabei erzeugt die Leuchtdiode 42 einen Lichtblitz. Ferner wird über das Koppelelement 51 ein Impuls auf die Störungsüberwachungs-Einheit 60 übertragen. Wähend der folgenden Halbwelle wird die durch den Meßwertgeber 11 und die Leitung 35, 36 gebildete Stromschlaufe durch die Diode 27 gesperrt, so daß keines der Koppelelemente 51, 54 einen Impuls überträgt. Das Koppelelement 51 überträgt also bei jeder zweiten Halbwelle einen Impuls.

Wenn sich der Schalter 46 in der in der F i g. 2 dargestellten ersten Stellung befindet, erzeugt also die Leuchtdiode 42 eine Folge von Lichtblitzen, die von

ij einem Beobachter als Lichtsignal festgestellt werden können. Dieses Lichtsignal zeigt dem Beobachter die momentane Stellung des Schalters an. Desgleichen stellt auch die vom Koppelelement 51 übertragene Impuls-Folge ein die Schalter-Stellung kennzeichnendes Signal

J₀ dar. Diese von den beiden Leuchtdioden 42 und 52 erzeugten Signale werden im folgenden als erste Signale bezeichnet.

Wenn nur der Schalter 46 nach einer bestimmten Zeit umgeschaltet wird, gelangt er in seine im folgenden als zweite Stellung bezeichnete Stellung. In dieser verbindet er den Anschluß 30 mit der Diode 28. Der Strom wird nun während denjenigen Halbwellen durchgelassen, während denen am Sekundärwicklungsanschluß 37c eine negative Spannung vorhanden ist. Dementsprechend erzeugt nun die Leuchtdiode 43 Lichtblitze und das Koppelelement 54 führt dem Filter 57 bei jeder zweiten Halbwelle einen Impuls zu. Die Folge dieser Impulse und die Folge der von der Leuchtdiode 43 erzeugten Lichtblitze bilden also je ein Signal, daß die zweite Stellung des Schalters 46 kennzeichnet und das im folgenden als zweites Signal bezeichnet wird.

Der Durchflußmesser ist nun derart ausgebildet, daß die Schaltfrequenz des Schalters 46 wesentlich kleiner ist als die Frequenz der Wechselspannung. Der Schalter 46 wird beispielsweise bei maximalem Durchfluß pro Minute einmal hin- und hergeschaltet.

Die vom Koppelelement 54 übertragenen Impuls-Folgen werden vom Filter 57 integriert, geglättet und, wie noch erläutert wird, in umgewandelter Form dem Impulsformer 58 zugeführt. Dieser erzeugt beim Auftreten eines zweiten Signals einen Impuls mit einer Dauer von beispielsweise 03 s. Dieser Impuls wird dann vom Zähler 59 gezählt. Die Zahl der gezählten Impulse ist proportional zur Flüssigkeitsmenge, die den Meßfühler 1 durchströmt hat. Der Durchflußmesser kann beispielsweise so ausgebildet sein, daß ein Impuls einer Flüssigkeitsmenge von 1001 entspricht

Wenn nun die von der Leitung 35, 36 und dem Meßwertgeber 11 gebildete Stromschlaufe unterbrochen wird, so sind beide Leuchtdioden 42,43 und beide Koppelelemente 51 und 54 inaktiv. Ein Unterbruch dei Stromschlaufe kann also sofort daran festgestellt werden, daß beide Leuchtdioden 42 und 43 gleichzeitig dunkel sind. Des weiteren ist die Störungsüberwachungs-Einheit 60 derart ausgebildet, daß sie eine Störungsmeldung erzeugt, wenn beide Koppelelement« 51 und 54 inaktiv sind. Die Störungsmeldung wird danr durch ein Aufleuchten der Lampe 61 angezeigt Selbstverständlich kann anstelle der Lampe 61 auch eir akustisches Meldeorgan vorgesehen werden. Hierbei se bemerkt, daß das Filter 57 und die Störungsüberwa chungs-Einheit 60 natürlich so ausgebildet sind, daß nui dann eine Störungsmeldung erzeugt wird, wenn sich da:

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Ausbleiben von Impulsen über ein Zeitintervall erstreckt, dessen Länge mindestens gleich der Dauer einer Periode der Wechselspannung und größer als die Schaltzeit des Schalters 46 ist.

