DE29613268U1

DE29613268U1 - Batteriegespeistes Meßgerät

Info

Publication number: DE29613268U1
Application number: DE29613268U
Authority: DE
Original assignee: Texas Instruments Deutschland GmbH
Current assignee: Texas Instruments Deutschland GmbH
Priority date: 1996-07-31
Filing date: 1996-07-31
Publication date: 1996-10-17
Anticipated expiration: 2006-08-01

Description

31. Juli 1996

TEXAS INSTRUMENTS DEUTSCHLAND GMBH
Haggertystraße 1
85356 Freising

Unser Zeichen: T 7604 DE 10 Schw/Hb/Ge

Batteriegespeistes Meßgerät
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Die Erfindung betrifft allgemein ein batteriegespeistes Meßgerät und insbesondere ein batteriegespeistes Meßgerät, das zur Erfassung von Verbrauchsdaten wie Heizenergie, Gas, Wasser, etc. eingesetzt wird.

Batteriegespeiste Meßgeräte zur Erfassung von Verbrauchsdaten (z.B. Wärmemengenzähler, Wasserzähler, etc.) sind normalerweise für eine Lebensdauer von einigen Jahren, typischerweise für 6 bis 10 Jahre, ausgelegt. Die Meßgeräte, die nicht von außen über eine Versorgungsleitung ständig mit Energie versorgt werden, werden normalerweise während ihrer Lebensdauer von einer einzigen Lithiumbatterie gespeist, die sich innerhalb des Meßgeräts befindet. Die Kapazität der Batterie muß dabei so ausgelegt werden, daß dem Meßgerät bis zum Ende seiner Lebensdauer Energiereserven zur Verfügung stehen. Die Kapazitäten der verwendeten Lithiumbatterien liegen dabei typischerweise im Bereich von 1 bis 1,8 Ah.

Ein Beispiel für ein solches bisher verwendetes Meßgerät stellt der Techem EHKV 90 dar, ein auf dem Markt erhältlicher elektronicher Heizkostenverteiler zur Wärmeverbrauchserfassung, der in einer von der Firma Techem herausgegebenen technischen Information "Wärmeverbrauchserfassung im Wandel", erschienen im Jahre 1992, beschrieben ist. Der

Techem EHKV 90 umfaßt ein Sensorsystem, einen Mikroprozessor mit Datenspeicher, eine Uhr sowie eine Schnittstelle für die Datenein- und ausgabe. In ein in dem Datenspeicher des Mikroprozessors befindliches Meßprotokoll werden dann regelmäßig die gemessenen Werte eingetragen. Die Energieversorgung des Meßgerätes liefert eine Lithiumbatterie.

Das aus einer einzigen Batterie mit relativ großer Kapazität bestehende herkömmliche Energieversorgungssystem für Meßgeräte besitzt eine Reihe von Nachteilen. Einer davon ist die relativ große erforderliche Batteriekapazität, die nur den Einsatz von bestimmten, relativ teuren Batterietypen zuläßt und es verbietet, auf die billigen Knopfzellen mit kleiner Kapazität zurückzugreifen, die in Massenproduktion hergestellt werden. Die Kapazität der Knopfzellen liegt dabei typischerweise in dem Bereich von 200-400 mAh.

Da bei den bisherigen Meßgeräten die nach einer bestimmten Einsatzdauer noch verfügbare Batteriekapazität nicht gemessen werden kann, wird die Lebensdauer (und damit die Kapazität) der Batterie für den ungünstigten aller möglichen Fälle ausgelegt. Es besteht daher die Möglichkeit, daß ein Teil der Energiereserve der Batterie ungenutzt bleibt.

Außerdem hängt das Funktionieren des Meßgerätes von einer einzigen Energieversorgungseinheit ab, was dazu führen kann, daß bei Ausfall oder Erschöpfung dieser Energieversorgungseinheit keine Messungen mehr durchgeführt werden können,

Schließlich sind die bisher verwendeten, relativ großen Batterien, die eine beträchtliche Menge an Chemikalien enthalten, aus Umwelt- und Sicherheitsgesichtspunkten bedenklich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein batteriegespeistes

Meßgerät zur Langzeiterfassung physikalischer Meßwerte zu schaffen, das die genannten Nachteile vermeidet, das insbesondere kostengünstig ist, eine optimale Ausnutzung der bereitgestellten Energie gewährleistet und während der gesamten Lebensdauer des Meßgeräteszuverlässig arbeitet.

