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Elektronisches Zählgerät
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Die Erfindung betrifft ein elektronisches Zählgerät zum Summieren
von aus zwei oder mehreren Quellen ankommenden, in Form von elektrischen Meßimpulsen
vorliegenden Meßwerten, wobei jeder Quelle ein Meßimpuls-Speicher in Gestalt einer
bistabilen Kippstufe zugeordnet ist, mit Vorwahlzählern, bestehend aus bistabilen
Kippstufen, deren Ausgänge an Mehrfach-UND-Gatter anschließbar sind, welche eine
astabile Kippstufe ansteuern, mit einem Zählimpulse erzeugenden Takt-Impulsgenerator,
bestehend aus zwei gekoppelten astabilen Kippstufen, und mit einem Abfrage-Impulsgenerator,
der zur Lieferung von zeitlich gegeneinander verschobenen Abfrageimpulsen aus jeweils
zwei gekoppelten astabilen Kippstufen gebildet ist, Die Erfindung findet mit Vorteil
überall dort Anwendung, wo wegen der starken Schwankung einer Meßgröße - beispielsweise
der Durchflußmenge eines Heizgases oder eines Brennstoffes - zwei oder mehrere verschiedene
Meßgeräte mit unterschiedlichem Meßprinzip (beispielsweise ein Flügelrad
-Zähler
zusammen mit einem Balgen-Zähler)zur Erzielung ausreichender Meßgenauigkeit über
den Gesamtmeßbereich eingesetzt werden müssen. Die Meßwerte der nach verschiedenen
Meßprtnzipien arbeitenden Meßgeräte besitzen unvermeidlich verschiedene Wertigkeiten,
und diese Meßwerte müssen zur Abrechnung des Verbrauchers summiert werden.
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Es sind Summiergeräte zur Summenbildung beliebiger, in Form von elektrischen
Meßimpulsen vorliegender Meßwerte bekannt. Bei diesen Geräten ist jeder Meßwert-Quelle
ein elektrcmechanischer Summenzähler zugeordnet, der aus einer Empfangseinrichtung
besteht, welche einen Schrittmotor, auswechselbare bersetzungszahnräder, Ankupplungszahnräder
sowie ein mechanisches Zählwerk enthält. Solche Empfangseinrichtungen sind nicht
nur recht aufwendig, sie müssen vielmehr auch durch Einsetzen der entsprechenden
Zahnräder auf die vorgegebene Wertigkeit eingerichtet werden. adern sich die Wertigkeiten
der Quellen, so sind in umständlicher Weise Zahnräder oder aber eine ganze Baugruppe
auszutauschen.
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Zwar sind elektronische Summenzähler bekannt, die es gestatten, die
Summierung von Meßimpulsen aus verschiedenen Quellen vorzunehmen; bei diesen muß
allerdings deren Wertigkeit gleich sein oder sie darf nur im Verhältnis 1 : 10 stehen.
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Elektronische Zählgeräte, die das Summieren von aus zwei oder mehreren
Quellen ankommenden, in Form von elektrischen Meßimpulsen vorliegenden Meßwerten
beliebiger Wertigkeit erlauben, sind bisher nicht bekannt geworden; ein solches
Zählgerät ist die Aufgabe der Erfindung.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird von einem elektronischen Zählgerdt
der eingangs erwähnten Art ausgegangen und gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß
jedem Meßimpuls-Speicher eine UND-Schaltung mit drei Eingängen nachgeordnet ist,
deren erster Eingang mit dem M5eßin,puls-Speicher, deren zweiter Eingang mit dem
Abfrage-Impulsgenerator, und deren dritter Eingang mit dem Takt-Impulsgenerator
verbunden ist; daß jeder Ausgang einer UND-Schaltung sowohl zu je einem als Nultipliziereinrichtung
dienenden Vorwahl zähler als auch zu einem Eingang einer ODER-Schaltung führt; daß
der Ausgang der ODER-Schaltung mit einem als Dividiereinrichtung dienenden Vorwahlzähler
in Verbindung steht, und daß jeder der als Multipliziereinrichtung verwendeten Vorwahlzähler
mittels einer Zurücksetzleitung mit dem ihm vorangehenden Neßimpuls-Speicher verbunden
ist. Diese aus handelsüblichen elektronischen Bausteinen zusammengesetzte Schaltung
gestattet das Summieren von Meßimpulsen aus mehreren Quellen, die unterschiedliche
Wertigkeit aufweisen; ein solches Zahlgerut ist preiswert herstellbar und auf einfachste
cis auF die vergegebenen Uertigkei ten einstellbar.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen
erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein Blockschaltbild eines Zählgerätes
zum Summieren von aus zwei Quellen ankommenden Meßwerten; Figur 2 ein Blockschaltbild
eines Zählgerätes zum Summieren von aus drei Quellen ankommenden Meßwerten; Figur
3 einen Schaltplan eines Zählgerätes zum Summieren von aus zwei Quellen ankommenden
Meßwerten gemäß dem Blockschaltbild nach Figur 1.
