DE3247235A1

DE3247235A1 - Electronic heat meter

Info

Publication number: DE3247235A1
Application number: DE19823247235
Authority: DE
Inventors: Andreas Dipl.-Ing. 1190 Wien Korner; Wilhelm Ing. 1090 Wien Mehl; Walter Ing. 1030 Wien Reisinger; Hermann Ing. 1200 Wien Ritter
Original assignee: Elin Union AG Fuer Elektrische Industrie 1141 Wien; Andritz Hydro GmbH Austria
Current assignee: Elin Wasserwerkstechnik GmbH
Priority date: 1981-12-22
Filing date: 1982-12-21
Publication date: 1983-06-30
Also published as: ATA551781A; AT382721B

Abstract

The invention relates to an electronic heat meter, which operates according to the dual-slope principle and has one PTC thermistor in each of the feed and return lines of a heating system (solution). After a preselected quantity of heat transfer medium has passed, a flow (flow-rate) meter emits a pulse which sets a memory, as a result of which an analog circuit and a clock-pulse generator are connected to the supply voltage. The clock-pulse generator is connected to a digital circuit which controls four electronic analog switches in the analog circuit, of which two are simultaneously controllable four-stage analog switches to which the reference resistors and PTC thermistors are connected. The analog circuit consists of an integrator, which can optionally be bridged by the electronic analog switch, and a downstream comparator. The great advantage of this circuit is the low power consumption and the elimination of the offset voltage adjustment (balancing).

Description

"Elektronischer Wärmemengenzähler""Electronic heat meter"

Die Erfindung betrifft einen elektronischen Wärmemengenzähler, welcher nach dem Dual-Slope Prinzip arbeitet und der mindestens je einen Temperaturfühler, insbesondere PTC-Widerstand in der Vor- und Rücklaufleitung einer Heizungsanlage aufweist, welche flüssige oder gasförmige Stoffe als Wärmetransportmedium verwendet.The invention relates to an electronic heat meter, which works according to the dual slope principle and at least one temperature sensor each, especially PTC resistance in the flow and return lines of a heating system has, which uses liquid or gaseous substances as a heat transport medium.

Das Dual-Slope"DIeßverfahren, welches auch Zweirampenintegrationsverfahren genannt wird, findet heutzutage häufig für Digitalvoltmeter Anwendung. Die bekannten Schaltungen zur Durchführung dieses Meßverfahrens weisen jedoch alle einen geregelten Nullabgleich auf, welcher anfänglich und zwar beim Einschalten instabil ist und nur langsam in einen stabilen Zustand übergeht. Nachteilig bei den bekannten Schaltungen ist weiters, daß ein Offset-Spannungsabgleich notwendig ist und außerdem ist das Bezugspotential bei mehreren Messungen hintereinander immer unterschiedlich.The dual-slope measurement method, which is also the dual-slope integration method is often used nowadays for digital voltmeters. The known Circuits for carrying out this measuring method, however, all have a regulated one Zero adjustment, which is initially unstable when switching on and only slowly goes into a stable state. Disadvantageous with the known circuits is further that an offset voltage adjustment is necessary and also that is Reference potential always different for several measurements in a row.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Schaltung, insbesondere zur Wärmemengenmessung, zu schaffen, welche nach den Dual-Slope-Meßprinzip arbeitet und welche nur während des Meßvorganges, also kurzzeitig, an der Versorgungaspannung angeschlossen ist. Die Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.The object of the invention is therefore to provide a circuit, in particular to create heat quantity measurement, which works according to the dual slope measuring principle and which only during the measuring process, i.e. briefly, on the supply voltage connected. The object is achieved by the invention.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Durchfluß zähler vorgesehen ist dessen Zählwerk nach einer vorgewählten Durchflußmenge des zu mit Wärmetransportmediums einen Impuls abgibt, der einen Speicher, insbesondere ein Flip-Flop setzt-, wodurch eine Analogschaltung an eine Versorgungsspannung anschli»ßbar ist und einen Taktgenerator in Betrieb setzt welcher mit einer Digitalschaltung verbunden ist, die elektronische Analogschalter in der Analogschaltung steuert, wobei diese zwei gleichzeitig steuerbare, insbesondere vierstufige elektronische Analogschalter aufweist, die mit Referenzwiderständen und den Temperaturfühlern verbindbar sind. Dadurch ist erstmals eine Stromersparnis gegeben, wodurch an Stelle eines Netzteiles für die Versorgungsspannung auch eine Batterie, insbesondere wiederaufladbare, verwendet werden könnte.The invention is characterized in that a flow meter its counter is provided according to a preselected flow rate of the to with Heat transfer medium emits a pulse that a memory, in particular a Flip-flop sets, whereby an analog circuit can be connected to a supply voltage is and sets a clock generator in operation with a digital circuit which controls electronic analog switches in the analog circuit, these two simultaneously controllable, in particular four-stage electronic Has analog switches with Reference resistors and the temperature sensors are connectable. This results in a power saving for the first time, which in place a power pack for the supply voltage also a battery, especially rechargeable, could be used.

