DE3128706C2 - Fühleinheit zur Fernmesssung des Wärmeverbrauches an einer Mehrzahl von Verbrauchsstellen - Google Patents

Abstract

Ein einer Anlage zum Messen des Wärmeverbrauches an einer Mehrzahl von Verbrauchsstellen sind entsprechend viele Temperatur-Fühleinheiten (52) an eine gemeinsame Signalleitung (48, 50) angeschlossen, die zur Informationsübertragung zwischen den Fühleinheiten (52) und einer zentralen Auswerteeinheit in beiden Richtungen dienen. Die Fühleinheiten (52) weisen jeweils einen Temperaturfühler (118) auf, der ein ferquenzmoduliertes Ausgangssignal bereitstellt. Durch ein Startsignal auf der Signalleitung (48, 50) zurückstellbare Zähler (112, 114) sorgen in Verbindung mit einer Meßsignal-Torschaltung (126) dafür, daß pro Meßzyklus eine vorgegebene Anzahl von der Verbrauchsstellentemperatur zugeordneten Meßimpulsen auf die Signalleitungen (48, 50) abgegeben werden. Die Zähler (112, 114) dienen zusammen mit einer bistabilen Kippschaltung (116) und einem UND-Glied (104) zum Isolieren der Zählerrückstellklemmen von den Signalleitungen (48, 50) während der Meßsignalimpulsübertragung zur Auswerteeinheit.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fühleinheit zur Verwendung bei der Fernmessung des Wärmeverbrauches an verschiedenen Verbrauchsstellen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, sowie eine Einrichtung zum Messen des Wärmeverbrauches an einer Vielzahl von Verbrauchsstellen unter Verwendung derartiger Fühleinheiten gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 13.

In der DE-OS 30 10 738 ist eine Einrichtung zur Messung des Wärmeverfcrauches an verschiedenen Verbrauchsstellen beschrieben, bei der die verschiedenen

so Fühleinheiten über getrennte Signalleitungen mit einem der zentralen Auswerteeinheit vorgeschalteten Meßstelienumschalter verbunden sind. Die Verlegung einer getrennten Signalleitung zu einer jeden der Meßstellen bedeutet aber einen erheblichen baulichen Aufwand, insbesondere bei der Nachrüstung von Wärmeverbrauchsmeßeinrichtur.gen an Altbauten. Da zudem in vielen Heizungsanlagen die verschiedenen Heizkörper über eine Ringleitung und nicht über gesonderte Vorlauf- und Rücklaufleitungen versorgt werden, wäre es auch aus diesem Grunde vorteilhaft, wenn man die Signalübertragung zwischen den einzelnen Fühleinheiten und der zentralen Auswerteeinheit durch eine einfache Ringleitung vornehmen könnte, welche man dann einfach zusammen mit der Wasser-Ringleitung verlegen könnte.

Durch die vorliegende Erfindung soll daher eine Fühleinheit gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 so weitergebildet werden, daß mehrere derartige Fühlein-

heiten an eine gemeinsame Signalleitung (Signalbus) angeschlossen werden können und trotzdem deren Ausgangssignale von der Auswerteeinheit unterschieden werden können.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Fühleinheit gemäß Anspruch 1.

Bei der erfindungsgemäßen Fühleinheit werden die der Meßstel'cntemperatur und damit dem Wärmeverbrauch an der Meßstelle zugeordneten Ausgangssignale in einer für die betrachtete Fühleinheit charakteristischen Phasenlage zu einem Startsignal abgegeben, welches über die gemeinsame Signalleitung gleichzeitig an alle Fühleinheiten von der Auswerteeinheit her überstellt wird. Die Auswerteeinheit kann dann die nacheinander bei ihr ankommenden A.usgangssignale der Fühleinheiten gemäß deren Aufeinanderfolge den verschiedenen Fühleinheiten zuordnen.

Diese Art der Fernmessung des Wärmeverbrauches an verschiedenen Verbrauchsstellen hat nicht nur den Vorteil einer einfachen und preisgünstigen Verkabelung, man kann so auch auf einfache Wdse von der Auswerteeinheit her vorgehen, wie oft Meßsignale übertragen werden sollen, da jeder Meßzyklus durch ein von der Auswerteeinheit abgegebenes Startsignal eingeleitet wird. Infolge der verhältnismäßig großen thermischen Trägheit von Heizkörpern und der nur langsamen Änderung von Raumtemperaturen wird es in der Regel mehr als ausreichen, bei der Wärmeverbrauchsmessung von Heizanlagen die momentanen Temperaturverhältnisse im Abstand von einigen Sekunden oder Minuten festzustellen. Dies bedeutet, daß für den größten Teil der Zeit keine Meßsignale von den einzelnen Fühleinheiten zu der zentralen Auswerteeinheit übertragen zu werden brauchen, was im Hinblick auf ein langes Auskommen mit einem Batteriesatz oder einer Akkumulatorenladung von Vorteil ist

Die vorgenannten Vorteile werden schon durch zusätzliches Vorsehen einer nur geringen Anzahl von Standard-Schaltkreisen in den einzelnen Fühleinheiten erhalten, so daß die Kosten einer solchen Fühleinheit nicht spürbar steigen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.

Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 wird es bei sehr geringem baulichen Aufwand möglich, die Zeitkonstante der monostabilen Kippstufe präzise auf einen vorgegebenen Wert einzustellen. Dabei wird zugleich eine Rasteranpassung der Zeitkonstanten an die Schnelligkeit des eigentlichen Meßprozesses erhalten, und durch den schwachen Temperaturgang der einzelnen Temperaturfühler ist gewährleistet, daß sich bei kurzen Abfragezyklus die Fühlerausgangssignale auch dann nicht überlappen, wenn die Fühler stark unterschiedlicher Temperatur ausgesetzt sind.

Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 3 wird erreicht, daß die Meßsignale in den einzelnen Fühleinheiten abgesehen von temperaturdifferenzbedingten Phasenschwankungen synchron anfallen. Dies erlaubt es, die einzelnen Meßsignalimpulse der verschiedenen Fühleinheiten mit großem Abstand aufeinanderfolgen zu lassen, was im Hinblick auf eine billige, da langsam arbeitende Auswerteschaltung von Vorteil ist. Zugleich kann man aber auch die Meßsignalimpulse der einzelne;) Fühleinheiten ineinander verschachtelt so daß die Gesamtdauer eines Meßzyklus trotzdem klein bleibt.

Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 4 läßt sich auf einfache Weise die Phasenlage der Meßsignalimpulse der einzelnen Fühieinheiten bezüglich des Startsignalimpulses vorgeben. Der gleiche Vorteil wird bei einer Fühleinheit gemäß Anspruch 5 erhalten.

Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 6 wird erreicht, daß die einzelnen Fühleinheiten nicht mit einer eigenen Batterie oder einem eigenen Akkumulator ausgestattet zu werden brauchen. Es müssen also in den einzelnen Räumen keinerlei Wartungsarbeiten vorgenommen werden; die gesamte Ablesung des Wärmeverbrauches und ggf. das Austauschen von Batterien oder das Wiederaufladen oder Ersetzen von Akkumulatoren kann bei der außerhalb der einzelnen Wohneinheiten liegenden zentralen Auswerteeinheit erfolgen.

Eine aufwendigere Verkabelung ist hierzu nicht notwendig.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausfüh ■ rungsbeispielen unter Bezugnahr-j *. auf die Zeichnung

Häuer cfiaüicft. in uicScf Zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer Einrichtung zur Messung des Wärmeverbrauches an verschiedenen Heizkörpern einer Heizanlage;

F i z. 2 ein Schaltbild einer der Fühleinheiten der Einrichtung nach F i g. 1;

Fig.3 ein Schaltbild einer abgewandelten Ausführungsform einer Fühleinheit für die Einrichtung nach Fig.l;

F i g. 4 ein Blockschaltbild einer Einrichtung zur Messung des Wärmeverbrauches an verschiedenen Heizkörpern, in welchem auch Einzelheiten der Auswerteeinheit wiedergegeben sind;

Fig.5 ein Schaltbild einer Fühleinheit der Einrichtung nach F i g. 4;

F i g. 6 eine grafische Darstellung, in welcher der zeitliche Verlauf verschiedener Signale in der Fühleinheit nach F i g. 5 wiedergegeben ist;

F i g. 7 eine vergrößerte Ansicht des durch den Kreis VII eingerahmten Signaiabschnittes von F i g. 6;
Fig.8 eine abgewandelte Fühleinheit zur Verwendung in der Einrichtung nach F i g. 4.

F i g. 1 zeigt schematisch eine Anlage zum Messen des Wärmeverbrauches in verschiedenen Räumen eines Gebäudes, die von einer gemeinsamen Heizzentrale her beheizt werden. Zur Messung der Temperatur der einzelnen Heizkörper und der Raumtemperatur in den verschiedenen Räumen sind Fühleinheiten 14-1, 14-2, 14-3 usw. vorgesehen, und die verschiedenen Fühleinheiten sind über Leiter 16, 18, die eine gemeinsame Signalleitung bilden, mit einer zentralen Auswerteeinheit 20 verbunden.

Bezüglich der Signalübertragung zur Auswerteeinheit und bezüglich des Arbeitens einer Fühleinheit macht es keinen i.'nterschied, ob die jeweilige Fühleinheit zur Messung der Raumtemperatur oder zur Messung der Heizkörpertemperatur dient. Ein solcher Unterschied in der Funktion der Fühleinheiten ergibt sie:* erst bei der rechnerischen Verarbeitung der übertragenen Meßsignale in der Auswerteeinheit 20, welche hier nicht weiter interessiert.

F i g. 2 zeigt Einzelheiten einer erstei: Ausführungsform für die Fühleinheiten 14. Von den Leitern 16 und 18 ist nur der Leiter 16 wiedergegeben; der Bezugspotentialleiter ist der besseien Übersichtlichkeit halber weggelassen.

Eine Anschlußklemme 22 der Fühleinheät 14 ist mit einem Eingang eines UND-Gliedes 24 verbunden. Dessen Ausgang ist direkt mit dem Sefzeingang S einer

bistabilen Kippschaltung 26, über ein Laufzeitglied 26 mit der Verzögerungszeit Fi mit der Rückstellklemme R der bistabilen Kippschaltung 26 und über ein zweites Laufzeitglied 30 mit einer einstellbaren Verzögerungszeit Γ2 mit dem Setzeingang S einer weiteren bistabilen Kippschaltung 32 verbunden.

