DE2853813A1 - Electricity meter pulse generator - controls tariff unit or remote reading and uses magnetic transmitter, rotating with meter disc, and fixed receiver - Google Patents
Electricity meter pulse generator - controls tariff unit or remote reading and uses magnetic transmitter, rotating with meter disc, and fixed receiverInfo
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Abstract
Description
Impulsffabe-EinrichtunR für einen ElektrizitätszählerPulse scanning device for an electricity meter
Die Erfindung bezieht sich auf eine Impulsgabe-Einrichtung für einen Elektrizitätszähler zur Lieferung von elektrischen Impulsen, deren Anzahl proportional ist zur Anzahl der Umdrehungen des Läufers des Elektrizitätszählers, mit einem mit dem Läufer mitrotierenden magnetischen Sender und mit einem räumlich festen magnetischen Empfänger, wobei der Sender bei der Rotation auf den Empfänger magnetisch einwirkt.The invention relates to a pulsing device for one Electricity meter for the delivery of electrical pulses, the number of which is proportional is for the number of revolutions of the electricity meter rotor, with one with The rotor co-rotating magnetic transmitter and with a spatially fixed magnetic Receiver, whereby the transmitter acts magnetically on the receiver when it rotates.
Für die Ansteuerung von Tarifgeräten innerhalb oder außerhalb eines Elektrizitätszählers oder für Fernzählwerke werden Impulsgabe-Einrichtungen benötigt. Die Anzahl der abgegebenen Impulse soll dabei proportional sein zur Anzahl der Läuferumdrehungen des Elektrizitätszählers und damit ein Maß für die elektrische Arbeit.For controlling tariff devices inside or outside a Electricity meters or for remote counters, pulse generating devices are required. The number of pulses emitted should be proportional to the number of rotor revolutions of the electricity meter and thus a measure of the electrical work.
Bisher wurden Impulsgabe -Einrichtungen verwendet, die entweder auf dem magneto-galvanischen, dem'opto-elektronischen oder dem induktiven Prinzip beruhten. Alle diese Impulsgabe-Einrichtungen benötigen eine Stromversorgung, d. h. ein Netzteil, was einigen Aufwand bedeutet und zu Unterbringungsschwierigkeiten fUhren kann.Up to now, pulse-generating devices have been used that have either the magneto-galvanic, the'opto-electronic or the inductive principle. All these impulse devices require a power supply, d. H. a power supply, which means some effort and accommodation difficulties can lead.
Überdies ist die im Betrieb entstehende Verlustwärme unerwünscht.In addition, the heat loss that occurs during operation is undesirable.
Es ist bereits an sich bekannt, einen sogenannten Wiegand-Draht oder Wiegand-Leiter als Schwellwertsensor für ein relativ schwaches magnetisches Feld zu benutzen.It is already known per se, a so-called Wiegand wire or Wiegand ladder as a threshold sensor for a relatively weak magnetic field to use.
Bei einem Wiegand-Leiter handelt es sich um ein ferromagnetisches Material in Form eines Drahtes, das Gedächtniseigenschaften besitzt. Durch Kaltverformen wird in den Draht eine schraubenzieherförmige Magnetisierung eingebracht, deren Longitudinalkomponente im äußeren Teil des Drahtes antiparallel zu der im inneren Teil verläuft. Der Drahtdurchmesser beträgt einige 100 Mikrometer und die Länge einige Zentimeter. Wirkt auf den Draht von außen ein Magnetfeld geeigneter Richtung ein, so wird der innere.Bereich spontan ummagnetisiert. Dies bewirkt an den Enden einer benachbarten Meßspule, die z. B. 1000 Windungen hat, einen Spannungsimpuls, der z. B. eine Höhe von 2 Volt und eine Dauer von 20 Mikrosekunden besitzt. Die Impulsdauer ist unabhängig von der Änderung des Magnetfeldes. Das Bauelement ist von - 1960 C bis + 3000 C einsetzbar. Weitere Einzelheiten über den Wiegand-Leiter an sich sind angegeben in der Zeitschrift "Electronicsn, und zwar vom 10. Juli 1975, Seiten 100 bis 105, vom 14. April 1977, Seiten 39 und 40, sowie vom 29. April 1977, Seiten 85 und 86.A Wiegand conductor is a ferromagnetic one Material in the form of a wire that has memory properties. By cold forming a screwdriver-shaped magnetization is introduced into the wire, whose Longitudinal component in the outer part of the wire antiparallel to that in the inner Part runs. The wire diameter is a few 100 micrometers and the length a few inches. A magnetic field in a suitable direction acts on the wire from outside the inner area is spontaneously remagnetized. This does so at the ends an adjacent measuring coil, the z. B. has 1000 turns, a voltage pulse, the z. B. has a height of 2 volts and a duration of 20 microseconds. the Pulse duration is independent of the change in the magnetic field. The component is Can be used from - 1960 C to + 3000 C. More details about the Wiegand ladder per se are given in the magazine "Electronicsn, on July 10, 1975, Pages 100 to 105, from April 14, 1977, pages 39 and 40, and from April 29, 1977, Pages 85 and 86.