Nun wird angenommen, daß die Leitung 35, 36 einen Kurzschluß aufweist, so daß die beiden Leitungsadern 35,36 direkt miteinander verbunden sind. In diesem Fall werden beide Halbwellen durchgelassen. Dementsprechend erzeugen nun beide Leuchtdioden 42 und 43 abwechselnd Lichtblitze, so daß ein Beobachter den Eindruck hat, daß sie gleichzeitig leuchten. Auf diese Weise wird ein Kurzschluß sofort angezeigt. Des weiteren übertragen im Falle eines Kurzschlusses auch die beiden Koppelelemente 51,54 abwechselnd Impulse. Die Störungsüberwachungs-Einheit 60 ist nun derart ausgebildet, daß sie auch in diesem Falle eine Störungsmeldung erzeugt. Die Störungsüberwachungs-Einheit 60 erzeugt also mit anderen Worten auch dann eine Störungsmeldung, wenn das erste und das zweite Signal während eines sich mindestens über eine Wechselstromperiode erstreckenden Zeitintervalls gleichzeitig vorhanden sind.

Zweckmäßigerweise wird die Ansprechzeit der Störungsüberwachungs-Einheit 60 länger als nur eine Periodendauer bemessen, so daß nicht schon beim Auftreten kurzzeitiger Störungen Störungsmeldungen erzeugt werden.

Wie noch erläutert wird, entzieht der Meßwertgeber 11 der Wechselspannungsquelle 32 fortwährend, das heißt während beider Halbwellen, etwas Strom. Der Widerstand 44 ist nun so bemessen, daß dieser Strom über den Widerstand 44 fließen kann und daß der dabei über dem Widerstand entstehende Spannungsabfall kleiner ist, als die Schleusenspannungen der paarweise in Serie geschalteten Leuchtdioden 42, 52 bzw. 43, 55. Dadurch kann erreicht werden, daß die Leuchtdioden erst dann leuchten und Signale erzeugen, wenn der über die Anschlüsse 33, 34 fließende Strom den vom Meßwertgeber 11 verbrauchten Strom um einen bestimmten Wert überschreitet.

Die beschriebene Fernmeßanlage ermöglicht, mehrere Auswerte-Einheiten an einer zentralen Stelle anzuordnen. Wenn die Fernmeßanlage etwa zum Bestimmen des Wasserverbrauches verwendet wird, können beispielsweise die Auswerte-Einheiten für ein ganzes Ouartier zu einer Zentrale zusammengefaßt werden. Dabei ist es natürlich nicht unbedingt erforderlich, die einzelnen Auswerte-Einheiten mit Zählern und Störungsüberwachungs-Einheiten auszurüsten. Die von den Koppelelementen 51 und 54 der einzelnen Auswerte-Einheiten übertragenen Signale können beispielsweise einem zentralen Rechner zugeführt werden, der dann die Funktion der Zähler übernimmt und beispielsweise auch gerade die Kosten-Rechnungen für den Wasserverbrauch erstellt und herausdruckt. Dabei ist es ohne weiteres möglich für die verschiedenen Tageszeiten verschiedene Tarife vorzusehen. Des weiteren können auch die Störungsüberwachungs-Einheiten in den Rechner integriert werden.

Ein solcher Rechner kann jedoch auch herbeigezogen werden, um vermehrte Informationen über den Wasserverbrauch zu gewinnen. Beispielsweise kann ermittelt werden, wie der Wasserverbrauch der verschiedenen Verbraucher oder Verbraucher-Kategorien zeitlich variiert

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Fernme3-anlagen mit bereits vorhandenen Übertragungssystemen zu kombinieren. Beispielsweise sind gewisse Kabelfernsehnetze derart konzipiert, daß auch Informationen vom Benützeranschluß zur zentralen Verteilungsanlage übertragen werden können. Falls ein solches Kabelfernsehnetz vorhanden ist, braucht jeweils nur eine Leitung vom Durchflußmesser zum nächsten Benützeranschluß des Kabelfernsehnetzes gezogen zu werden. Dort kann dann eine Auswerte-Einheit angeordnet werden, bei der die Ausgänge der Koppelelemente 51, 54 mit einem Adapter verbunden

