DE4105283A1 - Durchfluss-messgeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Durchfluß-Meßgerät der im Ober­ begriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

In Haushalt und Industrie sind Durchfluß-Meßgeräte in Ge­ stalt von Gasmessern in großer Zahl im Einsatz. Darüberhin­ aus gibt es für eine Vielzahl von Anwendungsfällen in Indu­ strie und Forschung Durchfluß-Meßgeräte zur Erfassung der Durchsatzmenge von sowohl Flüssigkeiten wie auch Gasen. Diese bekannten Durchfluß-Meßgeräte sind nahezu ausnahmslos mechanisch aufgebaut, und als Fühler zum Erfassen der Durchflußmenge des Fluids kommen in erster Linie Flügel­ räder zum Einsatz, und im Haushalt sind es überwiegend Bal­ gengaszähler, die zur Ermittlung des von den Gaswerken ge­ lieferten Heizgases verwendet werden.

Die Ankopplung des Fühlers oder Gebers an das Zählwerk er­ folgt bei Gaszählern aus Dichtigkeitsproblemen und wegen des erforderlichen Explosionsschutzes über eine Magnetkopp­ lung.

Die bekannten mechanisch arbeitenden Durchfluß-Meßgeräte weisen den Nachteil auf, daß sie auf Temperaturänderungen des Meßgases reagieren, d. h. diese Meßgeräte messen die mit Temperaturänderungen verbundene Volumenänderungen des Gases mit. Für den Verbraucher bedeutet dies, daß er ab­ hängig von der bei ihm vorherrschenden Gastemperatur für gleiche Heizwerte unterschiedliche Gasvolumina verheizen muß, und deshalb mit Kosten belastet wird, die aus­ schließlich von einer Temperaturänderung des angelieferten Gases verursucht und damit durch nichts gerechtfertigt sind. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß die Gaswerke Ferngas einkaufen, dessen Volumen und Kosten auf 15 Grad Celsius bezogen sind. Demgegenüber hat es sich in der Pra­ xis gezeigt, daß bei den Ablesestationen der Abnehmer, die zumeist in der Nähe des Heizungskellers untergebracht sind, höhere Umgebungstemperaturen herrschen als 15 Grad Celsius. Experten geben Volumenschwankungen, die beim Abnehmer auf­ grund höherer Gastemperatur auftreten, mit bis zu 10% an.

Temperaturkompensierte Durchfluß-Meßgeräte der eingangs ge­ nannten Art sind zwar bereits seit langem bekannt, konnten sich jedoch aufgrund ihrer wenig zuverlässigen Arbeitsweise nicht durchsetzen. Temperatur- und sogar druckkompensierte Durchfluß-Meßgeräte sind beispielsweise in dem Übersichts­ artikel "Druck- und Temperaturberichtigung für Durch­ fluß-Meßgeräte", Archiv für Technisches Messen (ATN), V 1245-2, Mai 1934 beschrieben. Das Durchfluß-Meßgerät der eingangs genannten Art ist in dieser Druckschrift im Kapi­ tel "Kontaktgabeverfahren" beschrieben. Die Auswerteschalt­ ung dieses bekannten Meßgerätes ist der Zeit entsprechend elektromechanisch ausgelegt und, wie bereits ausgeführt, bezüglich seiner Kompensationswirkung nur mäßig zuverläs­ sig, weshalb sich dieses temperaturkompensierte Meßgerät in der Praxis auch nicht durchsetzen konnte.

Angesichts dieses Standes der Technik liegt der vorliegen­ den Erfindung das Ziel zugrunde, ein praxistaugliches, tem­ peraturkompensiertes Durchfluß-Meßgerät zu schaffen, das gegebenenfalls auch mit einfachen Mitteln eine Druckkompen­ sation zuläßt.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, das in Rede stehende Durchfluß-Meßgerät insbesondere für einen Einsatz betriebssicher auszugestalten, der eine zu­ verlässige und manipulationssichere Langzeitregistrierung der Durchflußmenge gewährleistet, wie sie beispielsweise für Gaszähler gefordert ist.

Wenn nachfolgend von "Gaszählern" die Rede ist, so nur aus Gründen der Anschaulichkeit. Die Erfindung ist jedoch kei­ neswegs auf Gaszähler beschränkt. Diese stellen lediglich ein wesentliches Anwendungsgebiet der Erfindung dar. Anson­ sten ist das erfindungsgemäße Durchfluß-Meßgerät grundsätz­ lich überall mit Vorteil einsetzbar, wo es auf eine präzi­ se, temperatur- und gegebenenenfalls druckunabhängige Er­ fassung der Durchsatzmenge von Fluiden ankommt.