Aus der soeben genannten Zeitschrift "Electronicsn vom 10. Juli 1975, insbesondere Figur 9 auf Seite 104, ist bereits eine Meßanordnung bekannt, bei der ein Wiegand-Leiter linear über eine Empfängeranordnung bewegt wird, die aus zwei Permanentmagneten und einer dazwischen angeordneten Meßspule besteht. Die Meßspule ist auf einen Kern aus Weicheisen aufgewickelt, und die beiden stabförmigen Permanentmagneten sind parallel zum Wiegand-Leiter ausgerichtet und dabei gegensinnig magnetiviert. Wird der Wiegand-Leiter über diesen Empfänger hinwegbewegt, so treten an der Meßspule als Meßsignal nacheinander zwei Spannungsimpulse entgegengesetzter Polarität auf.From the magazine "Electronicsn" just mentioned of July 10, 1975, in particular FIG. 9 on page 104, a measuring arrangement is already known in which a Wiegand ladder is moved linearly over a receiver arrangement consisting of two Permanent magnets and one in between arranged measuring coil consists. The measuring coil is wound on a core made of soft iron, and the two rod-shaped Permanent magnets are aligned parallel to the Wiegand conductor and in opposite directions magnetized. If the Wiegand ladder is moved over this receiver, kick two voltage pulses of opposite directions in succession on the measuring coil as a measuring signal Polarity on.
Aus der Druckschrift "The Wiegand Effect from Echlin" der Firma The Echlin Manufacturing Company, Branford, Connecticut, insbesondere Figur 7b, ist bereits eine MeBanordnung bekannt geworden, bei der mehrere Wiegand-Leiter am Umfang eines rotierenden Zylinders verteilt und zu dessen Achse parallel ausgerichtet sind. Diese Wiegand-Leiter werden bei der Rotation an einem Empfänger vorbei bewegt. Der Empfänger enthält Magneten und eine Meßspule.From the publication "The Wiegand Effect from Echlin" by The Echlin Manufacturing Company, Branford, Connecticut, particularly Figure 7b a measuring arrangement has already become known in which several Wiegand conductors on the circumference of a rotating cylinder and are aligned parallel to its axis. These Wiegand conductors are moved past a receiver as they rotate. Of the Receiver contains magnets and a measuring coil.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Impulsgabe-Einrichtung der eingangs genannten Art für einen Elektrizitätszähler anzugeben, die ohne Stromversorgung arbeitet.The present invention is based on the object of a pulse generating device Specify the type mentioned for an electricity meter that does not have a power supply is working.
Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Impulsgabe-Einrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Sender oder der Empfänger mindestens einen Wiegand-Leiter umfaßt, auf den bei der Rotation mindestens ein am Empfänger bzw. am Sender angeordneter Magnet im Sinne einer spontanen Ummagnetisierung einwirkt, daß der Empfänger eine Meßspule besitzt, die unter magnetischer Einwirkung des Wiegand-Leiters steht, und daß an den Enden der Meßspule die bei einer Relativbewegung zwischen Wiegand-Leiter und Magnet entstehenden Impulse als Meßsignal abgegriffen sind.This task is performed in the case of the impulse generating device mentioned at the beginning according to the invention achieved in that the transmitter or the receiver at least one Wiegand ladder includes, on which at least one on the receiver or The magnet arranged on the transmitter acts in the sense of a spontaneous magnetization reversal, that the receiver has a measuring coil which, under the magnetic action of the Wiegand conductor stands, and that at the ends of the measuring coil between the with a relative movement Wiegand conductor and magnet generated pulses are tapped as a measuring signal.