ίο sind, der die von den Koppelelementen übertragenen Signale in Signale umwandelt, über eine Diode 80, bzw. 81 mit einem der Anschlüsse 24a, bzw. 25a der Reed-Kontakte 24, bzw. 25 verbunden. Die beiden Wicklungen der Spule 79a sind ferner durch je eine Löschdiode 84, 85 überbrückt. Die Reed-Kontakt-Anschlüsse 24a, 25a sind ferner über eine Diode 82, bzw. 83 mit den Anschlüssen 29 bzw. 30 verbunden. Die Anschlüsse 24b und 256 der beiden Reed-Kontakte sind mit der positiven Elektrode des Ladekondensators verbunden. Das bistabile Relais 79 weist einen Umschaltkontakt 79e auf. Durch diesen wird der Gleichnchterausgang 72c entweder mit dem Anschluß

29 oder dem Anschluß 30 verbunden.

Nun soll die Arbeitsweise der in der Fig.3 dargestellten Schaltung erläutert werden. Wenn sich der Umschaltkontakt 79e in der in der F i g. 3 dargestellten Stellung befindet, so sind die beiden Anschlüsse 29 und

30 über die Diode 73 des Gleichrichters 72 miteinander verbunden. Wenn nun der Magnet 23 in die Nähe des Reed-Schließkontaktes 24 kommt, wird dieser geschlossen und verbindet den Spulenanschluß 796 über die Diode 80 mit dem Ladekondensator. Dies hat zur Folge, daß das Relais 79 umschaltet, so daß der Kontakt 79edie beiden Anschlüsse 29 und 30 nun über die Diode 74 miteinander verbindet Wenn der Magnet 23 in die Nähe des Reed-Schließkontaktes 25 gelangt, wird das Relais 79 wieder in seine Anfangsstellung zurückgeschaltet.

Die beiden Dioden 73 und 74 entsprechen also den Dioden 27 und 28 des in der Fig.2 dargestellten Prinzipschemas. Demgemäß entspricht das bistabile Relais 79 dem Schalter 46 und bildet also einen elektrisch steuerbaren Schalter. Die beiden Spulenanschlüsse 796, 79c bilden dabei die Steuer-EingSnge des Schahers.

Beim Schalten des Relais wird jeweils der Ladekondensator 77 entladen. Um diesen wieder zu laden, muß dem Stromkreis Energie entzogen werden. Während des Ladevorganges fließt daher, wie bereits erwähnt, bei beiden Halbwellen ein gewisser Strom, der jedoch relativ klein gehalten werden kann.

Unter Umständen ist es möglich, die beider Reed-Kontakte 24, 25 mit einem außerhalb des Meßwertgebers angeordneten Magneten zu betätigen Beispielsweise könnte jemand versuchen, die Fernmessung auf diese Weise zu Betrugszwecken zu stören. Nur wird angenommen, daß sich der Schaltkontakt 79e ir der in der F i g. 3 dargestellten Stellung befindet und da£ mittels eines äußeren Magneten etwa der Reed-Kontakt 25 dauernd in seiner Schließstellung gehalten wird Wenn nun der Magnet 23 im Laufe der Zeit zuit Reed-Kontakt 24 gelangt, sind beide Reed-Kontakte gleichzeitig geschlossen. Während derjenigen Halbwel Ie, bei der am Anschluß 29 eine positive Spannung vorhanden ist, fließt der Strom vom Anschluß 29 fibei die Diode 73 und den Schaltkontakt 79e zum Anschluß 30. Während der anderen Halbwelle kann der Stroir dann vom Anschluß 30 über die Diode 74, der Reed-Kontakt 24 und die Diode 82 zum Anschluß 29

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Der Strom wird also während beider Halbwellen durchgelassen, so daß die Störungsüberwachungs- Einheit 60 dann eine Störungsmeldung erzeugt.