Diese Aufgabe wird bei dem erfindungsgemäßen batteriegespeisten

Meßgerät dadurch gelöst, daß in dem Meßgerät eine zweite Batterie und eine Schaltung zur Überwachung des Zustandes der Batterien und zur Steuerung des Einsatzes der Batterien für die Versorgung der Erfassungs- und Speicherschaltungen.

Es entsteht so ein Energieversorgungssystem des Meßgerätes, bei dem als Batterien herkömmliche Knopfzellen mit kleiner Kapazität verwendet werden können, die wesentlich kostengünstiger als die bisher verwendeten Batterien sind. Trotz des zusätzlichen Aufwands für das Batteriesteuerungssystem resultiert eine beträchtliche Kostenersparnis gegenüber bisherigen Energieversorgungssystemen für Meßgeräte.

Die für den normalen Betrieb eingesetzte erste Batterie kann bei dem erfindungsgemäßen System nun bis zur vollständigen Erschöpfung ihrer Kapazität eingesetzt werden. Durch die Verwendung von Batterien mit kleineren Kapazitäten und mit kürzeren Betriebszeiten sind auch die Verluste durch innere Entladung geringer. Zudem wird die Energieversorgung insgesamt flexibler gestaltet, da je nach der speziellen Anwendung die Batteriekapazität und der Batterieaustauschzyklus verändert werden können. Die Entscheidung darüber, ob das Meßgerät nur für den ursprünglich geplanten Zeitraum verwendet werden soll, oder ob dieser Zeitraum durch einen weiteren Batterieaustausch verlängert werden soll, kann zu jeder Zeit während des Betriebes des Meßgerätes gefällt werden.

Außerdem erhöhen zwei voneinader unabhängige Batterien die Zuverlässigkeit des Systems.

Die verwendeten kleineren Batterien besitzen einen höheren Wirkungsgrad als die bisher verwendeten großen Batterietypen.
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Sie benötigen zudem weniger Chemikalien und sind daher sicherer in der Handhabung und umweltfreundlicher.

Schließlich sind die in Massenproduktion hergestellten kleinen Knopfzellen auch auf dem Markt leichter verfügbar.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

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Die Erfindung wird nun anhand eines Ausfuhrungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 ein prinzipielles Blockschaltbild des erfindungsgemäßen batteriegespeisten Meßgerätes.

Das in Fig. 1 in seinem prinzipiellen Aufbau dargestellte Meßgerät enthält Schaltungen 3 zur Erfassung und Speicherung der Meßwerte und eine Schaltung 4 zur Überwachung des Zustandes der Batterien und zur Steuerung des Einsatzes der Batterien für die Versorgung der Schaltungen 3, sowie eine erste Batterie 1 (Betriebsbatterie) und eine zweite Batterie 2 (Reservebatterie).

Die Erfassungs- und speicherschaltungen 3 werden über einen Umschalter 5 von einer Batterie versorgt.

Die Schaltung 4 zur Überwachung des Zustandes der Batterien und

zur Steuerung des Einsatzes der Batterien ist mit den beiden Batterien 1 und 2 verbunden. Sie überwacht den Zustand der Batterien und steuert über den Umschalter 5 den Einsatz der Batterien für die Versorgung der Erfassungs- und Speicherschaltungen 3.

Die Betriebsbatterie 1 versorgt die Erfassungs- und Speicherschaltungen 3 des Meßgerätes während des normalen Meßbetriebs. Sie läßt sich auswechseln, wenn ihre Kapazität erschöpft ist.

Die Reservebatterie 2 wird während der gesamten Lebensdauer des Meßgerätes eingesetzt und übernimmt die Energieversorgung, wenn keine Betriebsbatterie 1 eingesetzt ist oder die Betriebsbatterie 1 erschöpft ist.

Sowohl die Betriebsbatterie 1 als auch die Reservebatterie 2sind kleine Batterien vom Knopfzellentyp, die eine kleine Kapazität aufweisen.
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Die von der Überwachungs- und Steuerschaltung 4 ausgeübten Funktionen können von einem nicht dargestellten Mikroprozessor

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übernommen werden wie er üblicherweise in modernen Meßgeräten vorhanden ist.

Während der Herstellung, Lagerung und dem Transport ist das Meßgerät nur mit der Reservebatterie 2 ausgestattet, die die Energie liefert, die erforderlich ist, damit gewisse Daten nicht verloren gehen, die sich im Speicher des Prozessors des Meßgerätes befinden.

Hierzu gehören z.B. gewisse Eichdaten, die für eine korrekte Interpretation der durch den Sensor des Meßgerätes gemessenen Werte erforderlich sind.

