HU210459B - Device for metering and authorizing consumption - Google Patents

Abstract

A találmány berendezés fogyasztás mérésére és engedélyezésére, amelynek a fogyasztást mérő mérőszerkezete (51), a fogyasztott dolog vezetékébe (52) beiktatott elzárószerve (8), a fogyasztott dolog meghatározott mennyiségének megfelelő adatokat tároló adatkártyát olvasó kártyaolvasó egysége (4), továbbá az elzárószervet (8) a fogyasztásnak és az adatkártyáról olvasott jeleknek megfelelően vezérlő mikroprocesz- (73) Szabadalmas: Fővárosi Gázművek, Budapest (HU) (74) Képviselő: Gödölle, Kékes, Mészáros & Szabó Szabadalmi és Védjegy Iroda, Budapest szoros vezérlőegysége (50) van. A berendezésnek a találmány szerint az adatkártya olvasásakor és a mérőszerkezet (51) jelének megfelelő fogyasztási jelre készenléti állapotból aktív állapotba átkapcsolódó, az aktív állapotban az adatkártyáról olvasott jeleket, illetve a fogyasztási jelet feldolgozó és adott esetben az elzárószervet (8) vezérlő, majd ezután a készenléti állapotba visszatérő vezérlőegysége (50) van. HU 210 459 B A leírás terjedelme: 14 oldal (ezen belül 6 lap ábra)

Description

A találmány tárgya berendezés fogyasztás mérésére és engedélyezésére.

A közüzemi fogyasztások hagyományos elszámolási rendszerében a helyi fogyasztásmérőket a díjbeszedéssel megbízott személy időszakonként leolvassa, és ennek alapján állítják ki a fogyasztásnak megfelelő számlát. Ez a megoldás munkaigényes, pontos nyilvántartást igényel és mind a leolvasásnál, mind az adatok további kezelésénél sok a tévedési lehetőség. A fogyasztás mindig megelőzi a leolvasást, így a szolgáltató hitelez a fogyasztónak.

Már régóta ismeretesek olyan berendezések, amelyeknél a fogyasztást, illetve a szolgáltatást megelőzi az ellenérték megfizetése. Az US 4 838 404 szabadalmi leírásban olyan mikroszámítógépes rendszert ismertetnek, amely zsetonok bedobására valamely berendezés, pl. TV készülék számára a zsetonnak megfelelő ideig biztosít tápfeszültséget. A berendezésnek a zsetont fogadó optikai érzékelőrésze úgy van kialakítva, hogy a meghatározott alakú és kódolású zsetont bármely helyzetben be lehet dobni a berendezésbe.

Közüzemi fogyasztásnál is alkalmaztak már pénzérmével vagy tantusszal működtetett gázórákat és villanyórákat. Ezek azonban kevéssé terjedtek el az ipari és háztartási fogyasztásnál, mivel az érmebegyűjtés nehézkes és nem lehet kizárni a visszaéléseket. A háztartási áram-, gáz- és vízfogyasztásnál jelenleg még általánosnak mondható a fenti utólagos leolvasás és számlázás.

A HU 191 762 szabadalmi leírásban olyan elektronikus fogyasztásmérő rendszert javasoltak, amelyben a helyszínen a közüzemi fogyasztást a fogyasztással arányos számú impulzus számlálásával mérik, majd a mérési eredményeket bizonyos időközönként, pl. havonként egy hírközlő rendszeren át automatikusan egy adatfeldolgozó központba továbbítják. Ily módon az emberi leolvasás teljesen kiküszöbölhető. Ehhez a rendszerhez azonban ki kell építeni az adathálózatot valamennyi egyedi fogyasztásmérőhöz, ami pl. háztartási fogyasztás esetén nagyon költséges.