In der Fig.4 ist eine Variante des Meßwertgebers dargestellt. Dieser weist einen drehbar gelagerten sich bei der Messung in der Richtung des Pfeiles 91 drehenden Träger 9:2 mit einem Magneten 93 auf. Der letztere schließt abwechselnd einen Reed-Schließkontakt 94, 95. Die beiden Anschlüsse des Meßwertgebers sind mit 99 und 100 bezeichnet und durch einen zur Begrenzung von Spannungsspitzen dienenden VDR-Widerstand 96 miteinander verbunden. Der Anschluß 99 mit dem Eingang 98a eines Brückengleichrichters 98 verbunden. Der andere Anschluß 100 ist direkt leitend mit dem Eingang 986 des Brückengleichrichters 98 verbunden. Die beiden Gleichrichterausgänge 98c und 98c/ sind mit einem Ladekondensator 101 verbunden. Der Meßwertgeber weist des weiteren einen als Ganzes mit 102 bezeichneten, elektronischen Schalter auf. Dieser ist durch einen aus NOR-Toren gebildeten RS-Flipflop 103 mit zwei Steuer-Eingängen 103a, 103/» und zwei Ausgängen 103a 103c/ und zwei npn-Schalttransistoren 104 und 105 gebildet Die Basisanschlüsse der letzteren sind über je einen Widerstand 106,107 mit einem der Ausgänge 103 c, 103c/ des Flipflops 103 verbunden. Die Kollektoren der beiden Transistoren 104, 105 sind je mit einem der Gleichrichtereingänge 98a, 986 und die Emitter mit dem negativen Gleichrichterausgang 98c/ verbunden. Die beiden Reed-Kontakte 94, 95 sind einerseits mit der positiven Elektrode des Ladekondensators und andererseits mit je einem der Flipflop-Steuer-Eingänge 103a, 1036 verbunden. Die beiden letzteren sind zudem über je einen Widerstand 108,109 mit der negativen Elektrode des Ladekondensators 101 verbunden. Der Ladekondensator ist ferner mit den beiden Speisungsanschlüssen des Flipflops 103 verbunden.

Beim Betrieb wird der RS-Flipflop 103 durch die beiden Reed-Schließkontakte 94, 95 abwechselnd hin- und hergeschaltet In der einen Schaltstellung werden die beiden Anschlüsse 99 und 100 dann über den Transistor 104 und die Diode 111 miteinander verbunden. In der anderen Schaltstellung erfolgt die Verbindung über den Transistor 105 und die Diode 110.

Bei dieser Meßwertgeber-Variante entsprechen also der Schalter 102 und die Dioden 110,111 dem Schalter 46, bzw. den Dioden 27, 28 des in der Fig.2 dargestellten Prinzipschemas.

Wenn etwa mittels eines äußeren Magnetes bewirkt wird, daß beide Reed-Schließkontakte 94,95 gleichzeitig geschlossen sind, so sind auch beide Transistoren 104,105 leitend Alio wird auch bei dieser Variante des Meßgebers im Falle einer derartigen Störung eine Störungsmeldung ausgelöst

Die Fig.6 zeigt eine weitere Variante eines Meßwertgebers. Dieses weist zwei Anschlüsse 179,180 auf, die mit den zwei Eingängen 181a, 181 b eines Brückengleichrichters 181, und über den Umschaltkontakt 182e eines bistabilen Relais 182 mit dem Gleichrichter-Ausgang 181c verbunden sind. Die Anschlüsse 179,180 sind ferner über je einen Widerstand 183,184 mit der Anode einer Diode 185,186 sowie mit der Elektrode je eines Ladekondensators 187, 188 verbunden. Die negativen Elektroden der beiden Ladekondensatoren 187,188 sind miteinander, mit dem Gleichrichter-Ausgang: 181c/und Ober einen Reed-Kontakt 189 mit dem für zwei Wicklungen der Relaisspule 182a gemeinsamen Anschluß 182c' verbunden. Die beiden anderen Wicklungsanschlüsse 1826 und 182c de Relais sind mit den Kathoden der Dioden 185, 181 verbunden. Jede Relais-Wicklung ist mit einer Löschdio de 190,191 überbrückt.

Dieser Meßwertgeber weist also nur einen Reed Kontakt auf. Dieser wird jedesmal, wenn der auf den rotierenden Träger befestigte, in der F i g. 6 nich dargestellte Permanentmagnet vorbeigeht, kurzzeitig geschlossen.

