DE2619226B2 - Elektronisch gesteuerter Wärmemengen- und Wärmeleistungszähler - Google Patents
Elektronisch gesteuerter Wärmemengen- und WärmeleistungszählerInfo
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- G01K17/06—Measuring quantity of heat conveyed by flowing media, e.g. in heating systems e.g. the quantity of heat in a transporting medium, delivered to or consumed in an expenditure device
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Description
ausreichende Energieversorgung der elektronischen Baugruppen eintritt, ist zur Vermeidung von Meßfehlern
vorgesehen, die Messung und/oder die Anzeige zu unterbinden.
Die Berechnung der verbrauchten Wärmemenge wird mittels eines Analog-Digitalwandlers, der die
analog anfallenden Eingangswerte mit einem Referenzwert vergleicht, und einem Mikrocomputer, vorzugweise
einem Einchip-Mikrocomputer, vorgenommen. Als
Referenzwert zur Berechnung der verbrauchten Wärmemenge ist zum Beispiel die Spannung einer
Zenerdiode oder eine von einem Quarz abgeleitete Frequenz verwendbar. Aus Rechengrößen des Mikrocomputers
sind außerdem Steuerimpulse zum öffnen und Schließen von Ventilen, gegebenenfalls durch
Rundsteuereinrichtungen ausgelöst, herleitbar.
In einer weiteren Ausführung eines Wärmemengenzählers ist zur Berechnung der verbrauchten Wärmemenge
die stochastischergodische Signalumsetzung mit folgender Multiplikation und Integration durch UND-
oder EXOR-Gatter und Zähleinrichtungen vorgesehen. Dabei wird zur Signalumsetzung ein Rauschgenerator
zur Vermeidung von Rechenfehlern verwendet.
Die elektronischen Auswerteeinrichtungen unterliegen temperatur- und alterungsabhängigen Drifteffekten.
Zur exakten Berechnung der verbrauchten Wärmemengen über große Zeiträume ist daher eine Vorrichtung
zur selbsttätigen Nullpunkts- und/oder Ei ^korrektur vorgesehen, die die Drifteffekte in ausreichenden
zeitlichen Abständen ausgleicht und die darüber hinaus mit einer Anzeigevorrichtung zum Signalisieren von
Störungen gekoppelt ist.
Zur Feststellung der Teinperaturdifferenz zwischen Zulauf- und Ablaufzweig eines Wärmeverbrauchers
werden wie bereits erwähnt Temperaturfühler eingesetzt. Weisen die Temperaturfühler eine nichtlineare
Kennlinie auf, so wird bei Verwendung eines Mikrocomputers zur Berechnung der verbrauchten Wärmemenge
durch ein entsprechendes Programm diese Nichtünearität kompensiert bzw. durch beispielsweise in einen
Nur-Lesespeicher gespeicherte ausreichend große Zahl von KoiTekturwerten die Kennlinie linearisiert Werden
andere Rechenmethoden angewendet, so ist ein Funktionsgenerator mit zur Nichtlinearität der Kennlinie
der Temperaturfühler inverser Kennlinie zur
ίο Linearisierung vorgesehen.
Als Temperaturfühler werden entweder Halbleiterdioden in einer Brückenanordnung verwendet oder es
werden die Basis-Emitter-Spannungsdifferenzen zweier mit unterschiedlicher Stromdichte betriebenen Bipolartransistoren
ausgewertet Ein solches Transistorpaar, das zum Beispiel mit der Stromversorgungseinrichtung
in integrierter Schaltung vereint ist, wird in einen Wärmekontakt mit dem Medium im Zulaufzweig und
ein weiteres Transistorpaar gleicher Art in Wärmekontakt mit dem Medium im Ablaufzweig gebracht Die
temperaturproportionalen Ausgangsspannungen beider
vorzeichenrichtig in Reihe zu schalten.