Erfindungsgemäß wird das genannte Ziel einer hohen Praxis­ tauglichkeit der temperaturkompensierten Durchflußerfas­ sung dadurch gelöst, daß anstelle der bekannten elektrome­ chanischen Auswerteschaltung eine prozeßrechnergesteuerte Auswerteschaltung zum Einsatz kommt. Eine derartige, mit modernen integrierten Schaltungen aufgebaute, und grund­ sätzlich in unterschiedlichster Weise realisierbare Auswer­ teschaltung weist außerdem den großen Vorteil auf, daß sie eine Vielzahl von Daten liefert, die neben einer Erfassung der Durchflußmenge eines Fluids problemlos auch weitere An­ zeigen liefert, und außerdem die unterschiedlichsten Steue­ rungen externer Geräte sowie umgekehrt eine externe Steue­ rung der Auswerteschaltung ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird das weitere Ziel einer betriebssiche­ ren Langzeitregistrierung der Durchflußmenge dadurch gelöst, daß die prozessorgesteuerte Auswerteschaltung über unterschiedliche Schaltkreise zur Sicherstellung einer kor­ rekten, eichtechnischen Belangen genügenden Durchflußer­ mittlung verfügt. In erster Linie handelt es sich dabei um einen Schaltkreis zur Überwachung eines Betriebsspannungs­ abfalles, wobei die Erfassung eines derartigen Störfalles dazu führt, daß sämtliche vor dem Störfall aktuell ermit­ telten Daten in einem nicht flüchtigen Speicher abgelegt werden, wobei als weiterer Schritt dann ein Absperrventil betätigt wird, wenn der Störfall eine vorgegebene Zeit dau­ ert und/oder ein vorgegebenes Ausmaß überschreitet. Zur späteren Feststellung sowie gegebenenfalls Beseitigung des Störfalls werden die vor dem Störfall aktuell ermittelten Daten zusammen mit Uhrzeit und Datum des Störfalls abge­ speichert.

Andererseits kann es dann, wenn der Störfall für eine zu­ verlässige Durchflußermittlung nicht relevant ist, sei es, daß dieser Störfall entsprechend kurz oder entsprechend we­ nig ausgeprägt ist, vorgesehen sein, daß der normale Betrieb unmittelbar nach Beendigung des Störfalls fortgesetzt wird, wobei die im nicht flüchtigen Speicher niedergelegten Störfallvorkommnisse, beispielsweise zu Wartungsinterval­ len, überprüft werden, um den Funktionszustand des Durch­ fluß-Meßgeräts gegebenenfalls abzuklären.

Von Bedeutung ist die Erfassung von Störfällen, einschließ­ lich eines Betriebsspannungsabfalls, sowie bei ernsten Störfällen eine Betätigung des Absperrventils auch mit Hin­ blick auf die Manipulationssicherheit des Durchfluß-Meßge­ rätes, vor allem eines als Haushaltsgaszähler eingesetzten Meßgerätes.

Unter dem Aspekt der Praxistauglichkeit ebenso wie unter dem Aspekt einer manipulationssicheren Langzeitregistrie­ rung sind bei der Realisierung des erfindungsgemäßen Durch­ fluß-Meßgerätes noch eine Reihe weiterer Anforderungen zu erfüllen. Diese sollen nachfolgend dargestellt werden.

Die Temperatur des zu messenden Fluids ist an einer geeig­ neten Stelle zu erfassen, welche die Meßgenauigkeit des ei­ gentlichen Durchflußfühlers, beispielsweise eines Flügelra­ des, nicht beeinflußt. Vorteilhafterweise erfolgt die Tem­ peraturerfassung auf elektronischem Wege. Bei explosiven Fluiden, wie beispielsweise Heizgas, ist der Temperatur­ fühler vorteilhafterweise direkt außen am Mantel des Gas­ leitungsrohres anzubringen. Alternativ hierzu kann er je­ doch auch in das zu messende Gas oder Fluid eingeführt wer­ den, wobei die aktive, temperaturempfindliche Fühlerfläche so auszulegen ist, daß ein repräsentativer Temperaturquer­ schnitt des zu messenden Fluids erfaßt wird. Aus Sicher­ heitsgründen ist auch auf die Schutzart des Tempera­ turfühlers zu achten. Ferner sollte der Temperaturfühler eine hohe Ansprechgeschwindigkeit, eine hohe Langzeit­ stabilität und eine gute Reproduzierbarkeit aufweisen. Die für die Meßwertermittlung erforderliche Dämpfung bezie­ hungsweise Mittelung der Meßwerte erfolgt dabei vorteilhaf­ terweise in der Auswerteschaltung.