ίο Wenn sich der Umschalt-Kontakt 182edes bistabiler Relais 182 in der in der Fig.6 dargestellten Stellung befindet, wird der Ladekondensator 187 während derjenigen Halbwellen, bei denen am Anschluß 179 eine positive Spannung vorhanden ist, aufgeladen. Dagegen

■ 5 wird der Ladekondensator 188 nicht aufgeladen, da die beiden Anschlüsse 179, 180 während der anderen Halbwellen über die Gleichrichterstrecke zwischen den Gleichrichter-Anschlüssen 181 6, 181c kurzgeschlossen sind. Wenn nun der Reed-Kontakt 189 das nächste Mal geschlossen wird, wird der Kondensator 187 über eine der Relais-Wicklungen entladen und der Kontakt 182e umgeschaltet

Selbstverständlich sind noch weitere Varianten des Meßwertgebers möglich. Beispielsweise könnte der mit dem Turbinenrad verbundene Träger durch eine Kurvenscheibe ersetzt werden. Der Schalter 46 der F i g. 2 könnte dann durch einen die Kurvenscheibe abtastenden Tastschalter gebildet werden. In diesem Falle würde also die Steuerung des Schalters rein mechanisch erfolgen. Ferner könnte die Abtastung auch optisch, induktiv, oder kapazitiv erfolgen.

In der F i g. 5 sind die Detailschaltungen des aktiven Filters 57 und der Störungsüberwachungs-Einheit 60 dargestellt Das Filter 57 enthält als aktives Element einen Operationsverstärker 121 mit zwei Eingängen 121a, 1216, einem Ausgang 121c und zwei Speisespannungsanschlüsse 121c/. 121 e. Beim Operationsverstärker

121 handelt es sich um einen sogenannten Norton-Verstärker, der eine Ausgangsspannung erzeugt, die

proportional zur Differenz der den Eingängen 121a, 1216 zugeführten Ströme ist Das Filter 57 weist zwei mit den Verstärkeranschlüssen 121c/, bzw. 121 e verbundene Speisespannungsanschlüsse 122 und 123 auf, von denen der erste an den Pluspol und der zweite an den Minuspol des Stromversorgungsteiles 62 angeschlossen ist Der Kollektor des Phototransistors 56 des Koppelelemcntes 54 ist mit dem Anschluß 124 und der Emitter mit dem Anschluß 125 verbunden. Der Anschluß 124 ist direkt mit dem Anschluß 122, d. h. mit

dem Pluspol der Speisespannung verbunden. Des weiteren ist auch der nichtinvertierende Verstärkereingang 121a über einen Widerstand 126 mit dem Anschluß

122 und zudem über einen Widerstand 127 mit dem Verstärkerausgang 121c und einem Anschluß 132 verbunden. Der mit dem Phototransistor-Emitter verbundene Anschluß 125 ist über einen Widerstand 128 mit dem Anschluß 123 und über zwei in Serie geschaltete Widerstände 129,130 mit dem invertierenden Verstärkereingang 1216 verbunden. Die beiden Widerstände 129,130 sind ferner über einen Kondensator 131 mit dem Anschluß 123, d h. mit dem Minuspol der Speisespannung verbunden. Die Widerstände 128, 129,130 und der Kondensator 131 bilden zusammen ein Integrierglied, durch das die vom Phototransistor übertragene Impulsfolge geglättet wird Der Verstärker 121 bildet zusammen mit den Rückkopplungswiderständen 126,127 einen Schmitt-Trigger.
Die Stönmgsuberwachungs-Einheh 60 enthält einen

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Norton-Operationsverstärker 141 mit zwei Eingängen 141a, I4\b und einem Ausgang 141csowie nicht speziell bezeichneten Speisespannungsanschlüssen. Die beiden letzteren sind mit den Anschlüssen 142, 143 verbunden, die ihrerseits mit dem Plus-, bzw. Minuspol des Stromversorgungsteiles 62 verbunden sind. Die Störungsüberwachungs-Einheit 60 weist ferner drei Eingangs-Anschlüsse 144, 145 und 146 auf. Der Anschluß 144 ist mit dem Kollektor des Phototransistors 53 des Koppelelementes 51 und der Anschluß 145 mit dem Emitter dieses Transistors verbunden. Der Anschluß 146 ist über eine Leitung mit dem Ausgangs-Anschluß 132 des Filters 57 verbunden, der zudem mit dem Eingang des Impulsformers 58 verbunden ist. Die beiden Anschlüsse 144, 145 sind über je eine Diode 147, bzw. 148 mit der Elektrode 149a eines Kondensators 149 verbunden, dessen andere Elektrode 1496 mit dem Anschluß 143 verbunden ist. Der Anschluß 144 ist zudem über einen Widerstand 155 mit dem Anschluß