Der »O«-Ausgang der bistabilen Kippschaltung 26 ist mit dem yweiten Eingang des UND-Gliedes 24 verbunden, und der »1 «-Ausgang der bistabilen Kippschaltung 32 ist mit dem einen Eingang eines UND-Gliedes 34 verbunden. Dessen zweiter Eingang ist mit dem Ausgang eines Temperaturfühlers 36 verbunden, der ein gemäß der Meßstellentemperatur frequenzmoduliertes Ausgangssignal in Form einer abstandsmodulierten Impulsfolge bereitstellt.

Der Ausgang des UND-Gliedes 34 ist über eine Diode 38 mit der Anschlußklemme 22 verbunden. Mit dem Ausgangssignal des UND-Gliedes 34 ist ferner die Zählklemme eines Zählers 40 verbunden, dessen Überlaufklemme mit dem Rückstelleingang R der bistabilen Kippschaltung 32 verbunden ist.

Das Laufzeitglied 30 der verschiedenen Fühleinheiten 14 ist jeweils so eingestellt, daß seine Zeitkonstante größer ist als die Zeitspanne zwischen einem von der Ausweneeinheit 20 auf die Anschlußklemme 22 gegebenen Startimpuls und dem Überlaufen des Zählers 40 bei der vorhergehenden Fühleinheit plus einer Sicherheitszeitspanne.

Die oben unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 beschriebene Anlage zur Messung des Wärmeverbrauches arbeitet folgendermaßen:

Mit dem Erhalt eines Startsignals von der Auswerteeinheit 20 an der Anschlußklemme 22 wird das UND-Glied 24 durchgeschaltet, da die bistabile Kippschaltung 26 zu Ende des vorhergehenden Meßzyklus zurückgesetzt wurde. Nun wird die bistabile Kippschaltung 26 gesetzt und weitere impulse auf der Leitung ie werden abgeblockt, bis nach Ablauf der Verzögerungszeit r, die bistabile Kippeschaltung 26 wieder zurückgesetzt wird. Die Zeit η ist grob gesprochen gleich oder größer als diejenige Zeitspanne, welche man durch Multiplizieren der Zeit, über welche hinweg von den Fühleinheiten Meßsignalimpulse abgegeben werden, mit der Anzahl der Fühleinheiten erhält. Nach Erhalt des Startimpulses stellt zunächst die auf die kleinste Zeitspanne T₂ eingestellte Fühleinheit 14 die durch die Auslegung des Zählers 40 vorgegebene Anzahl von Meßsignalimpulsen auf der Signalleitung bereit, welche sogleich von der Auswerteeinheit 20 übernommen werden. Die Zeitkonstante r₂ der nächsten Fühleinheit ist so eingestellt, daß diese ihren Meßsignalimpulszug erst dann sendet, wenn der Meßsignalimpulszug der ersten Fühleinheit beendet ist Auf diese Weise senden die verschiedenen Fühleinheiten aufeinanderfolgende Meßsignalimpulsgruppen, die so von der Auswerteeinheit 20 wieder den einzelnen Fühleinheiten zugeordnet werden können. Nach Übermittlung der Meßsignalimpulsgruppen sämtlicher Fühleinheiten läuft dann früher oder später die Zeitspanne T\ ab. und die Fühleinheiten 14 werden nun durch Zurücksetzen der bistabilen Kippschaltung 26 wieder für die Entgegennahme eines neuen Startsignalimpulses von der Auswerteeinheit 20 her bereitgemacht

Die in F i g. 3 wiedergegebene abgewandelte Fühleinheit 14' unterscheidet sich von der Fühleinheit 14 nach F i g. 2 bezüglich der Ausbildung des Temperaturfühlers 36 und bezüglich der Anordnung des einstellbaren Laufzeitgiiedes 30. Im übrigen ist der Aufbau gleich und wird insoweit nicht noch einmal beschrieben.

Der Temperaturfühler 36' besteht aus einem hochfrequenten Fühlelement mit verhältnismäßig kleinem Temperaturgang der Signalfrequenz, nämlich einem auf Temperaturgang der Schwingungsfrequenz geschnittenen Schwingquarz 42 (Frequenzänderung etwa 40 ppm/") und einem nachgeschalteten Frequenzteiler 44, der die Schwingungsfrequenz des Quarzes auf eine verhältnismäßig niedere Frequenz von beispielsweise 4 Hz herunterteilt. Dabei beträgt die Impulslänge nur einen geringen Bruchteil der Periode, z. B. 0,5 ms. Man kann somit den Einstellbereich der Verzögerungszeit des Laufzeitgliedes 30 recht klein wählen, nämlich bei dem hier gegebenen Zahlenbeispiel zwischen t ms und 248 ms (Rest auf 250 ms = Sicherheitszeitspanne) und kann nun die aufeinanderfolgenden Meßimpulse der verschiedenen Fühleinheiten 14' im 1 ms-Abstand zeitlich ineinander verschachteln, wie später unter Bezugnahme auf F i g. 7 für ein abgewandeltes, analoges Ausführungsbeispiel noch genauer beschrieben wird.