In jedem Falle ist vor allem beim Einsatz des erfindungs­ gemäßen Durchfluß-Meßgerätes als Gaszähler vorteilhafter­ weise eine externe Funktionskontrolle vorzusehen.

Der Einsatz des erfindungsgemäßen Durchfluß-Meßgerätes kann in unterschiedlicher Weise erfolgen. Beispielsweise können herkömmliche Durchflußmesser durch den erfindungsgemäßen ersetzt werden, wobei der Durchflußgeber des ursprüngli­ chen Gerätes weiterverwendet wird. In diesem Falle ist vor­ teilhafterweise ein zusätzlicher Initiator an der Antriebs­ achse des mechanischen Zählwerks des herkömmlichen Gasmes­ sers anzubringen, wodurch Impulse generiert werden, die von einer nachgeschalteten Elektronik ausgewertet werden. Bei geeigneter Bauform des ursprünglich vorhandenen mechani­ schen Zählers kann der Initiator auch entfallen, und die Elektronik des erfindungsgemäßen Meßgerätes kann direkt, sozusagen "huckepack", am ursprünglich vorhandenen Gasmes­ ser angebracht werden. Als Initiator-Sensorsystem sind grundsätzlich alle gängigen Sensoren verwendbar, nämlich optische, magnetische, induktive usw.

Selbstverständlich eignet sich das erfindungsgemäße Durch­ fluß-Meßgerät nicht nur zur Aufwertung eines bisher vorhan­ denen Durchflußmessers. Wird das erfindungsgemäße Meßgerät als Ersatz für ein bisheriges verwendet, so ist vorteilhaf­ terweise zur Erfassung der Durchflußmenge, anstelle eines mechanischen Durchflußfühlers, ein rein elektronisch arbei­ tender Fühler zu verwenden.

Das vorstehend beschriebene Störfall-Management kann in vorteilhafter Weise erweitert werden durch die Verwendung einer Pufferbatterie zur Überbrückung eines Betriebsspan­ nungsabfalls. Vorzugsweise wird als Pufferbatterie ein Ak­ kumulator eingesetzt, der über das Netz automatisch aufge­ laden wird, wenn er nicht im Einsatz ist. Gemäß einer be­ sonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, den Akkumulator über eine Ladeschaltung aufzu­ laden, die mit elektrischer Energie versorgt wird, welche durch einen mechanisch-elektrischen Wandler aus der Bewe­ gung des mechanischen Durchflußfühlers gewonnen wird, so­ fern ein solcher zum Einsatz gelangt. In diesem Fall läßt sich auch in besonders energiesparender Weise die Betriebs­ spannung für die Aufbereitungsschaltung von der Bewegung des Durchflußfühlers ableiten, und zwar mit Hilfe einer Aufbereitungsschaltung, die an den mechanisch-elektrischen Wandler angeschlossen ist. Letzerer kann in unterschiedli­ cher Weise realisiert sein, beispielsweise in Gestalt eines Elektromagneten, in welchem aufgrund der Durchflußgeberbe­ wegung eine Spannung induziert wird.

Alternativ hierzu kann die Spannungsversorgung für die Auf­ bereitungsschaltung über eine Langzeit-Batterie, wie bei­ spielsweise eine Lithium-Zelle erfolgen. Vorteilhaft ist der Einsatz einer solchen Langzeit-Batterie vor allem beim Einsatz des Durchfluß-Meßgeräts als Heizgaszähler, weil mit einer derartigen Langzeitbatterie, die lediglich in Mehr­ jahresintervallen gewechselt werden muß, dem Eichgesetz Genüge getan wird.

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen zur Sicherstellung einer korrekten, eichtechnischen Belangen genügenden Durchflußer­ mittlung, vor allem einer entsprechenden manipulationssi­ cheren Langzeitregistrierung, umfassen die Auswerteschalt­ ung vorteilhafterweise einen Schaltkreis zur Erfassung ei­ nes nicht ordnungsgemäßen Funktionsablaufs des Arbeitspro­ gramms der Auswerteschaltung, der bei Auftreten einer Störung das in einem Speicher abgelegte Arbeitsprogramm erneut startet.

Um die ermittelte Durchflußmenge auch mit Bezug auf den Fluiddruck kompensieren zu können, ist vorteilhafterweise ein Drucksensor vorgesehen, dessen Ausgangssignal in die Auswerteschaltung zusätzlich zu den Ausgangssignalen des Temperaturfühlers eingespeist werden.