Von Vorteil ist, daß von den beiden, in der Analogschaltung vorgesehenen, vierstufigen elektronischen Analogschaltern, einer mit einer Konstantstromquelle verbunden ist, und der andere am nichtinvertierenden Eingang eines als Proportionalverstärker beschalteten Operationsverstärkers liegt, wobei die Konstantstromquelle und der proportional beschaltete Operationsverstärker gleichzeitig über die beiden vierstufigen elektronischen Analogschalter nacheinander an einen Referenzwiderstand, an den Temperaturfühler in der Vorlaufleitung, an eine Serienschaltung aus dem Referenzwiderstand und einem zweiten Referenzwiderstand, an den Referenzwiderstand, an den Temperaturfühler in der Rücklaufleitung und an die Serienschaltung aus den beiden Referenzwiderständen anschließbar sind und der Referenzwiderstand, sowie die Serienschaltung der beiden Referenzwiderstände und jeder Temperaturfühler mit einem Anschluß mit Nullpotential verbunden ist, und daß der Ausgang des proportional beschalteten Operationsverstärkers einerseits über einen weiteren elektronischen Analogschalter mit dem nichtinvertierenden Eingang eines integral beschalteten Operationsverstärkers, insbesondere mit FET-Eingängen, an dem ein Kondensator, insbesondere Referenzkondensator gegen Nullpotential angeschlossen ist, und andererseits mit den am invertierenden Eingang angeschlossenen Widerstand des integral beschalteten Operationsverstärkers verbunden ist, wobei dem Gegenkopplungskondensator des integral beschalteten Operationsverstärkers ein elektronischer Analogschalter paralle: geschaltet ist, und daß der invertierende Eingang eines als Koz parator arbeitenden Operationsverstärkvrs,vorzugsweise mit FET-Eingängen, mit dem Ausgang des integral beschalteten Operation verstärkers verbunden ist und der nichtinvertierende Eingang an dem nichtinvertierenden Eingang des integral beschalteten Operationsverstärkers angeschlossen ist.The advantage is that of the two provided in the analog circuit, four-stage electronic analog switches, one with a constant current source connected, and the other at the non-inverting input as a proportional amplifier connected operational amplifier is, with the constant current source and the proportionally wired operational amplifiers simultaneously via the two four-stage electronic analog switches one after the other to a reference resistor, to the temperature sensor in the supply line, to a series connection of the reference resistor and a second reference resistor, to the reference resistor, to the temperature sensor in the return line and to the series connection of the two reference resistors can be connected and the reference resistor, as well as the series connection of the two Reference resistors and each temperature sensor with a connection with zero potential is connected, and that the output of the proportionally wired operational amplifier on the one hand via another electronic analog switch with the non-inverting one Input of an integrally wired operational amplifier, especially with FET inputs, to which a capacitor, in particular a reference capacitor, is connected to zero potential and on the other hand with the resistor connected to the inverting input of the integrally wired operational amplifier is connected, the negative feedback capacitor of the integrally wired operational amplifier is an electronic analog switch parallel: is connected, and that the inverting input as a Koz parator working operational amplifiers, preferably with FET inputs, to the output of the integrally wired operation amplifier is connected and the non-inverting input to the non-inverting input of the integrally wired Operational amplifier is connected.

Dadurch erspart man sich den sonst üblichen Offset-Spannungsabgleich und weiters ist auch bei allen Messungen das Bezugspotential gleich groß. Es werden somit Fehlerquellen, wie die Offset-Spannung der Operationsverstärker, Schwankungen der Versorgungsspannung und der Umgebungstemperatur weitgehendst kompensiert. Dadurch sind die Forderungen an die Genauigkeit und Stabilität der Operationsverstärker gering.This saves the usual offset voltage adjustment and the reference potential is also the same for all measurements. It will thus sources of error, such as the offset voltage of the operational amplifier, fluctuations the supply voltage and the ambient temperature are largely compensated. Through this are the demands on the accuracy and stability of the operational amplifier small amount.