Villamos fogyasztás mérésére és előzetes fizetés ellenében történő engedélyezésére számos olyan elektronikus rendszert javasoltak, ahol a fogyasztónak a szolgáltatótól előre meg kell vennie egy fogyasztási adatkártyát vagy chipet. Az adatkártyán tárolt adatok alapján a berendezés egy meghatározott mennyiségű energia fogyasztását teszi lehetővé. Ilyen rendszert javasoltak pl. az US 4 162 530, GB-A 2 096 370, GB-A 2 111 280, GB-A 2 128 792, EP-A3 0 092 436 és EPA2 0 131 331 szabadalmi leírásokban. Ezeknél a rendszereknél a működéshez szükséges villamos segédenergia (tápfeszültség) adva van, mivel villamos fogyasztásról van szó. Ha azonban más közüzemi fogyasztás, pl. gáz mérése és fogyasztásának engedélyezése a feladat, a villamos segédenergia nem mindig áll rendelkezésre, vagy ha rendelkezésre is áll, a csatlakoztatás megvalósítása körülményes, illetve drága. Nem előnyös továbbá, ha az egyik közmű fogyasztásmérése és fogyasztásának engedélyezése egy másik közmű esetleges kimaradása esetén lehetetlenné válik.

A találmány megalkotásakor célul tűztük ki, hogy olyan fogyasztás mérésére és engedélyezésére szolgáló berendezést hozzunk létre, amely sokoldalúan alkalmazható különféle közületi fogyasztásoknál, és amelynek villamos energiafogyasztása az ismert berendezésekénél kisebb, és így a berendezés a kereskedelmi forgalomban kapható telepekkel hosszú ideig karbantartás nélkül működhet.

A találmány tehát berendezés fogyasztás mérésére és engedélyezésére, amelynek a fogyasztást mérő mérőszerkezete, a fogyasztott dolog vezetékébe beiktatott elzárószerve, a fogyasztott dolog meghatározott mennyiségének megfelelő adatokat tároló adatkártyát olvasó kártyaolvasó egysége, továbbá az elzárószervet a fogyasztásnak és az adatkártyáról olvasott jeleknek megfelelően vezérlő mikroprocesszoros vezérlőegysége van. A találmányt az jellemzi, hogy az adatkártya olvasásakor és a mérőszerkezet jelének megfelelő fogyasztási jelre készenléti állapotból aktív állapotba átkapcsolódó, az aktív állapotban az adatkártyáról olvasott jeleket, illetve a fogyasztási jelet feldolgozó és adott esetben az elzárószervet vezérlő, majd ezután a készenléti állapotba visszatérő vezérlőegysége van.

A találmány szerinti megoldásnál a berendezés az üzemi idő legnagyobb részében készenléti állapotban van, amikor villamos fogyasztása igen kicsi, csupán töredéke az aktív állapoténak.

A találmány egy előnyös kiviteli alakjánál a berendezés aktiválása úgy van megoldva, hogy a berendezésnek az adatkártya olvasását lehetővé tevő élesítőszerve, előnyösen nyomógombja, és a mérőszerkezet jele alapján fogyasztási jeleket előállító egysége van, és ezek a vezérlőegység aktív állapotba való átkapcsolódását eredményező módon vannak a vezérlőegységhez csatlakoztatva. A vezérlőegység az aktív állapotba való átkapcsolódáshoz aktiváló bemenettel van ellátva, és az élesítőszerv, valamint a fogyasztási jeleket előállító egység logikai VAGY-kapcsolatot megvalósító egységen keresztül az aktiváló bemenetre is csatlakoztatva van.

Egy további előnyös kiviteli alaknak a kártyaolvasó egység által az adatkártyáról olvasott jeleknek megfelelő mennyiséget a fogyasztásra rendelkezésre álló tárolt mennyiséghez hozzáadó, a tárolt mennyiséget a fogyasztási jeleknek megfelelően csökkentő, és ha a tárolt mennyiség zérusra csökken, az elzárószervet záró, ha pedig a tárolt mennyiség zérusnál nagyobb, az elzárószervet nyitva tartó, illetve kinyitó vezérlőegysége van. A találmány szerinti megoldás előnye, hogy a fogyasztásra jogosító adatkártya mind a fogyasztás közben, mind a fogyasztáson kívüli időszakban beolvasható.