sind die Temperaturfühler und Teile der oder auch die gesamte elektronische Einrichtung des Wärmemengenzählers
gepulst zu betreiben, das heißt, die Temperaturfühler werden nur kurzfristig während festgesetzter
Zeiteinheiten eingeschaltet Die Pulsfrequenz wird
jo dabei vorzugsweise von der Umdrehungszahl des Flügelrades des Durchflußmessers abgeleitet Sie ist
derart gewählt, daß bei der zu erwartenden maximalen Änderungsgeschwindigkeit der Augenblicksenergie
eine vorgegebene Fehlergrenze nicht überschritten
Claims (5)
1. Elektronisch gesteuerter Wärmemengen- und Wärmeleistungszähler mit autarker Stromversorgungseinrichtung,
die die zum Betreiben der elektronischen Baugruppen, vorzugsweise Metall-Oxyd-Halbleiterschaltkreise
oder Schaltkreise der Bipolartechnik, erforderliche elektrische Energie aus
dem zu messenden Medium gewinnt, und der zur Berechnung der verbrauchten Wärmemenge als
Referenzwert die Spannung einer Zenerdiode oder eine Referenzfrequenz verwendet, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Verringerung des elektrischen Energiebedarfes sämtliche elektronischen Einrichtungen und die als Anzeigeelemente
verwendeten Schrittschalt- und/oder Rollenzählwerke gepulst betrieben werden, daß bei ungenügender
Stromerzeugung durch geringen Wärmeenergieverbrauch die dem Verbrauch proportionalen
Zählimpulse elektronisch gespeichert werden, daß zur Feststellung einer nicht ausreichenden
elektrischen Energieerzeugung eine Meßeinrichtung für die zur Verfügung stehende Augenblicksenergie
in den elektronischen Schaltkreisen integriert ist und zur Berechnung der verbrauchten Wärmemenge ein
Mikrocomputer dient, dem ein Analog-Digital-Wandler zur Umsetzung der analogen Eingangswerte
vorgeschaltet ist
2. Elektronisch gesteuerter Wärmemengen- und Wärmeleistungszähler nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß als Temperaturfühler Halbleiterdiodenstrecken in einer Brückenanordnung
vorgesehen sind.
3. Elektronisch gesteuerter Wärmemengen- und Wärmeleistungszähler nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß als Temperaturfühler die Basis-Emitter-Spannungsdifferenzen zweier Bipolartransistoren,
die mit unterschiedlicher Stromdichte betrieben werden, eingesetzt sind.
4. Elektronisch gesteuerter Wärmemengen- und Wärmeleistungszähler nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Pulsfrequenz synchron zur Umdrehungszahl des Flügelrades des Durchflußmessers
ist
5. Elektronisch gesteuerter Wärmemengen- und Wärmeleistungszähler nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Temperaturfühlern mit nichtlinearer Kennlinie die Nichtlinearität
durch ein entsprechendes Programm oder durch gespeicherte Korrekturwerle im Mikrocomputer
kompensiert ist.
Die Erfindung betrifft einen elektronisch gesteuerten Wärmemengen- und Wärmeleistungszähler mit autarker
Stromversorgungseinrichtung, die die zum Betreiben der elektronischen Baugruppen erforderliche
Energie aus dem zu messenden Medium gewinnt und der zur Berechnung der verbrauchten Wärmemenge als
Referenzwert die Spannung einer Zenerdiode oder eine Referenzfrequenz verwendet.
Wärmemengen- und Wärmeleistungszähler dienen der Feststellung einer von einem fließfähigen Medium
zu- oder abgeführten Wärmemenge. Dies wird vorzugsweise aus der Temperaturdifferenz im Zu- und
Ablaufzweig eines Wärmeverbrauchers und der Durch-
flußmenge des Mediums bestimmt Dazu dienen Temperaturfühler und Durchflußmeßeinrichtungen, deren
Meßergebnisse in Signale, wie z. B. Spannungen oder Spannungsimpulse, umgesetzt einer elektronischen
Auswerteinrichtung zugeführt werden, die ihrerseits Anzeigeeinrichtungen steuert, z. B. Rollenzählwerke
oder Flüssigkeitskristallanzeigen.
Zum Betreiben der Meß- und Anzeigeeinrichtungen ist z. B. durch die deutsche Offenlegungsschrift 21 42 457
bekannt handelsübliche Monozellen zu verwenden. Der Nachteil dieser Anordnung besteht in dem, wenn auch in
relativ großen Zeitabständen, erforderlichen regelmäßigen Austausch der Monozellen. Es wurde daher in der
Patentanmeldung P 26 13 1113 vorgeschlagen, die
Energie für den Betrieb des Zählers aus der Energie des fließenden Mediums selbst zu gewinnen.