142 verbunden. Der Anschluß 146 ist einerseits über einen Widerstand 150 und eine Diode 151 mit der Kondensator-Elektrode 149a und andererseits über einen Widerstand 152 mit der Basis eines Transistors

153 verbunden. Der Emitter des letzteren ist mit dem Anschluß 143 und der Kollektor über einen Widerstand

154 mit dem Anschluß 145 verbunden. Der invertierende Verstärkereingang 141/> ist über einen Widerstand 158 mit dem Anschluß 142, d. h. mit dem Pluspol der Speisespannung verbunden. Der nicht invertierende Verstärkereingang i41a ist über einen Widerstand 156 mit der Kondensatorelektrode 149a und über einen Widerstand 157 mit dem Verstärkerausgang 141c verbunden. Zwischen den letzteren und den Anschluß

143 sind ferner zwei einen Spannungsteiler bildende Widerstände 159, 160 geschaltet. Die Störungsüberwachungs-Einheit 60 weist ferner einen Schalt-Transistor 161 auf, dessen Emitter mit dem Anschluß 143, dessen Basis mit den beiden Widerständen 159,160 und dessen Kollektor über dem Anschluß 162 mit der Lampe 61 verbunden ist Der andere Anschluß der Lampe 61 ist mit dem Stromversorgungsteil 62 verbunden.

Nun soll die Arbeitsweise des Filters 57 und der Störungsüberwachungs-Einheit 60 erläutert werden. Vorerst wird angenommen, daß nur das erste Signal vorhanden ist, d. h„ daß der Phototransistor 53 bei jeder zweiten Halbwelle leitend und der Phototransistor 56 durchgehend gesperrt ist Der Verstärker 121 ist dann voll ausgesteuert, so daß an seinem Ausgang 121c eine positive Spannung vorhanden ist, die annähernd gleich der positiven Speisespannung ist Der Transistor 153 ist dann leitend. Da am Anschluß 146 eine positive Spannung vorhanden ist, kann über den Widerstand 150 und die Diode 151 ein Strom zur Kondensator-Elektrode 149a fließen. Während derjenigen Halbwellen, bei denen der Phototransistor 53 leitend ist, wird der Kondensator 149 jedoch über die Diode 147, den Transistor 53, den Widerstand 154 und den Transistor 153 jeweils wieder entladen. Der Kondensator 149 bleibt dabei nahezu spannungsfrei, was zur Folge hat, daß der Verstärkerausgang 141c sich potentialmäßig in te der Nähe des Anschlusses 143 befindet und der Transistor 161 gesperrt ist

Wenn nun das erste Signal verschwindet und dafür das zweite auftritt, d.h. der Phototransistor 56 periodisch leitend wird, wird der Kondensator 131 aufgeladen. Nach einer bestimmten Zeit, die im vorliegenden Fall etwa 0,7 s beträgt, kippt der Schmitt-Trigger und G^ Spannung am Anschluß 132 fällt annähernd auf den Wert der Spannung am Anschluß 123. Dies wird vom Zähler 59 als Impuls gezählt. Auch in diesem Falle bleibt die Spannung über dem Kondensator 149 gering und der Transistor 161 gesperrt.

Nun soll angenommen werden, daß beide Signale gleichzeitig auftreten, d. h., daß die beiden Phototransistoren 53,56 abwechselnd leitend sind. Der Verstärkerausgang 121c ist dann potentialmäßig nahe beim Anschluß 123 und der Transistor 153 demzufolge gesperrt. Der Kondensator 149 wird nun über den Widerstand 155, den Phototransistor 53 und die Diode

148 aufgeladen. Wenn die Spannung am Kondensator

149 einen bestimmten Wert erreicht hat, wird der als Schmitt-Trigger geschaltete Verstärker 141 voll ausgesteuert und der Transistor 161 leitend. Nun wird also eine Störungsmeldung erzeugt.