Zu einer hohen Betriebssicherheit trägt bei der Messung ex­ plosiver Fluide vorteilhafterweise der Einsatz von Sicher­ heitsbarrieren bei, die zwischen der Auswerteschaltung und dem Temperatur- und gegebenenfalls Druckfühler angeordnet sind.

Wie aus Vorstehendem deutlich wird, eignet sich das erfin­ dungsgemäße Durchfluß-Meßgerät besonders gut als Gaszähler in Haushalten, und zwar nicht nur aufgrund der hohen Be­ triebssicherheit sowie der Möglichkeit einer manipulations­ sicheren Langzeitregistrierung der Durchflußmenge, sondern auch deshalb, weil das prozessorgesteuerte Gerät ein beque­ mes Auslesen der Meßwerte gewährleistet, und zwar gegebe­ nenfalls auch über eine Datenfernleitung, so daß die bisher üblich Ablesung durch Personal des Gaswerkes vor Ort ent­ fallen kann.

Ganz besonders auch für den Einsatz als Gaszähler ist es von Vorteil, eine Mehrzahl der vorstehend beschriebenen Meßgeräte in einem Ring mittels eines Feldbusnetzes anzu­ ordnen, an das jedes Meßgerät über eine Schnittstelle sei­ ner Auswerteschaltung angeschlossen ist. Zur Erhöhung der Manipulationssicherheit ist es dabei von Vorteil, die Schnittstelle der Auswerteschaltung über ein Paßwort abzu­ sichern. Bei diesem Einsatz der Durchfluß-Meßgeräte in ei­ nem Feldbusnetz ist es vorteilhafterweise vorgesehen, die Stromversorgung für die Auswerteschaltung über die Feldbus­ schnittstelle vorzunehmen.

Nachfolgend soll die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden; in dieser zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild des erfindungsgemäßen Durchflußgeräts und

Fig. 2 die Adaption eines herkömmlichen mechanischen Durchflußmessers an das erfindungsgemäße Durch­ fluß-Meßgerät.

Fig. 1 zeigt in schematischer Weise ein temperatur- und ge­ gebenenfalls druckkompensiertes Durchfluß-Meßgerät, welches an ein im Schnitt dargestelltes Rohrsystem angeschlossen ist, das von einem Fluid durchströmt ist, dessen Durchsatz­ menge gemessen werden soll. Das dargestellte Durchfluß-Meß­ gerät umfaßt im Kern ein elektronisches Modul 45, dessen Bauteile in Fig. 1 von einem strichpunktierten Rahmen um­ schlossen sind, sowie an dem Rohr angeschlossene Meßfühler.

Ein Durchflußmengenfühler besteht bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Durchflußaufnehmer 2, der in­ nerhalb des vom Fluid durchströmten Rohrs angeordnet ist, und von dem strömenden Fluid in Drehung versetzt wird. Die­ se Drehbewegung, die ein Maß für den Fluid-Durchsatz ist, wird durch einen mechanischen Aufnehmer 1 außerhalb des Rohres erfaßt. Alternativ hierzu kann die Erfassung auch optisch oder induktiv erfolgen, und zwar je nach Ausgestal­ tung des Durchflußaufnehmers und des Rohres im Bereich der Durchflußerfassung.

Die Drehbewegung des Aufnehmers 1 wird in elektrische Si­ gnale umgewandelt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel be­ steht der Wandler aus einer Spule 3, in welche durch die Welle des Aufnehmers 1 eine Spannung induziert wird. Die Ausgangssignale des Wandlers 3 werden einer Signalaufberei­ tungsschaltung 4 und auf einem Pfad a einer Auswerte­ schaltung zugeführt sowie in nicht mehr dargestellter Weise in eine Gleichspannung umgewandelt, die der Auswerteschal­ tung als Versorgungsspannung zugeführt wird, und die wei­ terhin an eine Ladeschaltung 5 angelegt wird.

Weiterhin ist ein Netzteil 6 vorgesehen, das dann die Span­ nungsversorgung der Auswerteschaltung übernimmt, wenn die mittels dem Wandler 3 und der Aufbereitungsschaltung gene­ rierte Versorgungsspannung nicht ausreicht, beispielsweise weil der Fluidstrom ungenügend ist. Das Netzteil 6 ist an eine externe Spannungsversorgung angeschlossen und umfaßt außerdem einen als Pufferbatterie ausgelegten Akkumulator 8. Der Akkumulator 8 übernimmt die Spannungsversorgung der Auswerteschaltung im Falle eines Ausfalls der externen Spannungsversorgung 7. Aufgeladen wird der Akkumulator im nichtaktiven Zustand, entweder durch die externe Spannungs­ versorgung 7 oder durch eine Spannung, die ihm zur Verfügung gestellt wird über die Ladeschaltung 5, die von der Aufbereitungsschaltung 4 mit Spannung versorgt wird. Am Ausgang des Netzteils 6 sowie am Ausgang der Aufbereitungs­ schaltung 4 sind in an sich bekannter Weise Pufferdioden 9 angeordnet.