Auf diese Weise lassen sich also 248 Wärmeverbrauchsmeßstellen an die Leiter 16 und 18 anschließen, was auch für recht große Gebäude ausreichend ist, und die Temperaturmessung erfolgt trotzdem mit einer Frequenz von 4 Hz, also in verglichen mit der Wärmeträgheit der Heizkörper kurzen Zeitabständen. Bei weiterem Herabsetzen der Meßfrequenz durch Vergrößern des Frequenzteilers 44 läßt sich die Anzahl der anschließbaren Meßstellen leicht noch weiter erhöhen.

Zusammen mit der Fühleinheit 14' wird eine Auswerteeinheit verwendet welche den zeitlichen Abstand der von einer Fühleinheit abgegebenen Impulse mit einer der Temperaturdrift der Meßsignale und der gewünschten Genauigkeit der Verbrauchsmessung angemessenen Genauigkeit auswertet. Da der zeitliche Abstand der aufeinanderfolgend von einer Fühleinheit abgegebenen Impulse groß ist, braucht der entsprechende Teii der Äusweneeinheh trotz hoher Auflösung nicht schnell zu arbeiten. Die Auswerteeinheit läßt sich daher aus kostengünstigen, langsam arbeitenden Schaltelementen aufbauen.

In Fig.4 ist eine Auswerteeinheit gezeigt, die unter geringer Abwandlung zur Verwendung mit Fühleinheiten 14' nach Fig.3 verwendbar ist Sie ist jedoch in F i g. 4 über zugleich eine Signalleitung und eine Speiseleitung bildende Leiter 48, 50 mit einer Vielzahl praktisch identisch aufgebauter Fühleinheiten 52-1—52-4 usw. verbunden, unter denen wiederum sowohl wärmeleitend mit den Heizkörper verbundene Fühleinheiten als auch Raumtemperatur-Fühleinheiten sind. Einzelheiten der Fühleinheiten 52 werden später unter Be-ignahme auf F i g. 5 im einzelnen beschrieben.

Zur Auswerteeinheit 46 gehört eine Gleichspannungsquelle 54, welche die Betriebsspannung für die verschiedenen Fühleinheiten 52 bereitstellt welche selbst keine eigene Batterie enthalten.

Zur Steuerung der Abfolge der Meßzyklen und der verschiedenen Schritte innerhalb eines Meßzyklus weist die Auswerteeinheit 46 einen freilaufenden hochfrequenten Taktgeber 56, z. B. einen temperaturunabhängig arbeitenden Schwingquarz mit nachgeschaltetem Vorteiler, und einen mit dem Ausgangssignal des Taktgebers 56 beaufschlagten Frequenzteiler 58 auf. Letzterer hat eine Mehrzahl von Ausgangsklemmen, an welchen zunehmend stark heruntergeteilte Signale bereitgestellt werden.

Das Ausgangssignal des Taktgebers 56 hat eine Frequenz von einigen kHz, so daß man bei Abständen zwischen aufeinanderfolgenden Meßsignalimpulsen der

Ftihleinheiten von wiederum 250 ms einen Unterschied von 1 ppm im Impulsabstand leicht an der Anzahl der zwischen diesen Impulsen vom Taktgeber 56 abgegebenen Referenzimpulse erkennen kann.

Die Ausgangsklemme des Frequenzteilers 58 steuert über eine schnelle monostabile Kippstufe 60 den Setzein^-.ng 5 einer bistabilen Kippschaltung 62 und den RückMelleingang R einer weiteren bistabilen Kippschaltung 64 an. Der »1 «-Ausgang der bistabilen Kippschaltung 62 ist mit der Einschaltklemrrc der steuerbaren Gleichspannungsquelle 54 verbunden.

Der Setzeingang der bistabilen Kippschaltung 64 ist mit einer hochfrequenten Ausgangsklemme des Frequenzteilers 58 verbunden. Ihr Rückstelleingang erhält ebenfalls das Ausgangssignal der monostabilen Kippstufe 60. Der Rückstelleingang der bistabilen Kippschaltung 62 ist mit einer Ausgangsklemme des Frequenzteilers 58 verbunden, an welrhpr pipe niederere Freouenz bereitgestellt wird als an der mit dem Rückstelleingang der bistabilen Kippschaltung 64 verbundenen Ausgangsklemme.

Der »1 «-Ausgang der bistabilen Kippschaltung 64 beaufschlagt über eine schnelle monostabile Kippstufe 66 die Steuerklemme eines Startsignalgenerators 68, eine Voreinstellklemme /'eines Rechners 70 und die Rückstellklemme R eines Zählers 72. Letztere erhält die Ausgangsimpulse des Taktgebers 56 über ein UND-Glied 73, welches mit zwei weiteren Eingängen an die »1 «-Ausgänge der bistabilen Kippschaltungen 62 und 64 angeschlossen ist.

An die Leiter 48, 50 ist ferner ein Signaldetektor 74 angeschlossen, der immer dann an seinem Ausgang einen Aktivierungsimpuls an eine Meßklemme M des Rechners 70 abgibt, wenn der Signalpegel auf den Leitern 48 und 50 von dem von der Gleichspannungsquelle 54 normalerweise bereitgestellten Spannungswert abweicht. Entsprechende Meßsignaiimpulse werden von den Fühleinheiten 52 dadurch erzeugt, daß sie die Leiter 48, 50 kurzzeitig kurzschließen. Ähnlich erzeugt auch der Startimpulsgenerator 68 ein Startsignal in Form eines kurzfristigen Kurzschlusses zwischen den Leitern 48 und 50.