Nun soll angenommen werden, daß beide Phototransistoren 53, 56 durchgehend gesperrt sind. Am Verstärkerausgang 121c ist nun bezüglich des Anschlusses 123 eine stark positive Spannung vorhanden. Dies hat zur Folge, daß nun vom Anschluß 146 ein Strom über den Widerstand 150 und die Diode 151 fließt, so daß der Kondensator 149 aufgeladen wird. Also wird auch in diesem Fall der Transistor 161 leitend und dadurch eine Störungsmeldung erzeugt.

Die Anlage kann selbstverständlich nicht nur für die Messung des Flüssigkeits-Durchflusses und Verbrauches, sondern auch zur Messung des Gasverbrauches verwendet werden. Des weiteren kann sie aber auch adaptiert werden, um bei einer Fernheizanlage den Energieverbrauch der Abnehmer zu messen. Bei einer Fernheizanlage wird den Abnehmern von einer zentralen Heizvorrichtung über eine Leitung ein heißes, flüssiges oder gasförmiges Strömungsmedium zugeführt. Dieses gibt dann einen Teil seiner Wärmeenergie ab und wird wieder zur zentralen Heizvorrichtung zurückgeführt. Die Fig. 7 zeigt schematisch eine Meßvorrichtung für die Messung des Energieverbrauches eines an ein Fernheiznetz angeschlossenen Abnehmers. Die Meßvorrichtung weist ein für die Messung des Durchflusses des Strömungsmediums dienendes Meßorgan 200 auf, das etwa durch ein Turbinenlaufrad gebildet sein kann. Ein weiteres Meßorgan 201 mißt die Temperaturdifferenz zwischen dem zugeführten und dem wegströmenden Strömungsmedium und erzeugt eine Impulsfolge mit einer zu dieser Temperaturdifferenz proportionalen Frequenz.

Das Meßorgan 200 steuert einen Impulsgeber 202, der jedesmal nach dem Durchfluß einer bestimmten Menge des Strömungsmediums einen Impuls erzeugt, dessen Länge wesentlich größer ist als die Abstände der vom Meßorgan 201 erzeugten Impulse. Die Ausgänge des Meßorgans 201 und des Impulsgebers 202 sind mit dem Eingang eines UND-Tores 203 verbunden. Der Ausgang des UND-Tores 203 ist mit dem Eingang eines Impulszählers 204 verbunden. Die vom Zähler 204 gezählte Anzahl Impulse ist proportional zum Produkt: Durchflußmenge mal Temperaturdifferenz. Der Ausgang des Zählers 204 ist mit der Spule eines einen Umschaltkontakt 205a aufweisenden bistabilen Relais 205 verbunden. Der Zähler ist derart ausgebildet, daß der Umschaltkontakt 205a jeweils beim Erreichen eines bestimmten Zählerstandes umgeschaltet und der Zähler auf Null zurückgestellt wird. Durch den Umschaltkontakt 205a werden zwei Anschlüsse 208,209 abwechselnd über zwei entgegengesetzte Dioden 206,207 miteinander verbunden. Das bistabile Relais 205 entspricht also