Das Signal a wird einer Signalaufbereitungsschaltung 10 zu­ geführt, die neben einer Filtereinheit zur Unterdrückung von Störsignalen zwei unterschiedliche Schwellwertschalter aufweist, mit denen aus dem Eingangssignal a ein Signal a′ und a′′ erzeugt wird. Der Zweck einer doppelten Schwellen­ bildung besteht darin, daß die Betriebsspannung in jedem Fall vor dem zu zählenden Impuls vorhanden ist, damit die­ ser Impuls sicher ermittelt werden kann. Das geberpropor­ tionale Impulssignal a′ wird einem Zähler 11 zugeleitet, während das Signal a′′ als "Wake up"- bzw. "Stand by"-Si­ gnal verwendet wird, das es erlaubt bei längeren Still­ standszeiten des Durchfluß-Meßgeräts, die verbunden sind mit einem Ausbleiben von Signalen vom Durchflußaufnehmer 2, einen "Power Down"-Modus hervorzurufen, um Energie zu spa­ ren. Aus diesem "Schlafmodus" wird die Elektronik durch neu ankommende Impulse a geweckt oder alternativ hierzu durch eine geeignete Befehlseingabe über eine Tastatur 34 (Sig­ nal d) oder durch Befehle, die über eine Schnittstelle 35 eingegeben werden.

Der Inhalt des Zählers 11 wird einer Rechenlogik 23 zu­ geführt, die dazu dient, eine Größe A zu berechnen, welche der nicht temperaturkompensierten Durchflußmenge ent­ spricht.

Ein Temperatursensor 12 dient zur Erfassung der Temperatur des strömenden Fluids. Der Fühler 12, der über Sicherheits­ barrieren 14 an die Auswerteschaltung angeschlossen ist, erstreckt sich durch das Rohr hindurch in das zu messende Fluid. Sicherheitsbarrieren sind Schutzschaltungen, die bei einer vorgegebenen Spannung lediglich einen bestimmten Stromfluß zulassen. Im einfachsten Fall wird eine Sicher­ heitsbarriere von einer Zenerdiode mit einem Reinwider­ stand gebildet. Eine solche Sicherheitsbarriere ist auch bekannt als Zenerbarriere. Der Temperaturfühler 12 ist so ausgebildet, daß seine temperaturempfindliche Fläche auch einen Temperaturgradienten im Gasstrom zu erfassen vermag. Geeignet für diesen Zweck ist beispielsweise ein entspre­ chend langer Pt100-Drahtwendel, oder eine entsprechend großflächige temperaturempfindliche Halbleiterschicht. Für geringere Anforderung genügt auch eine punktuelle Erfassung der Fluidtemperatur.

Alternativ zu dem vom zu messenden Fluid umflossenen Tempe­ ratursensor 12 kann ein Temperatursensor 13 in Gestalt ei­ nes sogenannten Manschettenfühlers vorgesehen sein, welcher die Rohrleitung umspannt, und die Fluidttemperatur erfaßt, ohne in Kontakt mit dem Fluid zu stehen.

Das Temperaturmeßsignal vom Fühler 12 oder vom Fühler 13 wird nach Verlassen der Sicherheitsbarrieren 14 in eine Aufbereitungsschaltung 15 eingespeist, und das aufbereite­ te, verstärkte Signal b′ wird einem Analog/Digital-Wandler 16 zugeführt, der in einem vorgegebenem Takt die ankom­ menden Temperaturmeßwerte in rechnerkonforme digitale Si­ gnale umformt. Bevorzugt ist ein Wandler, der ohne externe Beschaltungen auskommt, und der mit einer eingebauten Re­ ferenzspannung oder Konstantstromquelle versehen ist, vor allem ein Wandler, der nach dem Prinzip der sukzessiven Approximation arbeitet.

Das aufbereitete digitale Signal B ist ein Maß für die erfaßte Fluidtemperatur und wird der Recheneinheit 23 par­ allel zu dem Signal A zugeführt, um die bestimmungsgemäße Kompensation des Meßvolumens auf die gemessene Temperatur durchzuführen.