Gemäß einer ersten grundlegenden weiterbildenden Ausführwigsform kann vorgesehen sein, daß die Läuferachse des Elektrizitätszählers mit einer Trommel aus unmagnetischem Material verbunden ist, daß der Wiegand-Leiter am Umfang der Trommel und der Magnet am Empfänger angeordnet ist, daß der Wiegand-Leiter und der Magnet parallel zur Läuferachse ausgerichtet sind, und daß beim Umlauf der Läuferachse der Wiegand-Leiter eng benachbart an der Meßspule entlangläuft. Diese Ausiührungsform hat den Vorteil, daß die Läuferachse nur mit einem relativ kleinen zusätzlichen Trägheitsmoment, das durch den Wiegand-Leiter und die Trommel vorgegeben ist, belastet wird.According to a first basic further training form of execution be provided that the rotor axis of the electricity meter with a drum is connected from non-magnetic material that the Wiegand conductor on the circumference of the Drum and the magnet is arranged on the receiver that the Wiegand conductor and the Magnet are aligned parallel to the rotor axis, and that when the rotor axis revolves the Wiegand conductor runs closely adjacent to the measuring coil. This embodiment has the advantage that the rotor axis only has a relatively small additional Moment of inertia, which is given by the Wiegand conductor and the drum, loaded will.
Gemäß einer zweiten grundlegenden weiterbildenden AusfUhrungsformkann auch vorgesehen sein, daß die LÇuferachse des Elektrizitätszählers mit einer Trommel aus unmagnetischem Material verbunden ist, daß der Magnet am Umfang der Trommel und der Wiegand-Leiter am Empfänger angeordnet ist, daß der Magnet und der Wiegand-Leiter parallel zur Läuferachse ausgerichtet sind, und daß die Meßspule eng benachbart zum Wiegand-Leiter angeordnet ist. Diese Ausführungsform besitzt einen besonders einfach aufgebauten Empfänger. Allerdings kann die Trommel bei Verwendung mehrerer Magnete ein relativ großes Trägheitsmoment bekommen.According to a second basic further development embodiment, can also be provided that the rotor axis of the electricity meter with a drum made of non-magnetic material that the magnet is connected to the circumference of the drum and the Wiegand conductor is arranged on the receiver, that the magnet and the Wiegand conductor are aligned parallel to the rotor axis, and that the measuring coil closely adjacent is arranged to the Wiegand head. This embodiment has one particular simply structured receiver. However, if you use several Magnets get a relatively large moment of inertia.
Eine Impulsgabe-Einrichtung der erfindungsgemäßen Art mit Wiegand-Leiter kommt ohne Stromversorgung aus. Ein weiterer Vorteil liegt in der Unabhängigkeit der abgegebenen SpannungsimpuLse im Meßsignal von der Höhe und der zeitlichen Änderung des Magnetfeldes. Gegenüber herkömmlichen Impulsgabe-Einrichtungen ist insbesondere bei kleinen Umdrehungsgeschwiüdigkeiten eine größere Genauigkeit zu verzeichnen.A pulse generating device of the type according to the invention with a Wiegand ladder does not need a power supply. Another advantage is independence the voltage pulses emitted in the measurement signal on the level and the change over time of the magnetic field. Compared to conventional pulse generating devices is in particular to record a greater accuracy at low rotational speeds.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand von 4 Figuren näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine erste grundlegende Ausführungsform einer Impulagabe-Einrichtung in perspektivischer Darstellung, Figur 2 den zugehörigen magnetischen Empfänger in Draufsicht, Figur 3 eine zweite grundlegende AusfUhrungsform einer Impulsgabe-Einrichtung in perspektivischer Ansicht und Figur 4 den zugehörigen magnetischen Empfänger in Draufsicht.Embodiments of the invention are described below with reference to 4 figures explained in more detail. FIG. 1 shows a first basic embodiment a pulse delivery device in a perspective view, Figure 2 the associated magnetic receiver in plan view, Figure 3 shows a second basic embodiment a pulse generating device in a perspective view and FIG. 4 the associated magnetic receiver in plan view.