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Ein elektronisches Zählgerät zum Summieren von aus zwei Quellen stammenden
Meßwerten verschiedener Wertigkeit besteht (vgl. das Blockschaltbild nach Figur
1) aus zwei gleichen Meßimpuls-Speichern 1 und 2, einem Abfrage-Impulsgenerator
3, einem Takt-Impulsgenerator 4, zwei gleichen UND-Schaltungen 5 und 6, einer ODER-Schaltung
7 sowie zwei gleichen, multiplizierenden Vorwahlzählern 8 und 10 und einem dividierenden
Vorwahlzähler 9.
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Die Eingänge 11 und 12 der Meßimpuls-Speicher 1 und 2 sind mit zwei
verschiedenen Quellen 13 und 14, beispielsweise einer (mit Strichlinien angedeuteten)
Vorrichtung zur Messung der Durchflußmenge eines gasförmigen Mediums, verbunden.
Eine solche Vorrichtung besteht etwa aus einem selbsttätig arbeitenden Umschaltventil
15 sowie einem Flügelrad-Zähler (13) für große Durchflußmengen und einem Balgen-Zähler
(14) für kleine Durchflußmengen, die durch Rohrleitungen 16 parallel geschaltet
sind. Die in Form von elektrischen Meßimpulsen abgegebenen Meßwerte der beiden Zähler
(13) und (14) besitzen verschiedene Wertigkeiten.
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Jedem Meßimpuls-Speicher 1 und 2 ist mit Hilfe der Leitungen 17 und
18 eine UND-Schaltung 5 bzw. 6 nachgeordnet, welche drei Eingänge besitzt. Der erste
Eingang der UND-Schaltung 5 ist über die Leitung 17 mit dem Ausgang des Meßimpuls-Speichers
1 verbunden, der zweite Eingang der UND-Schaltung 5 liegt über die Leitung 19 am
Ausgang des Abfrage-Impulsgenerators 3, und der dritte Eingang der UND-Schaltung
5 besitzt eine Verbindungsleitung 20 mit dem Takt-Impulsgenerator 4; entsprechend
sind die.drei Eingänge der zweiten UND-Schaltung 6 mit Hilfe der Leitungen 20, 21
und 18 den Ausgängen des Takt-Impulsgenerators 4, dem Abfrage-Impulsgenerator 3
und dem zweiten Meßimpuls-Speicher 2 verbunden.
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Jeder Ausgang der beiden UND-Schaltungen 5 und 6 führt unter Benutzung
der elektrischen Leitungen 22 und 23 einerseits zu den Eingängen der beiden als
Multipliziereinrichtungen eingesetzten Vorwahl zähler 8 und 10 und andererseits
über die Leitungen 24 und 25 zu den beiden Eingängen der ODER-Schaltung 7.
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Eine Leitung 26 verbindet den Ausgang der ODER-Schaltung 7 mit dem
als Dividiereinrichtung dienenden, dritten Vorwahlzähler 9, dessen Ausgang ein (nicht
dargestelltes) elektromechanisches, digitales Zählwerk betätigt. Wird mit dem vorgeschlagenen
Zählgerät eine Zählung von Heizgas durchgeführt, so kann parallel zu diesem digitalen
Zählwerk ein potentialfreier Umschaltkontakt (nicht dargestellt) liegen, von welchem
aus ein Zustands-Mengenumwandler in Tätigkeit gesetzt wird, welcher Temperatur und
Druck des Heizgases mißt und eine Umrechnung auf Normvolumen durchführt.
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Jeder der beiden als Multipliziereinrichtung verwendeten Vorwahl zähler
8 und 10 ist mittels einer Zurücksetzleitung
27 und 28 mit dem
ihm vorangehenden Meßimpuls-Speicher 1 bzw. 2 verbunden.