Da auch der Fluiddruck als Eichgröße eingeht, ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel des Durchfluß-Meßgerätes zusätzlich eine Druckentnahmestelle 17 vorgesehen. Die Druckentnahmestelle umfaßt eine Trennschicht 18 zwischen dem zu messenden Fluid und einen Druckaufnehmer 19, der wahlweise nach dem piezoresistiven Prinzip arbeitet und aus einer Druckmembrane besteht oder aus einer dünnen Silizium­ schicht, die direkt in einen Chip integriert ist.

Das Druckmeßsignal c wird einer Aufbereitungsschaltung 20 zugeführt, und zwar ebenfalls auf dem Weg über die Sicher­ heitsbarriere 14. Das aufbereitete Signal c′ wird einem Analog-Digital-Wandler 21 zugeführt, der grundsätzlich ähnlich aufgebaut sein kann wie der Wandler 16. Alternativ hierzu kann auch ein einziger Wandler verwendet werden, der über einen Multiplexer, vorzugsweise einen gesteuerten Ana­ log-Multiplexer zwischen dem Rechner 23 und den Ausgängen der Aufbereitungsschaltungen 15 und 20 umgeschaltet wird.

Auch das digitale Signal C, welches ein Maß für den gemes­ senen Fluiddruck darstellt, wird der Rechenlogik 23 par­ allel zu den beiden anderen Signalen A und B zugeführt, um die Durchflußmenge zusätzlich zur Temperatur auch mit Bezug auf den Druck zu kompensieren.

Eine Unterspannungserkennungsschaltung 22 ist an die die Versorgungsspannung führende Leitung angeschlossen und so gestaltet, daß ein Spannungseinbruch rechtzeitig detektiert wird. Die Schaltung 22 ist außerdem an die Recheneinheit 23 angeschlossen und veranlaßt diese im Falle eines Spannungs­ einbruchs, der einen Störfall darstellt, alle wichtigen Da­ ten von einem Arbeitsspeicher 26, in welchem die aktuellen Meßdaten nicht resistent abgelegt sind, in einen nicht flüchtigen Speicher 27 zu überschreiben. Bei diesem Vorgang wird zusätzlich Zeit und Datum des Störfalls mit in den nicht flüchtigen Speicher 27 eingeschrieben, wobei diese Daten aus einer Echtzeituhr 32 stammen. Außerdem verursacht die Unterspannungserkennungsschaltung 22 in Abhängigkeit von der Zeitdauer des Störfalls sowie in Abhängigkeit des Ausmaßes des Störfalls die Betätigung eines Absperrventils 30, das in der vom zu messenden Fluid durchflossenen Rohrleitung angeordnet ist, und zwar über ein Ein-/Ausgabe- Interface 29. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß bei einem Spannungseinbruch keine Fehlfunktion hervorgerufen wird, die die Meßergebnisse verfälschen würde. Außerdem wird hierdurch erreicht, daß eine unerlaubte Manipulation an dem Durchfluß-Meßgerät nicht zum Erfolg führt.

Ein Adreßdecoder 24 übernimmt die Aktualisierung der ein­ zelnen Schaltkreise des Moduls 45.

Ein Programmspeicher 25 enthält ein unveränderliches Ar­ beitsprogramm für das Modul 45 und ist vorzugsweise als ROM oder PROM ausgelegt.

Im Arbeitsspeicher 26 (RAM) werden die veränderlichen Meßdaten kontinuierlich gespeichert und bei Bedarf in den nicht flüchtigen Speicher 27 (NVRAM, EEPROMFLASHEEPROM) überschrieben, wie vorstehend ausgeführt.

In dem Speicher 27 werden auch alle benötigten Kalibrierda­ ten für das Durchfluß-Meßgerät abgelegt, die über ein In­ terface 35 eingegeben werden, das an die Recheneinheit 23 angeschlossen ist. Auch sonstige Kenndaten, wie Verbrau­ chernummer (im Falle der Verwendung des Meßgerätes als Gaszähler), Volumenzählerkennung und ähnliches werden hier abgelegt. Außerdem werden hier die Informationen abgelegt, die für das sogenannte "Zusammenlinken" der einzelnen Pro­ gramm-Module im Programmspeicher relevant sind, wodurch ein spezifisches Arbeitsprogramm mittels einer "Down Load"- Funktion über die (serielle) Schnittstelle 35 geladen wer­ den kann.

Um eine Unterbrechung des Arbeitsablaufs durch gegebenen­ falls auftretende Störungen zu vermeiden, umfaßt das Modul 45, das im übrigen als integrierter Chip ausgebildet sein kann, eine sogenannte "Watchdog"-Schaltung, die sicher­ stellt, daß bei einem nicht ordnungsgemäßen Funktionsablauf das Arbeitsprogramm definiert neu gestartet wird.