Wie aus Fig.5 ersichtlich, hat eine Fühleinheit 52 jeweils zwei Anschlußklemmen 76, 78, welche mit den die Signalleitung bildenden Leitern 48 und 50 verbunden sind. Die auf den Leitern 48 und 50 stehende Spannung lädt über eine Diode 80 einen Speicherkondensator 82 auf. Dieser speist über einen Widerstand 84 Versorgungsklemmen 86,88, von welchen aus die verschiedenen Bauelemente der Fühleinheit mit Strom versorgt werden. Über die Versorgungsklemmen 86 und 88 ist zur Spannungsbegrenzung eine Zenerdiode 90 geschaltet. Die vorgenannten Bauelemente bilden so einen Versorgungskreis 92, der die Energieversorgung der verschiedenen Bauelemente auch für die Zeitspannen sicherstellt, in denen zur Informationsübermittiung die Leiter 48,50 sei es durch den Startsignalgenerator 68 sei es durch eine der Fühleinheiten 52 kurzgeschlossen werden.

Zum letztgenannten Kurzschließen weisen die Fühleinheiten 42 jeweils einen vor der Diode 80 angeordneten, über die Anschlußklemmen 76 und 78 geschalteten Signalgeneratoren 94 auf, welcher aus der Reihenschaltung eines normalerweise sperrenden Transistors 96 und einem Widerstand 98 besteht

Die Basis des Transistors 96 ist mit einem Fühlerkreis 100 verbunden, der von der Funktion und teilweise auch vom Aufbau her weitgehend der Fühleinheit 14' nach Fig. 3entspricht.

Die Anschlußklemme 78 ist über einen Inverter 102 mit dem einen Eingang eines UND-Gliedes 104 verbunden. Dessen Ausgang ist mit den Rückstellklemmen von Frequenzteiler bildenden ZaI.lern 106—114 sowie mit der Rückstellklemmc einer bistabilen Kippschaltung 116 verbunden. Die Zähler 106—114 bilden zusammen eine Zählerkette, welche Zählimpulse von einem Temperaturfühler 118 enthält, der aus einem temperaturab-

to hängig geschnittenen Schwingquarz 120 und der zugeordneten Betriebsschaltung 122 besteht.

Der Zähler 106 ist ein Vorteiler, welcher die Quarzfrequenz auf größenordnungsmäßig einige kHz herunterteilt. Der Zähler 108 ist auf einen gewünschten Wert vorsetzbar, d. h. er übernimmt bei Signalbeaufschlagung seiner Rückstellklemme R einen Zähleranfangsstand aus einem mit ihm verbundenen Festwertspeicher 124. Die Zähler 1 !0,112 und 114 sind jeweils einstellige binäre Zähler.

Der Ausgang des Zählers 110 stellt über eine schnelle monostabile Kippstufe 125 die für die Meßtemperatur charakteristischen Meßsignalimpulse bereit, die auf einen Eingang eines UND-Gliedes 126 gegeben werden. Ein zweiter Eingang des letzteren ist über einen Inverter 128 mit dem Ausgang des Zählers 114 verbunden. Die Zähler 112 und 114 bilden so zusammen mit dem Inverter 128 und dem UND-Glied 126 eine spezielle Sperrschaltung, welche nur die ersten beiden auf sie gegebenen Impulse durchläßt, nicht aber einen dritten und vierten Impuls. Damit auch weitere Impulse nicht auf den Ausgang des UND-Gliedes 126 durchgeschaltet werden, ist der Ausgang des Zählers 114 mit dem Rückstelleingang der bistabilen Kippschaltung 116 verbunden, und deren »0«-Ausgang ist mit einem dritten Eingang des UND-Gliedes 126 verbunden. Der »1«-Ausgang der bistabilen Kippschaltung 116 ist mit dem zweiten Eingang des UND-Gliedes 104 verbunden.

Wie aus F i g. 5 ersichtlich ist, wird am Ausgang des UND-Gliedes 126 das Steuersignal zum Durchschalten des Transistors 96 bereitgestellt.

Die Fühleinheiten 52-1—52-4 usw. unterscheiden sich nur bezüglich der Voreinstellung ihres Festwertspeichers 124. Ein Programmieren des Festwertspeichers 124 auf eine hohe Zahl führt zu einem raschen Überlaufen des Zählers 108 und damit dazu, daß die beiden Zählimpulse pro Meßzyklus vom UND-Glied 126 verhältnismäßig rasch nach Erhalt des Startimpulses von der Auswerteeinheit abgegeben werden. Ist der Festwertspeicher 124 dagegen auf eine kleine Zahl eingestellt, so muß erst der Zähler 108 aufgefüllt werden, bevor der Zähler 110 den ersten Impuls erhält. Der Zähler 108 bildet somit zusammen mit dem zugeordneten Festwertspeicher 124 eine Art Laufzeitglied, welches dem Laufzeitglied 30 nach F i g. 2 vergleichbar ist.