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Das in Figur 2 wiedergegebene Blockschaltbild für ein erfindungsgemäßes
elektronisches Zählgerät zum Summieren von aus drei Quellen herrührenden Meßwerten
verschiedener Wertigkeit stimmt mit dem Blockschaltbild gemäß Figur 1 weitgehend
überein, weshalb identische Schaltelemente mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet
sind. Dieses Zählgerät weist jedoch einen dritten Meßimpuls-Speicher 29,eine dritte
UND-Schaltung 30, einen dritten multiplizierenden Vorwahlzähler 31 sowie eine ODER-Schaltung
7' mit drei Eingängen auf, hinzu kommen weiterhin die erforderlichen elektrischen
Verbindungsleitungen 32, 33, 34, 35 und 36.
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Bei den beiden Meßimpuls-Speichern 1 und 2 handelt es sich um (vgl.
im Folgenden den dem Blockschaltbild nach Figur 1 entsprechenden Schaltplan gemäß
Figur 3) bistabile Kippstufen, vor welchen jeweils eine Schmitt-Triager-Schaltung
37 liegt, die mit einer Inverterstufe kombiniert ist.
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Der Takt-Impulsgenerator 4 besteht aus zwei gekoppelten, astabilen
Kippstufen, die zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind.
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Der Abfrage-Impulsgenerator 3 besteht (Figur 3) aus vier gekoppelten,
astabilen, zu einer Baueinheit zusammengefassten Kippstufen; dabei erzeugen die
zweite und die vierte Kippstufe jeweils einen rechteckigen Abfrage-Impuls, während
die erste und die dritte Kippstufe jeweils eine Pause setzen, damit gewährleistet
ist, daß keine Zählimpulse am Ausgang der ODER-Schaltung 7 verloren gehen. Dieser
ODER-Schaltung
7 ist eine Inverter-Schaltung 38 nachgeordnet.
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Die drei Vorwahlzähler 8, 9 und 10 weisen jeweils zwei siebenstufige,
aus bistabilen Kippstufen bestehende Dual-Zähler 39 auf, deren Ausgänge mit Hilfe
von Vorwahlschaltern 40 jeweils an zwei siebenfach-NAND-Gatter 41 (mit nachgeschalteter
Inverterstufe) anschließbar sind. Mit diesen siebenfach-NAND-Gattern 41 werden astabile
Kippstufen 42 angesteuert, von welchen die Zurücksetzleitungen 27 bzw. 28 zu den
beiden Meßimpuls-Speichern 1 und 2 führen.
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Die Funktion des in den Figuren 1 und 3 dargestellten elektronischen
Zählgerätes ist folgende.
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Von den beiden Quellen 13 und 14 abgegebene Meßimpulse, die an den
Eingängen der Meßimpuls-Speicher 1 bzw. 2 ankommen, werden über die als Impulsformer
dienenden Inverter-Schaltungen 37 in die Meßimpuls-Speicher 1 bzw. 2 eingegeben
und dort gespeichert.
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Der jeweilige, gespeicherte Meßimpuls steht als HIGH-Signal an der
nachfolgenden UND-Schaltung 5 bzw. 6 an.
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Die beiden den Takt-Impulsgenerator 4 bildenden astabilen Kippstufen
erzeugen fortlaufend Zählimpulse mit einer Frequenz von beispielsweise ca. 40 KHz,
die ständig an den betreffenden Eingängen der UND-Schaltungen 5 und 6 anstehen.
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Die vier gekoppelten, den Abfrage-Impulsgenerator 3 bildenden astabilen
Kippstufen erzeugen fortlaufend eine geschlossene
Kette von Abfrage-Impulsen
einer Frequenz von beispielsweise ca. 20 Hz mit dazwischenliegenden Pausen, wobei
die zweite Kippstufe den Abfrage-Impuls für die UND-Schaltung 6, die vierte denjenigen
für die UND-Schaltung 5 bildet.
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Ist nun beispielsweise im Meßimpuls-Speicher 2 ein Meßimpuls gespeichert,
dann passieren die vom Takt-Impulsgenerator 3 erzeugten 40 KHz-Zählimpulse während
der ganzen Abfragezeit die UND-Schaltung 6 und gehen in den multiplizierenden Vorwahlzähler
10 ein. Während der Abfragezeit der UND-Schaltung 6 ist die UND-Schaltung 5 gesperrt
und deren Ausgang liegt auf hohem Pegel ("HIGH-Impuls"). Dadurch ist die ODER-Schaltung
7 geöffnet, wel--che die 40 KHz-Zählimpulse der UND-Schaltung 6 auch in den dividierenden
Vorwahlzähler 9 eingehen läßt.