Nach Figur 1 besteht die Impuls gabe-Einrichtung für einen Elektrizitätszähler - allgemein gesprochen - aus einem mit dem Läufer mitrotierenden magnetischen Sender und einem räumlich festen magnetischen Empfänger, wobei der Sender bei der Rotation auf den Empfänger magnetisch einwirkt. Im einzelnen ist vorgesehen, daß die Läuferachse 2 des Elektrizitätszählers eine Trommel 3 aus unmagnetischem Material trägt. Die Läuferachse 2 ist beidseitig gelagert. Sie rotiert in Richtung des Pfeiles 4. Die Trommel 3 ist als Rotationszylinder ausgebildet. Seine Achse liegt in Richtung der Läuterachse 2. Am Umfang der Trommel 3 sind kurze Wiegand-Leiter 5 parallel zur Läuferachse 2 angeordnet. Es sind dabei mehrere Wiegand-Leiter 5 in äquidistantem Abstand vorgesehen. Dreht sich die Trommel 3 mit der Läuferachse 2, so werden die Wiegand-Leiter 5 an einem Tastkopf oder Empfänger 6 vorbeigeführt.According to Figure 1, there is the pulse output device for an electricity meter - generally speaking - from a magnetic transmitter rotating with the rotor and a spatially fixed magnetic receiver, the transmitter rotating acts magnetically on the receiver. In detail it is provided that the rotor axis 2 of the electricity meter carries a drum 3 made of non-magnetic material. the Rotor axis 2 is supported on both sides. It rotates in the direction of arrow 4. The Drum 3 is designed as a rotary cylinder. Its axis lies in the direction of Läuterachse 2. On the circumference of the drum 3 are short Wiegand conductors 5 parallel to Rotor axis 2 arranged. There are several Wiegand conductors 5 equidistant Distance provided. If the drum 3 rotates with the rotor axis 2, the Wiegand conductor 5 passed a probe head or receiver 6.
Nach Figur 2 enthält der Empfänger 6 zwei Stabmagnete 7a und 7b. Die beiden Stabmagnete 7a und 7b sind parallel zur Läuferachse 2 ausgerichtet. Sie sind entgegengesetzt zueinander permanent magnetisiert.According to Figure 2, the receiver 6 contains two bar magnets 7a and 7b. the the two bar magnets 7a and 7b are aligned parallel to the rotor axis 2. they are opposite permanently magnetized to each other.
Zwischen ihnen ist eine Meßspule 8 angeordnet. Die Spulenachse liegt ebenfalls parallel zur Läuferachse 2.A measuring coil 8 is arranged between them. The coil axis lies also parallel to the rotor axis 2.
Zur Erhöhung des magnetischen Flusses, der die Meßspule 8 durchsetzt, kann ein Eisenkern 9 mit entsprechender Polausbildung verwendet werden. Die Anschlußklemmen der Meßspule sind mit 10 und 11 bezeichnet.To increase the magnetic flux that penetrates the measuring coil 8, an iron core 9 with a corresponding pole formation can be used. The terminals the measuring coil are denoted by 10 and 11.
Durchläuft bei der Rotation um die Läuferachse 2 ein Wiegand-Leiter 5 zunächst das Magnetfeld des Stabmagneten 7a, so kippt die Magnetisierung des Wiegand-Leiters 5 spontan in die andere Lage um. Dieses spontane Umkippen der Magnetisierung verursacht seinerseits in der Meßspule 9 einen Spannungaimpuls ul. Der Wiegand-Leiter 5 wird somit "gesetzt", Beim anschließenden Durchlaufen des Magnetfeldes des Stabmagneten 7b, der die entgegengesetzte Polarität besitzt wie der Stabmagnet 7a, erfolgt ein Zurückkippen der Magnetisierung. Der betreffende Wiegand-Leiter 5 wird "zurUckgesetzt", und es-entsteht in der Meßspule 9 ein Spannungsimpuls u2 entgegengesetzter Polarität. Die beiden Spannungsimpulse ul und u2 sind in Figur 2 in Form eines Zeitdiagramms zwischen den Ausgangsklemmen 10 und 11 eingezeichnet. Zwei gleiche Spannungsimpulse werden beim Vorbeilaufen des nächsten Wiegand-Leiters 5 am Empfänger 6 erzeugt. Dasselbe gilt für alle weiteren Wiegand-Leiter 5.Runs through a Wiegand ladder when it rotates around the rotor axis 2 5 first the magnetic field of the bar magnet 7a, then the magnetization of the Wiegand conductor tilts 5 spontaneously to the other position. This causes spontaneous overturning of magnetization in turn a voltage pulse ul in the measuring coil 9. The Wiegand conductor 5 becomes thus "set" when the bar magnet subsequently passes through the magnetic field 7b, which has the opposite polarity as the bar magnet 7a, takes place Tilting back the magnetization. The relevant Wiegand conductor 5 is "reset", and a voltage pulse u2 of opposite polarity arises in the measuring coil 9. The two voltage pulses ul and u2 are shown in FIG. 2 in the form of a time diagram drawn between the output terminals 10 and 11. Two equal voltage pulses are generated when the next Wiegand conductor 5 passes the receiver 6. The same applies to all other Wiegand leaders 5.