Die obenstehend unter Bezugnahme auf die F i g. 4 und 5 beschriebene Anlage zum Messen des Wärmeverbrauchs in verschiedenen beheizten Räumen eines Gebäudes arbeitet folgendermaßen:
Der Beginn eines Meßzyklus fällt mit dem Oberlaufen des Zählers 58 der Auswerteeinheit 46 zusammen. Nun wird die Gleichspannungsquelle 54 eingeschaltet, und kurze Zeit später wird die bistabile Kippschaltung 64 gesetzt Hierdurch wird der Startsignalgenerator 68 zur Abgabe des dem betrachteten Meßzyklus zugeordneten Startsignals gebracht.

Das Startsignal wird von allen Fühleinheiten 52 gleichzeitig empfangen. Zum gleichen Zeitpunkt werden also sämtliche Zähler 106—114 und die bistabile

Kippschaltung 116 der Fühleinheiten 52 zurückgesetzt und der Zähler 108 beginnt vom übernommenen Ausgangsstand hochzuzählen. Nach einer gewissen Zeit gibt diejenige Fühleinheit 52, deren Festwertspeicher 124 auf die höchst; Zahl eingestellt ist, über das UND-Glied 126 den ersten Ausgangsimpuls des Zählers 110 auf den Transistor 96, da die bistabile Kippschaltung 116 zu diesem Zeitpunkt zurückgesetzt ist und am Ausgang des Zählers 114 noch kein Signal erhalten wurde. Das Ansteuern des Transistors 96 führt zum ersten Kurzschluß zwischen den Leitern 48, 50 und dieser Kurzschluß wird vom Signaldetektor 74 festgestellt, und ein mit dem Ausgangssignal des Signaldetektors 74 beaufschlagter Adressierkreis 130 stellt die unterste Adresse eines Arbeitsspeichers 132 des Rechners 70 ein. Dieser lädt nun zugleich über sein Eingabe/Ausgaberegister 136 den momentanen Zählerstand des Zählers 72 in die erste Speicherzelle des Arbeitsspeichers 132. Der Zählerstand des Zählers 72 ist direkt ein Maß für die seit Abgabe des Startsignalimpulses verstrichene Zeit.

Eine andere Fühleinheit hat in ihren Festwertspeicher 124 eine Zahl einprogrammiert, welche das Auffüllen des Zählers 108 gegenüber dem Auffüllen des Zählers 108 der ersten Fühleinheit um etwas mehr als diejenige Zeitspanne verzögert, die von der ersten Fühleinheit zur Abgabe eines Meßsignalimpulses benötigt wird. Diese Verzögerungszeit kann z. B. auf die doppelte Breite eines Meßsignalimpulses eingestellt sein. Nun gibt diese zweite Fühleinheit ihren ersten Meßsignalimpuls auf die Leiter 76 und 78 ab, und der Rechner 70 speichert nun in die zweite Speicherzelle seines Arbeitsspeichers 132 den momentanen Stand des Zählers 72 ein.

Ähnlich erfolgt nun in geringen zeitlichen Abständen die Abgabe des ersten Meßsignalimpulses durch alle anderen Fühleinheiten. Erst hernach wird am Ausgang des Zählers 110 der ersten Fühleinheit wieder ein Meßsignalimpuls abgegeben, der wie oben beschrieben von dem Rechner verarbeitet wird. Hierauf folgen sämtliche zweiten Meßsignalimpulse der anderen Fühleinheiten 52.

Die Meßsignalimpulse a:-i den Leitern 48 und 50 werden durch die von der bistabilen Kippschaltung 116 her gesperrten UND-Glieder 104 abgeblockt, so daß die Zähler 106—114 durch sie nicht beeinflußt werden können. Der von den Zählern 110 abgegebene dritte und vierte Impuls wird von den UND-Gliedern 126 abgeblockt, da nun ein Ausgangssignal am Zähler 114 erhalten wird. Nach Abgabe des dritten Impulses vom Zähler 110 wird so auch die bistabile Kippschaltung 116 gesetzt, so daß das UND-Glied 104 wieder freigegeben wird. Da die maximale Phasenverschiebung zwischen den Meßimpulsen verschiedener Fühleinheiten kleiner ist als der Abstand zweier aufeinanderfolgend vom Zähler 110 abgegebener Impulse, sind zu diesem Zeitpunkt keine Meßsignalimpulse auf den Leitern 48 und 50 mehr zu erwarten, und nach Ablauf einer weiteren Zeitspanne, welche dem Abstand aufeinanderfolgender Impulse am Ausgang des Zählers 110 entspricht, sind dann die UND-Glieder 104 sämtlicher Fühleinheiten 52 wieder durchgesteuert und zur Entgegennahme eines Startsignales von der Auswerteeinheit 46 bereit

Man erkennt, daß der zeitliche Abstand zweier Startsignalimpulse zumindest gleich dem vierfachen Abstand zweier Impulse am Ausgang der Zähler 110 sein muß. Dies ist dadurch gewährleistet daß man für das Einleiten eines Meßzyklus am Frequenzteiler 58 eine entsprechend niederfrequente Ausgangsklemme verwendet

F i g. 6 zeigt in der obersten Zeile das niederfrequente Ausgangssignal des Frequenzteilers 58, in der nächsten Zeile das Ausgangssignal der bistabilen Kippstufe 62, welches diejenige Zeitspanne vorgibt, über welche hinweg die Gleichspannungsquelie 54 eingeschaltet wird, in der dritten Zeile das Ausgangssignal des Startsignalgenerators 68 und in der vierten Zeile in zeitlich vergrößertem Maßstab die Spannung an den Leitern 48,50.