A fogyasztó tájékoztatására célszerű, ha a vezérlőegységhez a fogyasztásra rendelkezésre álló mindenkori tárolt mennyiség és a vezérlőegység állapotának megfelelő hibaüzenetek kijelzésére kijelzőegység van csatlakoztatva. A mindenkori tárolt mennyiség folyamatosan van kijelezve, a működéskor adott esetben fellépő hibaüzenetek csak rövid ideig, pl. néhány másodpercig jelennek meg. A kijelzőegység állandó üzeme, kis teljesítményigénye folytán, nem jelent számottevő fogyasztást.

HU 210 459 Β

Előnyös, ha a vezérlőegység az adatkártyáról olvasott jeleknek megfelelő mennyiséget a fogyasztásra rendelkezésre álló tárolt mennyiséghez csak akkor adja hozzá, ha á megnövelt mennyiség egy előre meghatározott határértéknél kisebb, egyébként a hozzáadást nem végzi el és első hibaüzenetet ad ki. Adott esetben ugyanis nem kívánatos, pl. a tarifaemelések miatt, hogy a fogyasztó túl nagy fogyasztási mennyiséget halmozhasson a berendezésben.

Biztonsági szempontból célszerű, ha a vezérlőegység az időegységenkénti fogyasztás egy meghatározott értéke felett az elzárószervet zárja és egy második hibaüzenetet ad ki. Ily módon pl. nagymértékű gázszivárgásnál vagy villamos túlfogyasztásnál a berendezés automatikusan elzárja a gázt, illetve lekapcsolja a villamos hálózatot.

Jól kezelhető közüzemi fogyasztási rendszert lehet kiépíteni, ha a vezérlőegységnek a berendezés és a hozzá alkalmazható adatkártya egymáshoz rendelését biztosító mérőazonosítót és a legutóbb olvasott adatkártya sorszámát tároló adatmemóriája van, és a vezérlőegység a fogyasztásra rendelkezésre álló tárolt mennyiséghez az olvasott adatkártyának megfelelő mennyiséget csak abban az esetben adja hozzá, ha az olvasott adatkártya mérőazonosítója megfelel a tárolt mérőazonosítónak és sorszáma nagyobb a legutóbb olvasott adatkártya sorszámánál. Ennél a rendszernél a közüzemi szolgáltató az adatkártya fizetés ellenében végzett érvényesítésénél mindenkor eggyel megnöveli az adatkártya sorszámát. A berendezés és az adatkártya egymáshoz rendelése révén a szolgáltató információt kap minden egyes fogyasztó fogyasztásáról, és egyben az is biztosított, hogy az adatkártya elvesztése vagy eltulajdonítása esetén azt nem lehet más fogyasztónál felhasználni.

Előfordulhat, hogy a fogyasztónak nincsen tartalék adatkártyája, és a fogyasztásra rendelkezésre álló mennyiség épp akkor fogy el, pl. hétvégén, ünnepnapon, amikor nem tudja az adatkártyát érvényesíteni. Ekkor, ugyancsak a találmány szerint, a legutóbb már felhasznált adatkártya újbóli felhasználásával egy ízben lehetséges egy meghatározott mennyiség hitelben való fogyasztása. Evégett abban az esetben, ha az olvasott adatkártya mérőazonosítója megfelel a tárolt mérőazonosítónak és sorszáma nem nagyobb a legutóbb olvasott adatkártya sorszámánál, a vezérlőegység a fogyasztásra rendelkezésre álló tárolt mennyiséghez egy állandó mennyiséget ad hozzá, ha az elzárószerv zárva van és a nem nagyobb sorszámú adatkártya első ízben került olvasásra, egyébként hozzáadást nem végez és harmadik hibaüzenetet ad ki. Annak figyelése, hogy először történik-e a már felhasznált adatkártya ilyen tartalék jellegű felhasználása, kizárja a visszaélés lehetőségét.