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Im Vorwahlzähler 10 ist mit Hilfe der beiden Vorwahlschalter 40 die
der Quelle 14 entsprechende Wertigkeitszahl eingestellt. Sobald dann die Anzahl
der 40 KHz-Zählimpulse diese Wertigkeitszahl erreicht.hat, wird über die beiden
siebenfach-NAstD--atter4l und die Inverterschaltung 43 der Kippstufe 42 ein Steuerimpuls
mitgeteilt.
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Durch den dadurch am einen Ausgang der Kippstufe 42 abgegebenen Impuls
mit niedrigem Pegel ("LOW-Impuls") wird über die Zurücksetzleitung 28 der Meßimpuls-Speicher
2 gelöscht, sodaß sich die UND-Schaltung 6 schließt. Durch den am anderen Ausgang
der Kippstufe 42 abgegebenen Impuls mit hohem Pegel ("HIGH-Impuls") werden über
die Leitung 44 die beiden Dual-Zähler 39 des multiplizierenden Vorwahlzählers 10
auf Null gesetzt, jedoch bleiben die in die beiden Dual-Zähler desdividierendenVorwahlzählers
9 eingelassenen, der im Vorwahlzähler 10 eingestellten Divisor-Wertigteitszahl entsprechende
Zahl von Zählimpulsen stehen.
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Im zweiten Vorwahlzähler 8 ist die der Quelle 13 entsprechende ilertigkeitszahl
eingestellt. Sofern im zweiten Meßimpuls-Speicher 1 ebenfalls ein (von der Quelle
13 herkommender) Meßimpuls gespeichert ist und der 20 Hz Abfrage-Impuls gerade an
der UND-Schaltung 5 ansteht, gehen die 40 KHz-Zählimpulse während der Abfragezeit
sowohl in den multiplizierenden Vorwahlzähler 8 wie in den dividierenden Vorwahlzähler
9 ein; es erfolgt also ein entsprechender Ablauf wie oben gerade beschrieben.
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Im Vorwahlzähler 9 ist die Divisor-Wertigkeitszahl eingestellt. Sobald
die Anzahl der im Vorwahlzähler 9 angekommenen 40 KHz Zählimpulse diese Divisor-Wertigkeitszahl
erreicht hat, wird über dessen beide siebenfach-NAND-5atter derKippstufe 45 ein
Steuerimpuls gegeben.
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Dies bewirkt einen kurzen HIGH-Impuls am Ausgang Q, welcher die beiden
Dual-Zähler zurücksetzt,und einen längeren LOW-Impuls am Ausgang Q, welcher über
Transistoren das dort angeschlossene elektromechanische, digitale Zählwerk betätigt
und den Zustands-Mengenumwandler in Tätigkeit setzt.
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Die Einstellung der beiden als Multipliziereinrichtung dienenden Vorwahl
zähler 8 und 10 sowie des als Dividiereinrichtung verwendeten Vorwahlzählers 9 wird
nachfolgend an einem Zahlenbeispiel erläutert.
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Die Quelle 13 gäbe nach dem Durchlauf von 683 Litern Heizgas einen
Meßimpuls ab, die Quelle 14 nach dem Durchlauf von 1125 Litern. Das an den Ausgang
des Zählgerätes angeschlossene elektromechanische, digitale Zählwerk soll nach einem
Gesamt-Durchlauf von jeweils 1000 Litern durch die Rohrleitungen 16 betätigt werden.
Demgemäß wird im ersten, als Multipliziereinrichtung dienenden Vorwahlzähler
10
mit Hilfe der Vorwahlschalter 40 die Zahl 683 eingestellt, und im zweiten als Multipliziereinrichtung
dienenden Vorwahlzähler 8 die Zahl 1125 , während die Stellung der Vorwahlschalter
im als Divisor verwendeten Vorwahlzähler 9 der Zahl 1000 entspricht. Ist demgemäß
verfahren worden, dann gibt der dividierende Vorwahlzähler immer dann einen Impuls
an das Zählwerk ab, wenn 1000 Zählimpulse eingetroffen sind, wobei es gleichgültig
ist, von welcher der beiden Quellen 13 bzw. 14 diese ausgelöst wurden.