Weiterhin ist ein Ein-/Ausgabe-Interface 29 vorgesehen, welches die Betätigung von Stellelementen, wie beispiels­ weise des Ventils 30 ebenso erlaubt wie das Einlesen eines Zustandschalters 31, der lediglich der Einfachheit halber als Einzelschalter dargestellt ist.

Eine Eingabetastatur 34 ermöglicht den Abruf unterschiedli­ cher Größen und Meßwerte wie beispielsweise:.

• 1) den unkorrigierten Durchflußmengenwert (entsprechend dem mechanischen Zählwerk eines herkömmliches Durchflußmes­ sers)
• 2) den temperatur- und gegebenenfalls druckkompensierten Durchflußmengenwert,
• 3) einen Differenzwert (entsprechend der Plus-Minus-Korrek­ tur des mechanischen Zählers eines herkömmlichen Durch­ flußmessers)
• 4) die aktuelle Temperatur des Fluids
• 5) den aktuellen nicht kompensierten Volumenstrom und
• 6) den aktuellen kompensierten Volumenstrom.

Wird eine Taste der Eingabetastatur 34 betätigt, so wird zugleich ein Interrupt d generiert, der dem Prozessor 23 aus einem gegebenenfalls bestehenden "Schlafzustand" weckt. Bevorzugt ist für die Eingabetastatur 34 eine was­ serdichte Folientastatur.

Die vorstehend genannten Werte und Meßgrößen können über ein Display 33 ausgelesen werden, über welches auch Stö­ rungs- und Statusmitteilungen zur Anzeige gelangen. Beson­ ders geeignet ist eine stromsparende Flüssigkristallanzeige (LCD), die auch mit einer Hintergrundbeleuchtung ausgerü­ stet sein kann. Zum Zwecke der Stromersparnis wird das Dis­ play nach einer vorbestimmten Zeit automatisch abgeschal­ tet.

Das Modul 45 verfügt außerdem über eine serielle oder par­ allele, vorzugsweise jedoch serielle, Feldkreisschnittstel­ le nach RS 485-Norm, wobei zusätzlich vorteilhafterweise eine galvanische Trennung (beispielsweise ein Optokoppler) vorgesehen ist. Über diese Schnittstelle 36 kann wahlweise auch die Stromversorgung des Moduls 45 erfolgen.

Die Schnittstelle 35 ist mit einem Stecker 35 ausgerüstet und dient zur Einprogrammierung sämtlicher gerätespezifi­ scher Kenndaten in das Modul. Daneben können über diese Schnittstelle auch die Meßwerte ausgelesen werden. Aus Gründen der Manipulationssicherheit ist die Schnittstelle über ein Paßwort gesichert.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist an die Schnittstelle ein Feldbusnetz 41 angeschlossen, über wel­ ches mehrere Durchfluß-Meßgeräte in einem Ring zusammenge­ schlossen sind. Eine solche Ringschaltung ist von großem Vorteil, wenn das vorstehend beschriebene Durchfluß-Meß­ gerät als Gaszähler verwendet wird, wobei mehrere Teilneh­ mer in dem Netz zusammengeschlossen sind. Jedes der teil­ nehmenden Meßgeräte verfügt über eine eigene Adresse und kann somit selektiv von einem Controller 42 angesprochen werden. Dadurch ist es möglich, daß beispielsweise die Zählerinhalte der einzelnen Gaszähler zentral ausgelesen werden können. Außerdem können auf diese Weise selektiv Schaltelemente betätigt werden, wie beispielsweise das Ventil 30, das geschlossen werden kann, wenn ein Teilnehmer die Gebühren nicht bezahlt oder bei Vorliegen eines Kata­ strophenfalls, wie beispielsweise eines Brandes.

Der Controller 42 kann wahlweise über eine Verbindung 43 mit einem Telefon-Modem 44 verbunden werden, wodurch z. B. ganze Wohnblockeinheiten oder andere lokale Netze über Te­ lefon angesprochen werden können.

Ein Programmier- und Auslesegerät 37 ermöglicht zudem an jeder Stelle des Netzes, wie auch direkt vor Ort, das Aus­ lesen der Daten sowie das Umprogrammieren der Daten. Zu diesem Zweck ist das Gerät 37 mit einer alphanumerischen Anzeige 38 verbunden und mit einer Eingabetastatur verse­ hen.