A találmány egy további előnyös kiviteli alakjában a fogyasztási jeleket előállító egység a mérőszerkezet jelének megfelelő impulzusjelekből fogyasztási impulzusjeleket leosztással előállító, beállítható osztásarányú digitális számlálót tartalmaz. Időszakonként, pl. napszakonként változó díjszabás automatikusan figyelembe vehető, ha a berendezésnek valós idejű digitális órája és a digitális óra előre meghatározott időjelére a készenléti állapotból az aktív állapotba átkapcsolódó, valamint a számláló osztásarányát átállító és aktuális tartalmát az osztásarány átállításának megfelelően átíró vezérlőegysége van. Ezzel a megoldással díjszabás változáskor is pontosan történik a fogyasztás elszámolása.

Előnyös az olyan felépítés, ahol a vezérlőegységnek központi egysége van, amelyhez a kártyaolvasó egység, a kijelzőegység, a fogyasztási jeleket előállító egység, az élesítőszerv és a digitális óra I/O regisztereken keresztül van csatlakoztatva, és a fogyasztási jeleket előállító egység, az élesítőszerv, valamint a digitális óra, ez utóbbi digitális komparátoron keresztül, logikai VAGY-kapcsolatot megvalósító egységen keresztül a központi egység akti váló bemenetére is csatlakoztatva van.

Célszerűen a vezérlőegység az aktív állapotából a készenléti állapotába visszaállító szoftver eszközökkel van ellátva. Ezáltal minden egyes aktiválás után, az adott adatkezelési és -feldolgozási feladat elvégzését követően, a vezérlőegység azonnal készenléti állapotába kerül. Ez az intézkedés a lehető legkisebb segédenergia fogyasztást eredményezi.

A találmány igen előnyösen alkalmazható gázmérőnél, amikor is a szelepes elzárószerv a minél kisebb villamos fogyasztás érdekében léptetőmotorral van működtetve. így sem nyitott, sem zárt állásban nincsen villamos áramfelvétel. A léptetőmotor villamos vezérlése és a gáztér elválasztása végett a szelep a gázmérő házában, a léptetőmotor a házon kívül van elhelyezve, és a léptetőmotor és a szelep között elfordulást közvetítő mágneses tengelykapcsoló van elrendezve. Hasonlóképpen a mérőszerkezet a gázmérő házában van elhelyezve, és a mérőszerkezethez mágneses impulzusadó van csatlakoztatva, amelynek villamos kimeneti része a házon kívül van elhelyezve.

A találmány szerinti berendezéssel ellátott közüzemi hálózatban nem szükséges a fogyasztónál elhelyezett mérőt leolvasni, ez mind a szolgáltatónak, mind a fogyasztónak előnyös. A fogyasztás nyilvántartása is jóval egyszerűbb a hagyományos rendszernél. Továbbá a szolgáltató nem hitelezi a fogyasztás ellenértékét, ami egyrészt a fogyasztót arra készteti, hogy tudatosabban takarékoskodjék a fogyasztással, másrészt jelentős mértékben csökkenti a díjvitákat és megszünteti a díjhátralék miatti pereket.

A találmányt a továbbiakban a rajzokon szemléltetett előnyös kiviteli alakok alapján ismertetjük, ahol az

1. ábra a találmány szerinti berendezés gázmérőnél alkalmazott kiviteli alakjának nézeti rajza, a

2. ábra az 1. ábra szerinti berendezés oldalnézeti rajza, a 3. ábra a találmány szerinti berendezés egyszerűsített rendszertechnikai tömbvázlata, és a

4A, 4B és

4Cábraa találmány szerinti berendezés működését szemléltető folyamatábra.

A rajzokon az azonos vagy azonos funkciójú elemeket azonos hivatkozási számmal jelöljük.