dem Schalter 46 und jede Umschaltung enspricht dem Verbrauch einer bestimmten Energiemenge. Falls die Fernheizanlage mit Wasser arbeitet, kann dieses Wasser eventuell von den Abnehmern direkt als Warmwasser verwendet werden. Die Meßvorrichtung kann in diesem Fall so modifiziert werden, daß der Schalter sowohl in Abhängigkeit vom Energie- als auch vom Warmwasserverbrauch gesteuert wird.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Fernmeßanlage mit einer Meßvorrichtung für . die Messung des Flüssigkeits-, Gas- oder Energieverbrauches, die ein Gehäuse, einen steuerbaren Schalter, zwei mit diesem verbundene Anschlüsse und mindestens ein Me3organ aufweist um den Schalter jeweils nach dem Verbrauch einer bestimmten Menge zu betätigen, mit einer eine Spannungsquelle aufweisenden Auswerte-Einheit die über zwei Leiter mit den beiden Anschlüssen der Meßvorrichtung verbunden und mit einem Zähler versehen oder verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsquelle (32) eine Wechselspannungsquelle ist, daß die Meßvorrichtung (1) mindestens zwei Dioden (27,28, 73,74,110,111,181,206, 207) aufweist, daß der Schalteröle, 79,102,182,205) derart mit den zwei Dioden (27,28,73,74,110,111, 181, 206, 207) verbunden ist, daß er die beiden Anschlüsse (29, 30, 99, 100, 179, 180, 208, 209) beim Betrieb abwechselnd über eine der beiden Dioden (27, 28, 73, 74, 110, 111, 181, 206, 207) miteinander verbindet, wobei die beiden Dioden (27, 28, 73, 74, 110,111,181,206, 207) entgegengesetzte Durchlaßrichtungen aufweisen, und daß die Auswerte-Einheit (31) Mittel (42,51,43,54) aufweist, um ein Signal zu erzeugen, wenn die beiden Anschlüsse (29, 30, 99, 100, 179, 180, 208, 209) über die eine Diode (27, 73, Ul, 206) miteinander verbunden sind, und um ein anderes Signal zu erzeugen, wenn die beiden Anschlüsse (29, 30, 99, 100, 179, 180, 208, 209) über die andere Diode (28, 74, 110, 207) miteinander verbunden sind.

2. Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung (1) einen Brükkengleichrichter (72,98,181), dessen Eingänge (72a* 726,98a, 986,181a, 1816) mit den beiden Anschlüssen (29,30,99,100,179,180) verbunden sind, mindestens einen mit dem Brückengleichrichter (72, 98, 181) verbundenen Ladekondensator (77, 101, 187, 188) ein drehbar gelagertes Meßorgan (7), einen mit diesem verbundenen, drehbar gelagerten Träger (22, 92) und mindestens ein fest mit dem Gehäuse (2) verbundenes Schaltelement (24, 25, 94, 95, 189) aufweist, daß der Träger (22, 92) mit einem Mittel (23, 93) versehen ist, um das Schaltelement (24, 25, 94, 95, 189) berührungslos zu schalten, und daß der Schalter (79, 102, 182) durch elektrische Signale steuerbar und über das Schaltelement (24,25,94,95, 189) mit dem Ladekondensator (77, 101, 187, 188) verbunden ist.

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Schaltelement (24, 25, 94, 95, 189) durch einen Reed-Kontakt und das Mittel (23,93) zu dessen Betätigung durch einen Permanentmagneten gebildet ist.

4. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (79, 182, 205) ein bistabiles Relais ist.

5. Anlage nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch &> gekennzeichnet, daß zwei Reed-Kontakte (24, 25) vorhanden sind, daß das bistabile Relais (79) drei Spulenanschlüsse (79Z>, 79c, 79d) aufweist und daß jeder Reed-Kontakt (24, 25) ein Schließkontakt ist, von dem ein Anschluß (24a, 25a) über eine Diode (80, 81) mit einem der Spulenanschlüsse (796, 79c) und über eine andere Diode (82, 83) mit einem der Anschlüsse (29,30) verbunden ist.

6. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (102) durch einen Fiipflop (103) und zwei mit dessen Ausgängen (103c, 103o) verbundene elektronische Schaltorgane (104, 105) gebildet ist.

7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Störungsüberwachungs-Einheit (60) aufweist, um eine Störungsmeldung zu erzeugen, wenn während eines sich mindestens über eine Periode der Wechselspannung erstreckenden Zeitintervalls entweder keines der beiden Signale oder beide Signale auftreten.

8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerte-Einheit (31) zwei optoelektronische Koppelelemente aufweist, die als Mittel (5J, 54) für die Erzeugung der zwei Signale dienen.

9. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerte-Einheit (31) ein Element (44) aufweist, das derart mit den zur Erzeugung der Signale dienenden Mitteln (42,51,43, 54) zusammengeschaltet ist, daß diese erst dann Signale erzeugen, wenn der über die Anschlüsse (29, 30,9?, 100.179,180,208,209) fließende Strom einen bestimmten Wert überschreitet.