Von Vorteil ist weiters, daß dem Taktgenerator ein Zähler, der sich in der Digitalschaltung befindet, nachgeschaltet ista welcher bis zu einem vorgewählten binären Zählwert den Referenofiderstand über die beiden vierstufigen Analogschalter einerseits an die Konstantstromquelle und andererseits an den proportional beschalteten Operationsverstärker anschließt, und daß eine Steuerlogik in der Digitalschaltung vorgesehen ist, welche mit den beiden vierstufigen Analogschaltern, dem Zähler, dem am nichtinvertierenden Eingang des Integrators angeschlossenen Analogschalter und dem in der Gegenkopplung des Integrators vorgesehenen Analogschalter verbunden ist, wobei bei Anliegen des Referenzwiderstandes über die beiden vierstufigen Analogschalter an der Konstantstromquelle und am proportional beschalteten Operationsverstärker die beiden Analogschalter geschlossen sind und daß nach Erreichen des vorgewählten binären Zählwertes des Zählers die beiden vierstufigen elektronischen Analogschalter an den Temperaturfühler in der Vorlaufleitung anschließbar sind und die beiden elektronischen Analogschalter geöffnetvsind und daß nach Erreichen eines zweiten vorgewählten binären Zählwertes des Zählers die beiden vierstufigen elektronischen Analogschalter an die Serienschaltung aus zwei Referenzwiderständen anschließbar sind, wobei ein mit der Steuerlogik und dem Taktgenerator verbundener Zweirichtungszähler in eine durch die Steuerlogik vorgewählte Richtung zu zählen beginnt und daß der Ausgang des Komparators mit der Steuerlogik verbunden ist und bei Erreichen der am Referenzkondensator anliegenden Spannung den Zweirichtungszähler stoppt und der Zähler über die Steuerlogik rücksetzbar ist, und daß die beiden vierstufigen Anaiogschalter an den Referenzwiderstand anschließbar sind und bei Erreichen des ersten vorgewählten binären Zählwertes mit dem Temperaturfühler in der Rücklaufleitung verbindbar sind, wobei die beiden elektronischen Analogschalter öffnen und daß bei Erreichen des zweiten binären Zählwertes die beiden elektronischen Analogschalter an die Serienschaltung der beiden Referenzwiderstände anschließbar sind und der Zweirichtungszähler in die entgegengesetzte Richtung den Zählvorgang beginnt, wobei nach Erreichen,des ersten Zählerstandes des Zweirichtungszählers die nachfolgenden Impulse einer Aufbereitungsschaltung mit nachgeschalteter Digitalanzeige für die Wärmemenge zuführbar sind und daß nach Erreichen der am Referenzkondensator anliegenden Spannung der Komparator kippt und die mit dessen Ausgang verbundene Steuerlogik den Zähler, den Zweirichtungszähler und das Flip-Flop rücksetzt, wodurch der Taktgenerator stoppbar und die Versorgungsspannung von der Analogschaltung trennbar ist. Dadurch ist die Digitalschaltung einfach und kostengünstig in der Herstellung.Another advantage is that the clock generator has a counter that is located in the digital circuit, followed by a which up to a preselected binary counter value the reference resistance via the two four-stage analog switches on the one hand to the constant current source and on the other hand to the proportionally wired Operational amplifier connects, and that a control logic in the digital circuit is provided, which is connected to the two four-stage analog switches, the counter, the analog switch connected to the non-inverting input of the integrator and connected to the analog switch provided in the negative feedback of the integrator when the reference resistance is applied via the two four-stage analog switches at the constant current source and at the proportionally wired operational amplifier the two analog switches are closed and that after reaching the preselected binary counter value of the counter the two four-stage electronic analog switches can be connected to the temperature sensor in the flow line and the two electronic Analog switches are open and that after reaching a second preselected binary Counter value of the counter on the two four-stage electronic analog switches the series circuit of two reference resistors can be connected, one with the control logic and the clock generator connected bidirectional counter in a direction preselected by the control logic begins to count and that the output of the comparator is connected to the control logic and when it reaches the reference capacitor applied voltage stops the bidirectional counter and the counter via the control logic is resettable, and that the two four-stage analog switches to the reference resistor can be connected and when the first preselected binary counter value is reached with the temperature sensor in the return line can be connected, the two electronic Open the analog switch and that when the second binary count is reached, the two electronic analog switch to the series connection of the two reference resistors can be connected and the bidirectional counter in the opposite direction Counting begins, after reaching the first count of the bidirectional counter the subsequent impulses of a processing circuit with a downstream digital display for the amount of heat can be supplied and that after reaching the reference capacitor applied voltage the comparator flips and the voltage connected to its output Control logic resets the counter, the bidirectional counter and the flip-flop, whereby the clock generator can be stopped and the supply voltage can be separated from the analog circuit is. This makes the digital circuit simple and inexpensive to manufacture.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist ein weiterer Zähler vorgesehen, welcher von den der Aufbereitungsschaltung für die Digitalanzeige zuführbaren Impulsen des Zweirichtungszählers startbar ist und nach Erreichen eines vorgewählten Zählwerts einem der beiden Referenzwiderstände einen Widerstand über einen elektronischen Analogschalter parallel schaltet und bei Erreichen eines zweiten vorgewählten Zählwertes einen weiteren Widerstand ebenfalls über einen elektronischen Analogschalter dem letztgenannten parallel schaltet. Der Zähler, sowie die Widerstände sind zur Korrektur des Meßwertes erforderlich um die vom Eichamt vorgegebenen Fehlergrenzen einzuhalten.According to one embodiment of the invention, a further counter is provided, which of the pulses that can be fed to the processing circuit for the digital display of the bidirectional counter can be started and after reaching a preselected count one of the two reference resistors a resistor via an electronic one Analog switch switches in parallel and when a second preselected count value is reached another resistor also via an electronic analog switch the latter switched in parallel. The counter, as well as the resistors are required to correct the measured value by the error limits specified by the calibration office to be observed.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der Widerstandswert des einen Referenzwaderstandes größer oder gleich groß wie der maximale Widerstandswert des Temperaturfühlers in der Vorlaufleitung, Dadurch ist gewährleistet, daß der Integrator während der Integrationsphase nur in positiver Richtung, in Bezug auf die Referenzspannung am Referenzkondensator, integriert.According to a development of the invention, the resistance value is a reference resistance greater than or equal to the maximum resistance value of the temperature sensor in the flow line, this ensures that the Integrator only in positive direction during the integration phase, with respect to the reference voltage on the reference capacitor, integrated.

Eine nähere Erläuterung der Erfindung erfolgt an Hand der Zeichnungen.The invention is explained in more detail with reference to the drawings.

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Gesamtschaltung, also der Analog- und der Digitalschaltung dargestellt, Fig. 2 zeigt ein Spannungs°Zeit-Diagramm am Eingang des proportional beschalteten Operationsverstärkers und Fig. 3 ein Spannungs-Zeit-Diagramm am Ausgang des Integrators.In Fig. 1 is an embodiment of the overall circuit, so the Analog and digital circuit shown, Fig. 2 shows a voltage ° time diagram at the input of the proportionally wired operational amplifier and FIG. 3 shows a voltage-time diagram at the output of the integrator.

GemSh der Fig. 1 sind die beiden Temperaturfühler 1, 2 dargestellt, welche PTC- oder NTC-Widerstände sein können und von denen jener in der Vorlaufleitung mit 1 und jener in der Riicklaufleitung mit 2 bezeichnet ist. Beide temperaturabhängigen Widerstände 1' 2 sind in Serie miteinander verbunden, wobei die Verbindung an Masse 3 angeschlossen ist, welche Null-Potential aufweist. Die Serienschaltung der beiden temperaturabhängigen Widerstände 1, 2ist einerseits an zwei Anschlüsse 4, 5 eines vierstufigen elektronischen Analogschalters 6, und andererseits über Dioden 7, 8 an zwei Anschlnsse 9, 10 eines weiteren vierstufigen elektronischen Analogschalters 11 angeschlossen. Die beiden elektronischen Analogschalter 6 und 11, welche auch Multiplexer genannt werden, werden gleichzeitig von Digitaleingängen 12 gesteuert.According to Fig. 1, the two temperature sensors 1, 2 are shown, which PTC or NTC resistors can be and of which those in the flow line with 1 and that in the return line with 2 is designated. Both temperature dependent Resistors 1 '2 are connected in series with the connection to ground 3 is connected, which has zero potential. The series connection of the two temperature-dependent resistors 1, 2 is on the one hand to two connections 4, 5 one four-stage electronic analog switch 6, and on the other hand via diodes 7, 8 to two connections 9, 10 of a further four-stage electronic analog switch 11 connected. The two electronic analog switches 6 and 11, which one too Multiplexers are called, are controlled by digital inputs 12 at the same time.