HU 210 459 Β

Az 1. és 2. ábrán a találmány szerinti berendezés 1 gázmérőként kialakított példakénti kiviteli alakja látható. Az 1 gázmérőnek 2A felső részből és 2B alsó részből álló háza van. A 2A felső rész és a 2B alsó rész egymáshoz peremmel csatlakozik. A 2B alsó rész önmagában ismert módon van kialakítva. Az 1 gázmérőbe a mérendő gáz 17 nyíl irányában 15 csatlakozó csonknál lép be és 18 nyíl irányában 16 csatlakozó csonknál lép ki. Az átáramló gáz önmagában ismert mérőszerkezeten halad keresztül, amelynek 13 számlálóművé 14 felerősítőcsavarokkal van rögzítve. A13 számlálómű önmagában ismert 40 számkijelzéssel van ellátva, amely m³-ben mutatja a fogyasztott gáz mennyiségét.

Az 1 gázmérő a találmány szerint egy adatkártya leolvasására alkalmas 4 kártyaolvasó egységgel van ellátva, amelynek 20 nyílásába kell behelyezni a nem ábrázolt adatkártyát. A szemléltetett kiviteli alaknál az adatkártya olvasása előtt élesíteni kell a berendezést, azaz meg kell nyomni a 39 nyomógombot, ezzel a berendezés 50 vezérlőegysége (3. ábra) aktív állapotba kerül, majd az adatkártyát végig kell húzni a 20 nyílásban a 41 nyíl irányában. Olyan megoldás is lehetséges, amelynél az adatkártya behelyezésével történik az élesítés, ekkor az élesítőszerv az adatkártya behelyezését érzékelő szerv. Az adatkártya digitális adatok tárolására alkalmas bármely ismert kártyafajta lehet, így mágneskártya, mágnescsíkokkal ellátott kártya, optikai kártya. Előnyösen alkalmazható aktív memóriakártya is, amely nemcsak adatok tárolására és visszaírására alkalmas, hanem adatfeldolgozó mikroprocesszorral is el van látva. A 4 kártyaolvasó egységgel 6 alfanumerikus kijelzővel ellátott 5 kijelzőegység van egybeépítve, és ezek a 2 házhoz 7 távtartók közbeiktatásával vannak hozzáerősítve. A 4 kártyaolvasó egységben és/vagy az 5 kijelzőegységben van elhelyezve a villamos táplálást biztosító telep és a berendezés elektronikus 50 vezérlőegysége, amelyet a 3. ábra kapcsán ismertetünk.

Az 1 gázmérőnek a találmány szerint az átáramló gáz útjába beiktatott 8 elzárószerve is van. A hagyományos vezérelt elzárószervek, mint pl. a mágnesszelepek, jelentős áramfelvételűek, ezek villamos telepről hosszú ideig való működtetése nem lenne megvalósítható. A viszonylag kis áramfelvételű, a fogyasztásmérőn átáramló gázzal működtethető megoldások sem megfelelőek, mivel a tömör zárás követelményének nem tesznek eleget, s ez biztonsági szempontból nem megengedhető. A találmány szerint egy új típusú, kis fogyasztású 8 elzárószervet alkalmazunk, amely 9 léptetőmotort, 10 mágneses tengelykapcsolót, 11 mozgatószerkezetet és 12 szelepet foglal magában. A 21 haranggal borított 9 léptetőmotor villamos vezérlését az 50 vezérlőegység (3. ábra) végzi 19 kábelvezető csőben haladó villamos kábelen keresztül. A villamos részeknek az 1 gázmérő belső terétől való elválasztása végett a 9 léptetőmotor forgórészének elfordulását egymással szemben elhelyezett 22 és 23 mágnestárcsákat tartalmazó 10 mágneses tengelykapcsoló közvetíti 24 tengelyen ágyazott 25 bütyköstárcsának. A 2 falnak a 22 és 23 mágnestárcsák közötti 42 falrésze nem ferromágneses anyagból, pl. rézből van. A 24 tengely a minél kisebb súrlódás végett golyóscsapágyazással van ellátva. A 25 bütyköstárcsa elfordulása során 26 tengelyen ágyazott 28 karos emelő a 29 szeleptestet elmozdítja, így az a 12 szelep zárásakor rászorul a 30 szelepülékre, nyitásakor pedig elemelkedik tőle. A 28 karos emelő a minél kisebb súrlódási veszteség végett görgővel támaszkodik a 25 bütyköstárcsához, a hozzászorításról 27 rugó gondoskodik. A súrlódási veszteségek csökkentésére irányuló intézkedések azt célozzák, hogy a 9 léptetőmotor a 12 szelepet minél kisebb villamos energiaráfordítással működtethesse. Egy kiviteli alaknál a 12 szelep nyitásának nyomatékszükséglete kb. 0,016 Nm és a kisnyomású gázhálózaton a 12 szelep zárt állásában a gázterhelés 0,002 1/h. Egy zárásnál vagy nyitásnál a teljesítményfelvétel 0,2 A-4 s = 0,8 As, amely kedvező érték a golyóscsapágyazásnak, a görgős kialakításnak és a viszonylag hosszú zárási/nyitási időnek köszönhető. A 12 szelepet aló csatlakozó csonk felé 31 védőháló védi mind aló csatlakozó csonk felől történő illetéktelen beavatkozástól, mind az esetlegesen beeső tárgyaktól. Természetesen elhelyezhető a 8 elzárószerv az 1 gázmérő házán kívül is, a 16 csatlakozó csonkhoz kapcsolódó csővezetékbe beiktatva.