In Fig. 2 ist beispielsweise ein herkömmlicher mechanischer Durchflußmesser dargestellt, wobei der gestrichelte Bereich denjenigen Bereich des Durchflußmessers darstellt, an wel­ chem der vorstehend anhand Fig. 1 beschriebene Durch­ flußmesser vorteilhafterweise angekoppelt werden kann. Die Ankopplungsstelle befindet sich innerhalb eines Zähler­ gehäuses 47, und geeignete Ankopplungsstellen für den Auf­ nehmer 1 sind mit dem Bezugszeichen 48 markiert.

Claims (15)

1. Durchfluß-Meßgerät mit
einem Fühler zum Erfassen der Durchflußmenge eines Fluids,
einem Fühler zum Erfassen der Fluid-Temperatur,
einer von den Ausgangssignalen des Durchflußfühlers und des Temperaturfühlers beaufschlagten Auswerteschaltung zum Bestimmen der auf eine vorgegebene Bezugstemperatur kompensierten Fluid-Durchflußmenge,
einer Einrichtung zum Anzeigen und Aufzeichnen der Durchflußmenge, und
einer Spannungsversorgung zum Betrieb der Auswerteschaltung, gekennzeichnet durch,
eine prozeßrechnergesteuerte Auswerteschaltung (45) mit folgendem Schaltkreis zur Sicherstellung einer korrekten, eichtechnischen Belangen genügenden Durch­ flußermittlung:
einem Schaltkreis (22) zur Überwachung eines Be­ triebsspannungsabfalles sowie zum Initiieren einer Abspeicherung sämtlicher vor dem Betriebsspannungsab­ fall aktuell ermittelter Daten, und zum Abgeben eines Absperrventil-Betätigungssignals, wenn der Betriebs­ spannungsabfall eine vorgegebene Zeitdauer und/oder ein vorgegebenes Ausmaß überschreitet.

2. Durchfluß-Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aktuell ermittelten Daten zusammen mit Uhrzeit und Datum des Störfalles abgespeichert werden.

3. Durchfluß-Meßgerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Pufferbatterie (8) zum Überbrücken eines Betriebs­ spannungsabfalls.

4. Durchfluß-Meßgerät nach Anspruch 3, mit einem mechanischen Durchflußzähler, dadurch gekennzeichnet, daß die Pufferbatterie (8) ein Akkumulator ist, der über eine Ladeschaltung (5) geladen wird, die mit elek­ trischer Energie gespeist ist, die durch einen mecha­ nisch-elektrischen Wandler (3) der Bewegung des mecha­ nischen Durchflußfühlers (1, 2) gewonnen wird.

5. Durchfluß-Meßgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsspannung durch eine Aufbereitungsschal­ tung (4) erzeugt wird, die an den Wandler (3) ange­ schlossen ist.

6. Durchfluß-Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (45) einen Schaltkreis (28) zur Erfassung eines nicht ordnungsgemäßen Funktionsab­ laufs umfaßt, der ein in einem Speicher (25) abgelegtes Arbeitsprogramm bei Auftreten einer Störung definiert neu startet.

7. Durchfluß-Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Fühler (18, 19) zum Erfassen des Fluid­ druckes vorgesehen ist, und daß die Auswerteschaltung (45) zusätzlich mit dem Ausgangssignal des Druckfühlers (18, 19) beaufschlagt wird, um die Fluiddurchflußmenge auch mit Bezug auf einen vorgegebenen Bezugsdruck zu kompensieren.

8. Durchfluß-Meßgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur- und Druckfühler (12, 13, 17, 18) über Sicherheitsbarrieren (14) an die Auswerteschaltung (45) angeschlossen sind.

9. Durchfluß-Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperatur-Fühler (12, 13) so ausgebildet ist, daß er einen Temperatur-Gradienten im Fluidstrom mittelt.

10. Durchfluß-Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsversorgung für die Auswerteschaltung (45) ausschließlich über eine Langzeit-Batterie er­ folgt, deren Kapazität so ausgelegt ist, daß sie ledig­ lich in Mehrjahresintervallen gewechselt werden muß.

11. Anordnung einer Mehrzahl der Durchfluß-Meßgeräte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 in einem Ring mittels eines Feldbusnetzes (41), an das jedes Meßgerät über eine Schnittstelle (35) seiner Auswerteschaltung (45) angeschlossen ist.

12. Anordnung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Absicherung jeder Schnittstelle (35) über ein Paßwort.

13. Anordnung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgung der Auswerteschaltung (45) über das gleiche Adernpaar der Feldbusschnittstelle (35) er­ folgt.

14. Verwendung des Durchfluß-Meßgerätes nach einem der Ansprüche 1 bis 11 als Gaszähler.

15. Verwendung der Anordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 13 für ein Heizgasverbundnetz.