Ein Anschluß 13 des elektronischen Analogschalters 6 ist mit zwei Anschlüssen 14, 15 des weiteren elektronischen Analogschalters 11 verbunden, wobei alle drei Anschlüsse 13, 14 und 15 an eine,mit Masse 3 verbundene:, Serienschaltung aus zwei Widerständen 16, 17 angeschlossen sind. Dem Widerstand 16 sind zwei Serienschaltungen aus je einem Widerstand 18 bzw. 19 und je einem elektronischen Analogschalter 20 bzw. 21 parallel geschaltet. Weiters ist der Anschluß 22 des vierstufigen elektronischen Analogschalters 6 an die Verbindung der beiden Widerstände 16, 17 angeschlossen.One terminal 13 of the analog electronic switch 6 is two Connections 14, 15 of the further electronic analog switch 11 connected, wherein all three connections 13, 14 and 15 to one connected to ground 3 :, series circuit of two resistors 16, 17 are connected. The resistor 16 is made up of two series circuits each consisting of a resistor 18 or 19 and an electronic analog switch 20 each or 21 connected in parallel. Furthermore, the terminal 22 of the four-stage electronic Analog switch 6 connected to the connection of the two resistors 16, 17.

Außerdem ist der Anschluß 23 dieses Analogschalters 6 mit dem nichtinvertierenden Eingang 24 eines Operationsverstärkers 25 verbunden. Der invertierende Eingang 26 dieses Operationsverstärkers 25 ist einerseits mit einem Widerstand 27, der an Masse 3 angeschlossen ist und andererseits mit einem Widerstand 28, welcher mit dem Anschluß 29 an die positive Versorgungsspannung angeschlossen ist, verbunden. In die Verbindung vom invertierenden Eingang 26 zum Ausgang 30 des Operationsverstärkers 25 ist ein Widerstand 31 eingeschleift. Der Ausgang 30 dieses Operationsverstärkers 25 ist einerseits über einen elektronischen Schalter 32 mit dem nichtinvertierenden Eingang 33 und andererseits über einen Widerstand 34 mit dem invertierenden Eingang 35 eines nachgeschalteten Operationsverstärkers 36, welcher FET-Eingänge besitzt, verbunden. Der Operationsverstärker 36 weist in der Gegenkopplungeinen Kondensator 37 auf, welchem ein elektronischer Analogschalter 38 parallel geschaltet ist. Der Ausgang 39 dieses Operationsverstärkers 3d ist mit dem invertierenden Eingang 40 eines als Komparator arbeitenden Operationsverstärkers 41, der ebenfalls FET-Eingänge besitzt, verbunden und der nichtinvertierende Eingang 42 ist an den nichtinvertierenden Eingang 33 des Operationsverstärkers 36 angeschlossen. Weiters ist am nichtinvertierenden Eingang 33 des Operationsverstärkers 36 ein Kondensator 43 gegen Masse 3 geschaltet.In addition, the connection 23 of this analog switch 6 is connected to the non-inverting one Input 24 of an operational amplifier 25 connected. The inverting input 26 this operational amplifier 25 is on the one hand with a resistor 27, which is connected to ground 3 is connected and on the other hand with a resistor 28 which is connected to the terminal 29 is connected to the positive supply voltage. In the connection from the inverting input 26 to the output 30 of the operational amplifier 25 is a Resistor 31 looped in. The output 30 of this operational amplifier 25 is on the one hand via an electronic switch 32 with the non-inverting input 33 and on the other hand via a resistor 34 to the inverting input 35 of a downstream operational amplifier 36, which has FET inputs, connected. The operational amplifier 36 has a capacitor 37 in the negative feedback, which an electronic analog switch 38 is connected in parallel. The exit 39 of this operational amplifier 3d is with the inverting input 40 as a Comparator working operational amplifier 41, which also has FET inputs, and the non-inverting input 42 is connected to the non-inverting input 33 of the operational amplifier 36 is connected. Further on is non-inverting Input 33 of operational amplifier 36, a capacitor 43 connected to ground 3.

Der Anschluß 44 des vierstufigen elektronischen Analogschalters 11 ist mit einer Konstantstromquelle 45 verbunden, die über einen elektronischen Analogschalter 46 mit der Klemme 47 verbunden ista an der die Versorgungsspannung, welche gegen Masse 3 gemessen wird, angeschlossen ist.The connection 44 of the four-stage electronic analog switch 11 is connected to a constant current source 45 via an electronic analog switch 46 is connected to terminal 47 to which the supply voltage, which is against Ground 3 is measured, is connected.

Die Digitalschaltung besteht aus einer Steuerlogik 48, an der die Digitaleingänge 12 der beiden vierstufigen elektronischen Analogschalter 6 11 angeschlossen sind.The digital circuit consists of a control logic 48 to which the Digital inputs 12 of the two four-stage electronic analog switches 6 11 connected are.

Weiters sind auch die Steuereingänge 49, 50 der beiden elektronischen Analogschalter 32, 38 sowie der Ausgang 51 des Operationsverstärkers 41 mit der Steuerlogik 48 verbunden.Furthermore, the control inputs 49, 50 of the two electronic Analog switches 32, 38 and the output 51 of the operational amplifier 41 with the Control logic 48 connected.