Az 1 gázmérő hagyományos mérőszerkezettel van ellátva. Ennek a mechanikus 13 számlálóművet is meghajtó 32 csigájához van csatlakoztatva egy 38 impulzusadó, amely a fogyasztott gázmennyiséggel arányos számú impulzust ad ki az 50 vezérlőegység (3. ábra) felé. A 38 impulzusadónak 35 műanyag tömb központi furatában rögzített 36 állandómágnese, egy szélső furatában lévő, a mágneses térre érzékeny 34 érzékelője és külső mágneses árnyékolást biztosító 37 árnyékolóhüvelye van. A 32 csigára ferromágneses anyagú, pl. acél 33 félhüvely van felerősítve, amely benyúlik a 36 állandómágnes és a 34 érzékelő közé. így a 34 érzékelő a 33 félhüvely minden egyes körülfordulására kiad egy impulzust az 50 vezérlőegység (3. ábra) felé. A 34 érzékelő előnyösen megvalósítható két reed-relével és ezekhez csatlakozó logikai áramkörrel. A reed-relék egymáshoz képest eltolva úgy vannak elhelyezve, hogy a 33 félhüvely körülfordulásakor először mindig az egyik, majd a másik reed-relé húz meg. Ezzel az elrendezéssel kiküszöbölhető a kiadott impulzus bizonytalansága a 33 félhüvely határhelyzetében. A 38 impulzusadó úgy van kialakítva, hogy a 34 érzékelő villamos áramköre teljesen el van választva az 1 gázmérő 2 házában lévő alkatrészektől. Kialakítható a 38 impulzusadó egyéb módon is, pl. a 32 csigára erősített, körpályán mozgó állandómágnessel és a körpálya mentén elhelyezett Hali-érzékelővel. Az is lehetséges, hogy az 1 gázmérő mérőszerkezetének van villamos impulzus kimenete, ez esetben nem szükséges a 38 impulzusadó.

A 3. ábrán látható a találmány szerinti berendezés digitális központi 50 vezérlőegysége és ennek kapcsolódása a berendezés további részeihez. Az 50 vezérlőegység mikroprocesszort tartalmaz, amely pl. 8051 típusú mikroprocesszor lehet. A mikroprocesszor önmagában ismert módon tartalmaz 56 központi egységet, ehhez csatlakoztatott 57 adatmemóriát, 58 programmemóriát, 59 órajelgenerátort és 60, 61, 62, 63, 64 és 65

HU 210 459 Β

I/O regisztereket. A 60 I/O regiszteren keresztül csatlakozik egy valós idejű 74 digitális óra, a 611/0 regiszteren keresztül az adatkártya olvasása előtt működtetett, az 50 vezérlőegységet aktivizáló élesítőszerv, az ábrázolt kivitelben a 39 nyomógomb, a 62 I/O regiszteren keresztül a 4 kártyaolvasó egység, a 63 I/O regiszteren keresztül a 8 elzárószervet működtető 54 kapcsolóerősítő, a 64 I/O regiszteren keresztül az 51 mérőszerkezet jele alapján fogyasztási jeleket előállító 71 egység, és a 65 I/O regiszteren keresztül az 5 kijelzőegység.