Letztere ist in noch einmal zeitlich auseinandergezogenem Maßstab in F i g. 7 wiedergegeben. Man erkennt, daß auf einen Startimpuls zunächst eine erste Impulsgruppe folgt, welche aus den zeitlich versetzten ersten Meßsignalimpulsen der Fühleinheiten 52 besteht. Eine zweite Meßsignalimpulsgruppe besteht aus den analog zeitlich versetzten zweiten Meßsignalimpulsen der Fühleinheiten.

Der zeitliche Abstand der von einer betrachteten Fühleinheit abgegebenen Meßsignalimpulse läßt sich einfach durch Differenzbildung der im Arbeitsspeicher 132 abgespeicherten Zeitwerte für das Eintreffen dieser Impulse am Signaldetektor 74 unter Verwendung der Recheneinheit 134 des Rechners 70 ermitteln. Dieser kann zugleich noch erforderliche Korrektorrechnungen durchführen, z. B. die Differenzbildung zwischen Heizkörpertempratur und Raumtemperatur vornehmen und die so ermittelte Temperaturdifferenz mit einem Skalierungsfaktor multiplizieren, welcher der Heizkörpergröße Rechnung trägt.

Der so erhaltene momentane Wärmeverbrauch bei den verschiedenen Meßstellen wird über eine Ausgabeleitung 138 über das Eingabe/Ausgaberegister 136 ausgegeben und kann entweder direkt zum Weiterschalten von den einzelnen Wohneinheiten zugeordneten Zählwerken verwendet werden oder zur weiteren numerischen Verarbeitung abgespeichert werden.

In F i g. 8 ist abgewandelter Fühlerkreis 100' gezeigt, welcher weitgehend dem Fühlerkreis <00 von F ig. 5 entspricht und insoweit nicht noch einmal im einzelnen beschrieben zu werden braucht.

Die Zähler 108—114 ist aber durch einen einzigen Zähler 108' ersetzt, dessen höchstwertiges Airgangsbit zum Zurücksetzen einer bistabilen Kippschaltung 174 dient, deren Setzeingang mit dem Ausgang des UND-Gliedes 104 verbunden ist. Das Sperren des UND-Gliedes 104 erfolgt somit ganz analog wie das Sperren des UND-Gliedes 24 von Fig. 1, nur ist das dortige Laufzeitglied 26 nun ein digitaler Zähler, welcher die Gesamtdauer eines Meßzyklus vorgibt.

Zum Zählen der pro Meßzyklus vom UND-Glied 126 abgegebenen Impulse ist ein Zähler 112' vorgesehen, der eingangsseitig mit dem Ausgang des UND-Gliedes 126 verbunden ist und ausgangsseitig auf die Rückstellklemme einer bistabilen Kippschaltung 176 arbeitet.

Ober einen Inverter 178 wird das Ausgangssignal des Zählers 112' auf einen Eingang eines UND-Gliedes 180 gegeben, dessen anderer Eingang von einem Komparator 182 her beaufschlagt wird und dessen Ausgang mit dem Setzeingang der bistabilen Kippschaltung 176 verbunden ist Der »1 «-Ausgang der bistabilen Kippschaltung 176 ist mit einem zugeordneten Eingang des UND-Gliedes 126 verbunden, ein weiterer Eingang des letzteren erhält direkt vom einen Vorteiler bildenden Zähler 106 kurze Impulse.

Der Komparator 182 ist am einen Eingang mit den nisderwertigen Ausgangsklemmen des Zählers 108' verbunden und vergleicht das an diesen insgesamt abgegebene Ausgangssignal mit dem Ausgangssignal des Festwertspeichers 124, der wiederum für jede Fühleinheit in für sie eigener Weise voreingestellt ist wie oben be-

11

schrieben. Damit bilden der Zähler 108', der Festwertspeicher 12i und der Komparator 182 zusammen ein einstellbares Verzögerungsglied.

Von einer höherrangigen Ausgangsklemme d2s Zählers 108' her wird das UND-Glied 126 wieder mit den in großem Abstand aufeinanderfolgenden Meßsignalimpulsen beaufschlagt, und die Anzahl der zwischen der letztgenannten Ausgangsklemme und der mit der bistabilen Kippschaltung 174 verbundenen Ausgangsklemme liegenden weiteren Ausgangsklemme des Zählers 108'bestimmt die Totzeit des Meßzyklus.