Ein von einem Durchflußzähler 52, welcher bei einem flüssigen Wärmetransportmedium z. B. ein Flügelradzähler ist, abgegebener Mengenimpulse, insbesondere von dessen Zählwerk, schließt kurzzeitig einen elektronischen Schalter 53, welcher an Masse 3 und an den Setzeingang 54 eines Flip-Flops 55 angeschlossen ist. Der Ausgang Q dieses Flip-Flops 55 ist einerseits mit dem Steuereingang 56 des elektronischen alogschalters 46 und andererseits mit dem Taktgenerator 57 verbunden. Dessen Ausgang 58 ist an den Clock-Eingang 59 eines 14-bit-Zählers 60, an den Clock-Eingang 61 eines Zweirichtungszählers 62 und an den Clock-Eingang 63 eines Flip-Flops 64 angeschlossen. Die beiden Zähler 60, 62 sind mit der Steuerlogik 48 verbunden und der Zweirichtungszähler 62 ist außerdem noch an das Flip-Flop 64 angeschlossen. Diesem ist eine Aufbereitungsschaltung 65, nachgeschaltet, die mit einer Digitalanzeige 66, welche die verbrauchte Wärmemenge anzeigt, verbunden ist. Der Ausgang 67 des Flip-Flops 64 ist weiters an den Clock-Eingang 68 eines Zählers 69 angeschlossen, von dem der Ausgang 70 mit dem Steuereingang des elektronischen Analogschalters 20 und der Ausgang 71 mit dem Steuereingang des elektronischen Analogschalters 21 verbunden ist. Die Steuerlogik 48 ist auch an die beiden Rücksetzeingänge 72, 73 der Flip-Flops 55, 64 und an den R5cksetzeingang 74 des Zählers 69 angeschlossen. Außerdem ist die Steuerlogik 48 mit den RAcksetzeingängen 75, 76 der Zähler 60, 62, sowie mit dem Ausgang Q des Flip-Flops 55 verbunden.One of a flow meter 52, which in the case of a liquid heat transport medium z. B. is an impeller meter, emitted quantity pulses, in particular from its Counter, briefly closes an electronic switch 53, which is connected to ground 3 and is connected to the set input 54 of a flip-flop 55. The output Q this flip-flop 55 is on the one hand with the control input 56 of the electronic analog switch 46 and, on the other hand, connected to the clock generator 57. Its exit 58 is connected to the clock input 59 of a 14-bit counter 60, to the clock input 61 a bidirectional counter 62 and connected to the clock input 63 of a flip-flop 64. The two counters 60, 62 are connected to the control logic 48 and the bidirectional counter 62 is also connected to flip-flop 64. This is a processing circuit 65, connected downstream, with a digital display 66, which shows the amount of heat consumed indicates is connected. The output 67 of the flip-flop 64 is also connected to the clock input 68 of a counter 69 connected, of which the output 70 with the control input of the electronic analog switch 20 and the output 71 with the control input of the electronic analog switch 21 is connected. The control logic 48 is also on the two reset inputs 72, 73 of the flip-flops 55, 64 and the reset input 74 des Counter 69 connected. In addition, the control logic is 48 with the reset inputs 75, 76 of the counters 60, 62, as well as with the output Q des Flip-flops 55 connected.

Weiters ist noch in der Digitalschaltung dieser Fig. 1 die Informationsfluß richtung der Digitalsignale mit Pfeilen eingezeichnet.Furthermore, the flow of information is still in the digital circuit of this FIG the direction of the digital signals is shown with arrows.

Die Fig. 2 und 3 zeigen je ein Spannungs-Zeit-Diagramm einer Meßphase für die Wärmemenge, wobei in Fig. 2 die Spannungen am nichtinvertierenden Eingang 24 des Operationsverstärkers 25 und in Fig. 3 die Spannungen am Ausgang 39 des Operationsverstärkers 36 dargestellt sind.FIGS. 2 and 3 each show a voltage-time diagram of a measurement phase for the amount of heat, with the voltages at the non-inverting input in FIG. 2 24 of the operational amplifier 25 and in FIG. 3 the voltages at the output 39 of the operational amplifier 36 are shown.

An Hand dieser beiden Fig. 2 und 3 wird nun die Funktion des erfindungsgemäßen Wärmemengenzählers erläutert.On the basis of these two FIGS. 2 and 3, the function of the inventive Heat meter explained.

Ein vom Zählwerk des Flügelradzählers 52 kommender Impuls schließt kurzzeitig den elektronischen Analogschalter 53, wodurch das Flip-Flop 55 gesetzt wird und der Ausgang Q von Low-Signal auf tHigh-Signaltt übergeht. Dadurch wird der Taktgenerator 57 gestartet und gleichzeitig auch der elektronische Analogschalter 46 geschlossen, wodurch die Versorgungsspannung, die an der Klemme 47 gegen Masse 3 ansteht, an die Konstantstromquelle 45 und an die in Fig. 1 nicht dargestellten Anschlüsse für die Versorgungsspannung der Operationsverstärker 25, 36, 41 angeschlossen wird.A pulse coming from the counter of the impeller counter 52 closes briefly the electronic analog switch 53, whereby the flip-flop 55 is set and output Q changes from a low signal to a high signal. This will the clock generator 57 started and at the same time also the electronic analog switch 46 closed, whereby the supply voltage applied to terminal 47 to ground 3 is pending, to the constant current source 45 and to those not shown in FIG Connections for the supply voltage of the operational amplifiers 25, 36, 41 are connected will.

Über den Taktgenerator 57 wird der 14-bit-Zähler 60 gestartet, wobei beim Startvorgang die beiden vierstufigen elektronischen Analogschalter 6, 11 durch die Steuerlogik 48 an den Widerstand 17 angeschlossen werden. Weiters werden auch die beiden elektronischen Analogschalter 32, 38 durch die Steuerlogik 48 geschlossen. Dadurch ist der Spannungswert j7 an den beiden Eingängen 40, 42 des als Komparator arbeitenden Operationsverstärkers 41 gleich groß.The 14-bit counter 60 is started via the clock generator 57, with the two four-stage electronic analog switches 6, 11 through during the start-up process the control logic 48 can be connected to the resistor 17. Furthermore will also the two electronic analog switches 32, 38 closed by the control logic 48. As a result, the voltage value j7 at the two inputs 40, 42 of the is used as a comparator working operational amplifier 41 is the same size.

Der Kondensator 43 am Eingang des Operationsverstärkers 36 wird während dieser ersten Meßphase, welche "Auto-Zero-Phase" 78 genannt wird, aufgeladen und behält aufgrund der FET-Eingänge 33, 42 der Operationsverstärker 36, 41 seine Ladung für die nachfolgenden Meßphasen bei.The capacitor 43 at the input of the operational amplifier 36 is during this first measuring phase, which is called "auto-zero phase" 78, charged and Due to the FET inputs 33, 42, the operational amplifier 36, 41 retains its charge for the following measuring phases.