Az 56 központi egységnek van egy 49 aktiváló bemenete, az erre ráadott jelre az 56 központi egység készenléti állapotából (power-down üzem) aktív állapotába kerül. A készenléti állapotban csak a legszükségesebb áramkörök, a belső RAM és bizonyos adattároló belső regiszterek, valamint az 5 kijelzőegység és a 74 digitális óra, amely utóbbiak fogyasztása igen csekély, kapnak táplálást, így a fogyasztás jóval kisebb (néhány A), mint az aktív állapotban (néhány mA). A 49 aktiváló bemenet 48 aktiválóegység kimenetére van csatlakoztatva, amelynek bemenete logikai VAGY-kapcsolatot megvalósító 47 kapuáramkör kimenetére kapcsolódik. A 47 kapuáramkör három bemenete rendre a 71 egység 53 számlálójának 67 impulzus kimenetére, a 39 nyomógombhoz vezető egyik vezetékre és a 74 digitális óra kimenetére csatlakoztatott 46 digitális komparátor kimenetére van csatlakoztatva. A 46 digitális komparátor akkor ad a kimenetén jelet, amikor a 74 digitális óra valós időjele megfelel valamelyik díjszabás átállítási időpontnak. Lehetséges olyan kialakítás, ahol a 47 kapuáramkörnek még további bemenetel is vannak, amelyek a nem ábrázolt vészjelzést adó érzékelőkhöz, pl. hőmérséklet és mágneses tér érzékelőkhöz vannak csatlakoztatva. Az aktiválás után az 56 központi egység a 60,61 és 64 I/O regiszterek útján állapítja meg, hogy mi okozta az aktiválást, és utána ennek megfelelően működik, amint azt alább részletesen ismertetjük. A működés befejezése után a szoftver állítja vissza az 56 központi egységet a készenléti állapotba.

Az 50 vezérlőegység tápfeszültségellátását 73 telep által táplált 72 tápegység biztosítja. A 73 telep pl. nagy élettartamú alkáli elem.

A gázáramlást jelképező 52 vezetékbe van beiktatva az 51 mérőszerkezet és a 8 elzárószerv. Az 51 mérőszerkezethez kapcsolódó 38 impulzusadó kimenő impulzusai osztóegységként kialakított 53 számláló 66 léptető bemenetére jutnak, amely 53 számláló 67 impulzus kimenete, 68 beállító bemenete, 69 adatbemenete és 70 adatkimenete a 64 I/O regiszterhez van csatlakoztatva. Az 53 számláló impulzusosztó áramkörként működik, a 68 beállító bemenetén az 50 vezérlőegységtől kapott beállításnak megfelelő osztásaránnyal. Pl. ha egy háztartási gázmérő 2,5 literenként ad ki egy impulzust, 400 osztásarány mellett a 67 impulzus kimeneten egy fogyasztási impulzus 1 m³ elfogyasztott gázmennyiségnek felel meg.

A leosztásnak kétféle előnye van. Egyrészt a 38 impulzusadótól kapott impulzusok gyakoriságától függetlenül beállítható az 50 vezérlőegység által feldolgozandó fogyasztási jelek, azaz impulzusok gyakorisága. Ennél arra kell törekedni, hogy az 50 vezérlőegységnek minél ritkábban kelljen készenléti állapotából élesített, aktív állapotába átmennie, azaz minél rövidebb ideig legyen aktív állapotban, mivel ez utóbbiban villamos fogyasztása jóval nagyobb.