Wenn das Meßgerät dann an seinem speziellen Einsatzort angebracht wird, z.B. ein Heizkostenverteiler an einem Heizkörper, wird eine frische Betriebsbatterie 1 eingesetzt und die Überwachungs- und Steuerungsschaltung 4 aktiviert.

Während des dann beginnenden Meßbetriebs stellt die Betriebsbatterie 1 die primäre; Energiequelle dar. Die Überwachungs- und Steuerungsschaltung 4 des Meßgerätes überprüft nun regelmäßig die Spannungswerte der beiden Batterien (1, 2) und erkennt, ob sie unter einen vorherbestimmten Schwellenwert absinken. Wird dieser Schwellenwert an der Betriebsbatterie 1 unterschritten, so schaltet die Überwachungs- und Steuerschaltung 4 auf die Reservebatterie 2 um. Dieser Vorgang wird außerdem im Meßprotokoll vermerkt. Später wird noch einige Male versucht, zur Betriebsbatterie 1 zurückzuschalten. Die Zahl dieser Umschaltversuche muß jedoch begrenzt werden, da die Betriebsbatterie 1 schon erschöpft sein kann und sich ihre Spannung dann nur für einen kurzen Zeitraum erholt. Schließlich wird dann endgültig auf die Reservebatterie 2 umgeschaltet, die dann die Energie für den Meßbetrieb liefert.

Bei dem in der Regel mindestens einmal pro Jahr stattfindenden Ablesen des Meßgerätes erkennt das Ablesepersonal anhand des Meßprotokolls, in welchem Zustand sich das Energieversorgungssystem des Meßgerätes befindet, da sämtliche Operationen des Batterieüberwachungssystems 4, z.B. Umschalten zwischen den Batterien, gegenwärtiger Zustand, etc., im Meßprotokoll aufgezeichnet werden. Zudem läßt sich erkennen, wie lange die Reservebatterie 2 benutzt wurde, da mit Hilfe

einer in dem Meßgerät enthaltenen Uhr 6, regelmäßig Zeitwerte in das Meßprotokoll eingetragen v/erden. So läßt sich dann entscheiden, ob es sich noch lohnt, die Betriebsbatterie 1 auszutauschen. Wenn die Reservebatterie 2 auch erschöpft ist, wird ein spezielles Warnsignal gegeben, so daß das Wartungspersonal das Meßgerät ersetzen kann.

Die oben beschriebene Erfindung läßt sich natürlich nicht nur bei Meßgeräten zur Verbrauchsdatenerfassung, sondern bei beliebigen Meßgeräten mit eigener Energieversorgung einsetzen, die der Langzeiterfassung von Meßwerten dienen.

Claims

PRINZ & PAR1HiER:":/.5..::' PATENTANWÄLTE Manzingerweg 7 european patent attorneys D-81241 München 31. Juli 1996 TEXAS INSTRUMENTS DEUTSCHLAND GMBH Haggertystraße 1 85356 Freising Unser Zeichen: T 7604 DEi Schw/Hb/Ge Schutzansprüche

1. Batteriegespeistes Meßgerät zur Langzeiterfassung physikalischer Meßwerte mit einer ersten Batterie (1) zur Versorgung von Schaltungen (3) zur Erfassung und zur Speicherung der Meßwerte, gekennzeichnet durch ein«; zweite Batterie (2) und eine Schaltung (4) zur Überwachung des Zustandes der Batterien (1, 2) und zur Steuerung des Einsatzes der Batterien (1, 2) für die Versorgung der Erfassungsund Speicherschaltungen (3).

2. Batteriegespeistes Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB die Batterien (1,2) Knopfzellen mit kleiner Kapazität sind.

3. Batteriegespeistes Meßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität der Knopfzellen in einem Bereich von 200 - 400 mAh liegt.

4. Batteriegespeistes Meßgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungs- und Steuerschaltung (4) so ausgebildet ist, daß sie die Spannungswerte der Batterien (1, 2) mißt, mit einem vorbestimmten Schwellenwert vergleicht und bei Unterschreiten des Schwellenwertes an einer Batterie für die Versorgung der Erfassungs- und Speicherschaltungen (3) auf die andere Batterie

umschaltet.

5. Batteriegespeistes Meßgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die erste Batterie (1) auswechseln läßt, wenn ihre Kapazität erschöpft ist.,

&dgr;. Batteriegespeistes Meßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Speicher zum Speichern der physikalischen Meßwerte und der von der Überwachungs- und Steuerschaltung (4) erzeugten Protokolldaten über den Zustand der Batterien (1, 2) umfaßt.