Nach Erreichen des Zählerstandes 4096 des Zählers 60 werden die beiden vierstufigen elektronischen Analogschalter 6, 11 an den PTC-lstiderstand 1 in der Vorlaufleitung gelegt, wodurch dieser mit einem von der Konstantstromquelle 45 abgegebenen Strom beaufschlagt wird. Weiters werden bei diesem Zählerstand auch die beiden elektronischen Analogschalter 32, 38 von der Steuerlogik aus geöffnet.After the count has reached 4096 of the counter 60, the two four-stage electronic analog switch 6, 11 to the PTC lstiderstand 1 in the Flow line laid, whereby this with one output from the constant current source 45 Electricity is applied. In addition, the two electronic Analog switches 32, 38 opened by the control logic.

Da der Widerstand 172 insbesondere der Referenzwiderstand, immer einen größeren Widerstandswert als der PTC-Widerstand 1 in der Vorlaufleitung aufweist, ist die Spannung 79, während der nAuto-Zero-Phase" 78, am Eingang 24 des Operationsverstärkers 25 grbßer als die Spannung 80 an diesem Punkt während der nachfolgenden Meßphase, welche "Integrations-Phase"8 1 genannt wird.Since the resistor 172 in particular the reference resistor, always one has a higher resistance value than the PTC resistor 1 in the flow line, is the voltage 79, during the nAuto-Zero phase "78, at the input 24 of the operational amplifier 25 greater than the voltage 80 at this point during the subsequent measurement phase, which "integration phase" 8 1 is called.

Dadurch steigt die Spannung 82 am Ausgang 39 des Integrators 36 in positiver Richtung an, d.h. der Integrator 36 integriert in positiver Richtung, wobei am Beginn dieser Meßphase der Ausgang 51 des Komparators 41, welcher mit der Steuerlogik 48 verbunden ist, von "High-Signalt' auf "Low-Signalt' wechselt.This increases the voltage 82 at the output 39 of the integrator 36 in positive direction, i.e. the integrator 36 integrates in positive direction, wherein at the beginning of this measuring phase, the output 51 of the comparator 41, which with the Control logic 48 is connected, from "high signal" to "low signal" changes.

Bei Erreichen des Zählerstandes 8192 werden die beiden vierstufigen elektronischen Analogschalter 6, 11 von der Steuerlogik 48 aus an die Serienschaltung der beiden Widerstände 16, 17 angeschlossen. Da nun die Spannung 83 am Eingang 24 des Operationsverstärkers 25 größer, als während der "Auto-Zero-Phase" 78 ist, beginnt der Inte-.When the count reaches 8192, the two four-stage electronic analog switches 6, 11 from the control logic 48 to the series circuit of the two resistors 16, 17 connected. Since the voltage 83 at the input 24 of the operational amplifier 25 is greater than during the "auto-zero phase" 78 begins the inte-.

grator 36 abwärts zu integrieren. Am Beginn dieser sogenannten Deintegrations-Phasei' 84 wird der Zweirichtungszähler 62 von der Steuerlogik 48 freigegeben und beginnt von Null aus abwärts zu zählen, wobei die Taktimpulse vom Taktgenerator 57 kommen. Erreicht die Ausgangsspannung des Integrators 36 die Bezugsspannung 77 am Kondensator 43 so wechselt der Ausgang 51 des Komparators 41 von t'Low-Signal" auf ttHigh-Signalt. Dadurch stoppt die Steuerlogik 48 den Zweirichtungszähler 62 und den Zähler 60, welcher auch gleichzeitig rückgesetzt wird.grator 36 downwards. At the beginning of this so-called Deintegration phase 84, the bidirectional counter 62 is enabled by the control logic 48 and begins counting down from zero, the clock pulses coming from the clock generator 57. When the output voltage of the integrator 36 reaches the reference voltage 77 on the capacitor 43 the output 51 of the comparator 41 changes from t'Low signal "to ttHigh signal. As a result, the control logic 48 stops the bidirectional counter 62 and the counter 60, which is also reset at the same time.

Da nur die Differenz der Wärmemenge in der Vorlaufleitung und jener in der Rücklaufleitung ein Maß für die verbrauchte Wärmemenge ist, beginnt nun eine zweite "Auto-Zero-Phase 85, wobei die Spannung 86 am Eingang 24 des Operationsverstärkers 25 jener in der ersten "Auto-Zero-Phase 78 entspricht. Somit ist auch die Ladespannung 87 für den Kondensator 43 gleich jener in der ersten tAuto-Zero-Phase" 78.There is only the difference in the amount of heat in the flow line and that If there is a measure of the amount of heat consumed in the return line, one now begins second "auto-zero phase 85, the voltage 86 at the input 24 of the operational amplifier 25 corresponds to that in the first "auto-zero phase 78". Thus, the charging voltage 87 for the capacitor 43 is the same as that in the first tAuto-Zero phase "78.

Nach Erreichen des Zählerstandes 4096 des Zählers 60 beginnt die zweite "Integrations-Phase" 88, hierbei werden die beiden vierstufigen elektronischen Analogschalter 6, 11 von der Steuerlogik 48 an den PTC-Widerstand 2 in der RUcklaufleitung angeschlossen. Da der Wert dieses PTC-Widerstandes 2 kleiner ist, als der des PTC-Widerstandes 1 in der Vorlaufleitung, ist auch die Spannung 89 am Eingang 24 des Operationsverstärkers 25 kleiner, wodurch jedoch der Integrator mit einer größeren Steilheit 90 in positiver Richtung integriert.After the counter reading of 4096 has been reached, the second begins "Integration phase" 88, here the two four-stage electronic analog switches 6, 11 connected by the control logic 48 to the PTC resistor 2 in the return line. Since the value of this PTC resistor 2 is smaller than that of the PTC resistor 1 in the feed line is also the voltage 89 at the input 24 of the operational amplifier 25 smaller, whereby the integrator with a larger slope 90 is more positive Integrated direction.