Von der Funktion hier ist der Hauptunterschied zum schon oben beschriebenen Fühlerkreis 100 der, daß bei dem FühlerKiels 100' das UND-Glied 104 unabhängig von der Einstellung des Festwertspeichers 124 wieder aufgesteuert wird, so daß man die Sicherheitspause bis zum Start des nächsten Meßzyklus um den Faktor 2 kleiner wählen kann, da die UND-Glieder 104 sämtlicher Fühleinheiten im wesentlichen gleichzeitig wieder aufgesteuert 'verden. Man kann also bei gleicher zeitlieher Auslösung die Anzahl der Meßstellen verdoppeln.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

25

30

35

40

45

50

55

60

65

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Fühleinheit zur Verwendung bei der Femmessung des Wärmeverbrauchers, mit Anschlußklemmen, welche mit einer von der Verbrauchsstelle entfernten Auswerteeinheit verbindbar sind, und mit einem auf die Anschlußklemmen arbeitenden Temperaturfühler, der ein gemäß der Temperatur an der Verbrauchsstelle frequenzmoduliertes Meßsignal bereitstellt, insbesondere in Form einer abstandsmodulierten Aufeinanderfolge von Impulsen, dadurch gekennzeichnet, daß

a) an die Anschlußklemmen (22; 78) der Signaleingang einer Startsignal-Torschaltung (24; 104) und der Signalausgang einer Meßsignal-Torschaltung (34; 126) angeschlossen ist;

b) die Steuerklemme der Startsignal-Torschaltung (24; IW) über eine monostabile Kippschaltung (26, 28= idfi-118, 106, 108', 118, 174) mit dem Ausgang der Startsignal-Torschaltung (24; 104) verbunden ist;

c) die Steuerklemme der Meßsignal-Torschaltung (34; 126) von einem zugeordneten Steuerkreis (32,40; 112-116; 112', 176) her für eine solche Zeitspanne mit einem Durchsteuersignal beaufschlagt ist, welche kleiner ist als die Zeitkonstante der ersten monostabilen Kippstufe (26, 28; 106-118; 106, 108', 118,174), wobei dieser Steuerkre.'s in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Startsignal-Torschaltung (24; 104) angestoßen wird;

d) ein einstellbares Zekglisd (30,- 106, 108, 118; 106,108', 118,124,182) entWider zwischen die Startsignal-Torschaltung (24; 104) und den Steuerkreis 32, 40; 112-118; 112', 176) oder zwischen den Temperaturfühler (36; 118) und die Meßsignal-Torschaltung (34; 126) oder zwischen den Ausgang der Meßsignal-Torschaltung (34; 126) und die Anschlußklemmen (22; 78) geschaltet ist, bei welchem die größte einstellbare Zeitkonstante kleiner ist als die Zeitkonstante der ersten monostabilen Kippschaltung (26, 28; 106-118; 106,108', 118,174) vermindert um diejenige Zeitspanne, über welche hinweg der Steuerkreis die Meßsignal-Torschaltung durchsteuert.

2. Fühleinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (118) ein solcher mit schwachen Temperaturgang der Frequenz seines Ausgangssignales ist und die erste monostabile Kippstufe einen mit dem Ausgangssignal des Temperaturfühlers (118) beaufschlagten Zähler (106—114; 106, 108') und eine bistabile Kippschaltung (116; 174) aufweist, deren einer Eingang mit dem Ausgang der Startsignal-Torschaltung (104) und deren anderer Eingang mit dem Ausgang des Zählers verbunden ist.

3. Fühleinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis einen in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Startsignal-Torschaitung (24; 104) zurücksetzbaren Zähler (40; 112, 114; 112') aufweist, der die Anzahl der innerhalb der Durchsteuerzeit der Meßsignal-Torschaltung (34; 126) auf diese gegebenen oder die Anzahl der von der Meßsignal-Torschaltung (34; 126) abgegebenen Signalpegeländerungen zählt.

4. Fühleinheit nach einem der Ansprüche 1 —3, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (118) ein solcher mit schwachem Temperaturgang seines Ausgangssignales ist und das Zeitglied durch einen mit dem Ausgangssignal des Temperaturfühlers (118) beaufschlagten und durch das Ausgangssignal der Startsignal-Torschaltung (104) zurücksetzbaren Zähler (108') und einen mit dessen Ausgangsklemmen verbundenen Komparator (182) gebildet ist, dessen zweiter Eingang mit einem einstellbaren Festwertspeicher (124) verbunden ist und dessen Ausgang das verzögerte Signal bereitstellt

5. Fühleinheit nach einem der Ansprüche 1 —3, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (118) ein solcher mit schwachem Temperaturgang der Frequenz seines Ausgangssignales ist und das Zeitglied durch einen mit dem Ausgangssignal des Temperaturfühlers (118) beaufschlagten voreinstellbaren Zähler (108) gebildet ist, welcher bei Erhalt des Ausgangssignales der Startsignal-Torschaltung (104) einen Ausgangszählerstand von einem ihm zugeordneten einstellbaren Festwertspeicher (124) übernimmt

6. Fühleinheit nach einem der Ansprüche 1 —5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußklemmen (76,78) zugleich dj? Speiseklemmen der Fühleinheit darstellen und über eine Diode (80) mit einem Speicherkondensator (82) verbunden sind, von dem aus die verschiedenen Bauelemente der Fühleinheit mit Energie versorgt werden, und daß über die Anschlußklemmen (76, 78) ein normalerweise offener steuerbarer Schalter (96) geschaltet ist, dessen Steuerklemme mit dem Ausgangssignal der Meßsignal-Torschaltung (26) bzw. des gegebenenfalls dieser nachgeschalteten Zeitgliedes beaufschlagt ist