Es ist ersichtlich, daß die Anzahl der abgegebenen Spannungsimpulse u1 und u2 proportional ist zur Anzahl der Läuferumdrehungen des Elektrizitätszählers und damit ein Maß für die elektrische Arbeit.It can be seen that the number of voltage pulses emitted u1 and u2 are proportional to the number of rotor revolutions of the electricity meter and thus a measure of the electrical work.
In den Figuren 3 und 4 ist die zweite grundlegende Ausfühhrngsform dargestellt. Entsprechende Bauteile sind mit denselben Bezugszeichen versehen wie in Figur 1 und 2.In Figures 3 and 4 is the second basic embodiment shown. Corresponding components are provided with the same reference numerals as in Figures 1 and 2.
Nach Figur 3 trägt die Luferachse2 eines Elektrizitätszählers ebenfalls eine zylindrische Trommel 3 aus unmagnetischem Material. In diese sind kleine Stabmagnete 7 mit wechselnder Polaritätsfolge eingebettet.According to FIG. 3, the runner axle 2 also carries an electricity meter a cylindrical drum 3 made of non-magnetic material. There are small bar magnets in these 7 embedded with alternating polarity sequence.
Es handelt sich ebenfalls um Permanentmagnete. Sie sind parallel zur Läuferachse 2 ausgerichtet.They are also permanent magnets. They are parallel to the Rotor axis 2 aligned.
Nach Figur 4 enthält der Tastkopf oder magnetische Empfänger 6 einen Wiegand-Leiter 5, der parallel zu der Läuferachse 2 und den Stabmagneten 7 ausgerichtet ist.According to Figure 4, the probe head or magnetic receiver 6 includes one Wiegand conductor 5, which is aligned parallel to the rotor axis 2 and the bar magnet 7 is.
Der Wiegand-Leiter 5 ist hier ebenfalls mit einer MeB-spule 8 umwickelt. An den Ausgangsklemmen 10 und 11 werden als Meßsignal ebenfalls Spannungsimpulse u1 und u2 erzeugt.The Wiegand conductor 5 is also wrapped with a measuring coil 8 here. Voltage impulses are also applied to output terminals 10 and 11 as a measuring signal u1 and u2 generated.
Für das Zusammenwirken des Magnetfeldes der Stabmagneten 7 und des Wiegand-Leiters 5 zwecks Erzeugung von Spannungsimpulsen ul und u2 gilt grundsätzlich die Beschreibung zur ersten grundlegenden Ausführungsform nach Figur 1 und 2. Hier ist Jeder der Spannungsimpulse ul und u2 dem VorbeilauSen eines der Stabmagnete 7 zugeordnet. Die Anzahl der Spannungsimpulse u1, u2 ist wiederum proportional zur Anzahl der Läuferumdrehungen.For the interaction of the magnetic field of the bar magnets 7 and the Wiegand conductor 5 for the purpose of generating voltage pulses ul and u2 applies in principle the description of the first basic embodiment according to Figure 1 and 2. Here Each of the voltage pulses ul and u2 is passed by one of the bar magnets 7 assigned. The number of voltage pulses u1, u2 is in turn proportional to Number of rotor revolutions.
Als Vorteil dieser zweiten gegenüber der ersten Ausführungsform kann der einfachere Aufbau des Empfängers 6 genannt werden.As an advantage of this second over the first embodiment can the simpler structure of the receiver 6 can be called.
10 Patentansprüche 4 Figuren10 claims 4 figures
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