Weiterhin ist bekannt aus der DE-AS 22 26 950 und der DE-OS 23 61 140, zur Herabsetzung des Energieverbrauches
für Wärmemengenzähler integrierte Bauelemente zu verwenden und die Temperaturfühler
impulsmäßig abzutasten.
Ferner ist durch die CH-PS 5 16 151 bekannt, mittels
geeigneter Anordnungen eine Selbstüberwachung der Betriebsfähigkeit des Meßgerätes zu erreichen.
In allen bekannten Anordnungen sind jedoch wartungsbedürftige zusätzliche Energiequellen, z. B.
Batterien, erforderlich und die Selbstüberwachung geht zu Lasten des Genauigkeitsgrades.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, für Wärmemengenzähler mit autarkem
Energieerzeugungsverfahren solche elektronischen Einrichtungen zu schaffen, die mit einer geringen
elektrischen Energie auch bei großen Spannungsschwankungen einwandfrei betrieben werden können.
Diese Aufgabe ist durch die Erfindung gelöst, wie sie
den kennzeichnenden Teilen der Patentansprüche entnehmbar ist und nachfolgend näher erläutert wird.
Für die elektronischen Auswerteeinrichtungen eines Wärmemengenzählers bieten sich Metall-Oxid-Halbleiterbausteine,
ζ. B. der CMOS-Technik oder bipolare, z. B. der I-Quadrat-L-Technik, an. Dabei sind speziell
Metall-Oxid-Halbleiterbausteine bei den sehr niedrigen Verarbeitungsgeschwindigkeiten der aus den Messungen
gewonnenen Signale zum Betreiben auch größerer Digitalschaltungen geeignet Die aus dem fließenden
Medium gewonnene Energie genügt zur Energieversorgung der Bausteine, da diese mit Spannungen im Bereich
von beispielsweise 1,1 bis 18VoIt und Strömen der
Größenordnung von Nanoampere bis maximal Mikroampere auskommen.
Da für Wärmemengenzähler als Anzeigelement vorzugsweise Rollenzählwerke oder Schrittschaltwerke
dienen, ist der größte Energieverbrauch zum Einstellen dieser Zählwerke erforderlich. Da kleine Schrittmotoren
mit kurzen Impulsen bei kleinen Spannungen und kleinen Strömen sicher betrieben werden können, ist
deren Energiebedarf dennoch gering und durch die autarke Versorgungseinrichtung des Wärmemengen-Zählers
gedeckt. Steht zu einem Zeitpunkt aufgrund z. B. des geringen Wärmeverbrauchs keine genügend große
Energie zum Betreiben der Anzeigevorrichtung zur Verfugung, so werden die Zählimpulse elektronisch
gespeichert Sobald ein Wärmeenergieverbraucher eingeschaltet und mehr elektrische Energie im Wärmemengenzähler
erzeugt wird, werden die gespeicherten Werte der Anzeigevorrichtung übermittelt Der eintretende
Verzug der Anzeige ist bei beispielsweise jährlicher Zählerablesung unerheblich. Sofern eine nicht
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19762619226 DE2619226B2 (de) | 1976-04-28 | 1976-04-28 | Elektronisch gesteuerter Wärmemengen- und Wärmeleistungszähler |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19762619226 DE2619226B2 (de) | 1976-04-28 | 1976-04-28 | Elektronisch gesteuerter Wärmemengen- und Wärmeleistungszähler |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2619226A1 DE2619226A1 (de) | 1977-11-10 |
DE2619226B2 true DE2619226B2 (de) | 1980-10-09 |
Family
ID=5976812
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19762619226 Ceased DE2619226B2 (de) | 1976-04-28 | 1976-04-28 | Elektronisch gesteuerter Wärmemengen- und Wärmeleistungszähler |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2619226B2 (de) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2420126A1 (fr) * | 1978-03-13 | 1979-10-12 | Blanzy Ouest Union Indle | Compteur de quantites de chaleur |
US9207683B2 (en) | 2012-01-20 | 2015-12-08 | Infineon Technologies Austria Ag | Flow meter device and method of operation |
-
1976
- 1976-04-28 DE DE19762619226 patent/DE2619226B2/de not_active Ceased
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2619226A1 (de) | 1977-11-10 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8263 | Opposition against grant of a patent | ||
8235 | Patent refused |