Ist der zweite binäre Zählerwert von 8192 erreicht, beginnt die zweite tDeintegrations-Phase" 91» wobcidie beiden elektronischen Analogschalter 6, 11 an die Serienschaltung der beiden Widerstände 16, 17 geschaltet werden.When the second binary counter value of 8192 is reached, the second begins The integration phase "91" starts the two electronic analog switches 6, 11 the series connection of the two resistors 16, 17 can be connected.

Weiters wird von der Steuerlogik 48 auch wieder der Zweirichtungszähler 62 freigegeben, welcher nun vom letzten Zählerwert aufwärts zählt. Da die Steilheit 90 der zweiten "Integrationo-Ph.aeew'R8 größer ist also bei der erten"ntegrations-Phase" 81,jedoch die Integrationszeit gleich bleibt und die Steilheit der beiden "Deintegrations-Phasen" 84 und 91 durch die Widerstände 16, 17 bestimmt ist und auch gleich bleibt, ist somit die Zeit der zweiten nDeintegrations-PhaseX 91 größer, wodurch der Zweirichtungszähler 62 den Zählwert Null in positiver Zählrichtung durchschreitet. Bei Überschreiten von Null gibt der Zweirichtungszähler 62 einen Impuls an den Setzeingang des Flip-Flops 64 ab, wodurch die Taktimpulse des Taktgenerators 57 an den Ausgang 67 des Flip-Flops 64 gelangen und weiters auch an die Aufbereitungsschaltung 65, die die nachfolgende Digitalanzeige 66 zur Anzeige der Wärmemenge ansteuert. Es wird also nach jeder Messung die vom Ende der letzten Messung bis zum Beginn der jetzigen Messung verbrauchte Wärmemenge zum letzten Zählerstand dazuaddiert.Furthermore, the two-way counter is also used again by the control logic 48 62 released, which now counts up from the last counter value. Because the steepness 90 of the second "Integrationo-Ph.aeew'R8 is bigger with the erten "integration phase" 81, but the integration time and the slope remain the same of the two "disintegration phases" 84 and 91 are determined by the resistors 16, 17 is and remains the same, is therefore the time of the second n-integration phaseX 91 larger, whereby the bidirectional counter 62 counts zero in the positive counting direction strides through. If zero is exceeded, the bidirectional counter 62 is one Pulse to the set input of the flip-flop 64, whereby the clock pulses of the clock generator 57 to the output 67 of the flip-flop 64 and also to the processing circuit 65, which controls the following digital display 66 to display the amount of heat. So after each measurement it will be the one from the end of the last measurement to the beginning The amount of heat consumed from the current measurement is added to the last meter reading.

Weiters wird vom Ausgang 67 des Flip-Flops 64 auch der Zähler 69 gestartet, welcher beim Zählstand 256 den elektronischen Schalter 20 schließt, wodurch dem Widerstand 16 der Widerstand 18 parallel geschaltet wird. Dadurch verringert sich die Eingangsspannung am Operationsverstärker 25 und auch die Steilheit 92 der nDeintegrations-Phasen 91. Sollte beim Zählstand 1024 des Zählers 69 die Ausgangsspannung des Integrators 36 noch nicht die Ladespannung bzw. die Bezugsspannung 87 erreicht haben, schließt das Signal am Ausgang 71 des Zählers 69 den elektronischen Analogschalter .21, wodurch der Widerstand 19 dem Widerstand 18 parallel geschaltet wird. Dadurch verringert sich die Steilheit 92 der tDeintegrations-Phaset 91 noch einmal. Diese beiden Korrekturen sind notwendig, da der Zusammenhang zwischen dem Widerstand der Temperaturfühler 1 und 2 und der Tempratur', sowie zwischen Masse und Volumen des Wärmetransportmediums bei verschiedenen Temperaturen nicht linear ist. Es wurde also bei linearer Messung der Widerstandsdifferenz ein unzulässiger Fehler der Wärmemenge entstehen.Furthermore, the output 67 of the flip-flop 64 also starts the counter 69, which at the count 256 closes the electronic switch 20, whereby the Resistor 16 the resistor 18 is connected in parallel. This will decrease the input voltage at the operational amplifier 25 and also the slope 92 of the n-integration phases 91. Should when the count 1024 of the counter 69 the output voltage of the integrator 36 have not yet reached the charging voltage or the reference voltage 87, closes the signal at the output 71 of the counter 69 the electronic analog switch .21, whereby the resistor 19 is connected in parallel to the resistor 18. This reduces the slope 92 of the integration phase 91 is repeated again. These two fixes are necessary because of the relationship between the resistance of the temperature sensor 1 and 2 and the temperature, as well as between the mass and volume of the heat transport medium is not linear at different temperatures. So it was with linear measurement the difference in resistance results in an impermissible error in the amount of heat.

Erreicht die Ausgangsspannung des Integrators 36 die Bezugsspannung 87 am Kondensator 43 so springt die Ausgangsspannung des Komparators 41 von Low-Signal auf "High-Signal". Dadurch setzt nun die Steuerlogik 48 die beiden Flip-Flops 55, 64, sowie den Zähler 69 zurück.When the output voltage of the integrator 36 reaches the reference voltage 87 at the capacitor 43 so the output voltage of the comparator 41 jumps from the low signal to "high signal". As a result, the control logic 48 now sets the two flip-flops 55, 64, as well as the counter 69 back.

Weiters setzt der Ausgang Q des Flip-Flops 55 den Zähler 60 und den Zweirichtungszähler 62 zurück. Da der Ausgang Q des Flip-Flops 55 von "High-Signaln auf "Low-SignalW Ubergegangen ist, wird auch der Taktgenerator 57 gestoppt und der elektronische Analogschalter 46 geöffnet, wodurch die Versorgungsspannung von der Konstant stromquelle 45 und von den Operationsverstärkern 25 36, 41 getrennt wird.Furthermore, the output Q of the flip-flop 55 sets the counter 60 and the Bidirectional counter 62 back. Since the output Q of the flip-flop 55 of "high signals has passed to "Low-SignalW", the clock generator 57 is also stopped and the electronic analog switch 46 opened, whereby the supply voltage from the Constant current source 45 and from the operational amplifiers 25 36, 41 is separated.

Der komplette Meßvorgang für die verbrauchte Wärmemenge dauert ungefähr 100 ms.The complete measurement process for the amount of heat consumed takes approximately 100 ms.

Abschließend soll noch erwähnt werden, daß an Stelle der PTC-Widerstände für die Temperaturfühler 1, 2 auch NTC-Widerstände verwendet werden könnten, wodurch die Eingangsbeschaltung der Operationsverstärker 25, 36, 41 umgekehrt werden müßte.Finally it should be mentioned that instead of the PTC resistors NTC resistors could also be used for temperature sensors 1, 2, whereby the input circuitry of the operational amplifiers 25, 36, 41 would have to be reversed.

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Claims

PATENT CLAIMS Electronic heat meter, which according to the Dual-slope principle works and the at least one temperature sensor, in particular PTC resistor in the flow and return lines of a heating system, which liquid or gaseous substances used as a heat transport medium, characterized in that that a flow meter (52) is provided, the counter of which is preselected according to a The flow rate of the heat transport medium emits an impulse that creates a storage tank, in particular a flip-flop (55) is set, whereby an analog circuit is connected to a supply voltage can be connected and a clock generator (57) puts into operation, which with a Digital circuit connected to the electronic analog switch (6, 11, 32, 38) controls in the analog circuit, these two simultaneously controllable, in particular has four-stage electronic analog switches (6, 11) with reference resistors (16, 17, 18, 19) and the temperature sensors (1, 2) can be connected.

2. Electronic heat meter according to claim 1, characterized in that that of the two four-stage electronic ones provided in the analog circuit Analog switches.

(6, 11), one connected to a constant current source (45), and the other at the non-inverting input (24) one as a proportional amplifier connected operational amplifier (25), the constant current source (45) and the proportionally wired operational amplifier (25) simultaneously via the two four-stage electronic analog switches (6, 11), one after the other to one Reference resistance (17) to the temperature sensor (1) in the flow line, to a series circuit made up of the reference resistor (17) and a second reference resistor (16), to the reference resistor (17), to the temperature sensor (2) in the return line and can be connected to the series circuit comprising the two reference resistors (16, 17) and the reference resistor (17), as well as the series connection of the two reference resistors (16, 17) and each temperature sensor (1, 2) with a connection with zero potential (3) is connected, and that the output (30) of the proportionally wired operational amplifier (25) on the one hand via a further electronic analog switch (32) with the non-inverting one Input (33) of an integrally wired operational amplifier (36), in particular with FET inputs, on which a capacitor (43) in particular a reference capacitor against Zero potential (3) is connected, and on the other hand with that at the inverting Input (35) connected resistor (34) of the integrally wired operational amplifier (36) is connected, the negative feedback capacitor (37) of the integrally wired Operational amplifier (36) an electronic analog switch (38) connected in parallel is, and that the inverting input (40) of an operational amplifier working as a comparator (41), preferably with FET inputs, with the output (39) of the integrally wired Operational amplifier (36) is connected and the non-inverting input (42) at the non-inverting input (33) of the integrally wired operational amplifier (36) is connected.

3e electronic heat meter according to claim 2, characterized in that, that the clock generator (57) has a counter (60) which is located in the digital circuit is downstream, which is up to a preselected binary count the reference resistor (17) via the two four-stage analog switches (6, 11) on the one hand to the constant current source (45) and on the other hand to the proportional connected operational amplifier (25) closes, and that a control logic (48) in The digital circuit rovgæehen is the one with the two four-stage analog switches (6, 11), the counter (60), the one at the non-inverting input (33) of the integrator connected analog switch (32) and the one in the negative feedback of the integrator provided analog switch (38) is connected, wherein when the reference resistance is applied (17) via the two four-stage analog switches (6, 11) on the constant current source (45) and the two analog switches on the proportionally wired operational amplifier (25) (32, 38) are closed and that after reaching the preselected binary count of the counter (60) the two four-stage electronic analog switches (6, 11) the temperature sensor (1) can be connected in the flow line and the two electronic analog switches (32, 38) are open and that after reaching a second preselected binary count of the counter (60) the two four-stage electronic analog switch (6, 11) to the series connection of two reference resistors (16, 17) can be connected, one with the control logic (48) and the clock generator (57) connected bidirectional counter (62) into one preselected by the control logic (48) Direction begins to count and that the output (51) of the Xomparator (41) with the Control logic (48) is connected and when the reference capacitor (43) is reached applied voltage the bidirectional counter (62) stops and the counter (60) over the control logic (48) can be reset, and that the two four-stage analog switches (6, 11) can be connected to the reference resistor (17) and at Reaching the first preselected binary count value with the temperature sensor (2) can be connected in the return line, the two electronic analog switches (32, 38) open and that when the second binary count is reached, the two electronic analog switch (6, 11) to the series connection of the two reference resistors (16., 17) can be connected and the bidirectional counter (62) in the opposite one Direction the counting process begins after reaching the first count of the bidirectional counter (62) the subsequent pulses of a processing circuit (65) with a downstream digital display (66) for the amount of heat can be supplied and that after reaching the voltage applied to the reference capacitor (43) the Comparator (41) tilts and the control logic (48) connected to its output (51) resets the counter (60), the bidirectional counter (62) and the flip-flop (55), whereby the clock generator (57) can be stopped and the supply voltage from the analog circuit is separable.

4. Electronic heat meter according to claim 3, characterized in that that a further counter (69) is provided which one of the processing circuit (65) for the digital display (66) feedable pulses of the bidirectional counter (62) can be started and after reaching a preselected count value one of the two reference resistors (16) a resistor (18) via an electronic analog switch (20) in parallel switches and when a second preselected count value is reached, another Resistance (19) also via an electronic analog switch (21) to the latter switched in parallel.

5. Electronic heat meter according to at least one of the claims 2 to 4, characterized in that the resistance value of a reference resistor (17) greater than or equal to the maximum resistance value of the temperature sensor (1) is in the supply line.