Másrészt az időszaktól, pl. napszaktól függő fogyasztási díj esetén az 50 vezérlőegység a valós idejű 74 digitális órától kapott időjel alapján az éppen érvényes díjnak megfelelően tudja beállítani az osztásarányt, és ekként a fogyasztási impulzusok mindenkor a fogyasztás értékét reprezentálják. Az osztásarány átállításakor a pontos számlázás érdekében az 50 vezérlőegység átírja az 53 számláló aktuális tartalmát. Ez úgy történik, hogy a 70 adatkimeneten kiolvassa az aktuális tartalmat, ezt megszorozza egy olyan tényezővel, amely megfelel az osztásarány átállításának, majd az így kapott értéket új tartalomként a 69 adatbemeneten keresztül visszaírja az 53 számlálóba. Az osztásarány átállítás és a tartalom átírás idejére az 50 vezérlőegység letiltja a fogyasztási impulzusok kiadását.

A 8 elzárószerv az ábrázolt kiviteli alakban a 9 léptetőmotorral (1. ábra) van meghajtva, hogy a villamos fogyasztás minél kisebb legyen. Az 55 teleppel megtáplált 54 kapcsolóerősítő szolgál a 9 léptetőmotor meghajtó jeleinek előállításra. A 12 szelep zárására és nyitására a parancsot az 50 vezérlőegység adja ki a 63 I/O regiszteren keresztül.

A 3. ábra szerinti berendezés működését a 4A, 4B és 4C ábrán szemléltetett folyamatábra alapján ismertetjük. A 4A, 4B és 4C ábrák egymás mellé helyezve egyetlen ábrát képeznek. Ha a berendezés 50 vezérlőegysége 79 START állapotban van, azaz indítható, akkor 78 indításra a 80 lépésben készenléti állapotából aktív állapotába megy át, és elindul a program. A81,93éslll lépésekben az 50 vezérlőegység megvizsgálja, hogy mi okozta a 78 indítást. A 78 indítást okozhatja egy fogyasztási jel (impulzus) érkezése a 67 impulzus kimeneten, az adatkártya behúzása előtt a 39 nyomógomb megnyomása, valamely előre meghatározott valós időértéknél a 46 digitális komparátor kimenetén fellépő jel, amikor a díjszabást át kell állítani, vagy valamely, a 3. ábrán nem feltüntetett szerv, pl. mágneses tér érzékelő, hőmérsékletérzékelő által kiadott vészjelzés.

Ha fogyasztási jel okozta a 78 indítást, akkor a 82 lépésben a fogyasztási jelnek megfelelő mennyiség levonásra kerül a még rendelkezésre álló tárolt mennyiségből, beolvasásra kerül a valós T időérték a 74 digitális órából, valamint elvégzésre kerül a T2 = TI és TI = T művelet. AT2, TI és T kezdeti értéke nulla. AT1-T2 időtartam megadja a legutolsó fogyasztási jel óta eltelt időt. A 83 lépésben megvizsgálja, hogy aTl-T2 időtartam nagyobb-e egy előre meghatározott TM időtartamnál. Mivel a fogyasztási jel egy előre meghatározott fogyasztási mennyiséget reprezentál, a T1-T2 időtartam fordítottan arányos az egy időegységre eső fogyasztással. Biztonsági szempontból célszerű lehet (pl. gázömlés) az időegységre eső fogyasztásra meghatározni egy maximális értéket, pl. a névleges érték kétszeresét, és e felett az 1 gázmérőt oly módon lezárni, hogy azt csak szerelő tudja újból üzembe helyezni. A TM időtartamot a megengedett maximális értéknek

HU 210 459 Β megfelelően kell meghatározni. Ha a T1-T2 időtartam nem nagyobb a TM időtartamnál, az 50 vezérlőberendezés a 88 lépésben E4 hibakódot generál, a 89 lépésben záija a 8 elzárószervet, a 90 lépésben az 5 kijelzőegységen kijelzi az E4 hibakódot, majd az 50 vezérlőegység a 91 lépésben visszaállítódik készenléti állapotába és egyúttal a 92 STOP állapotba kerül, amelyből csak egy speciális adatkártyával lehet újra a 79 START állapotba vinni. Ezzel a speciális adatkártyával csak arra jogosított személy, pl. szerelő rendelkezik. A szerelő a speciális adatkártyával ellenőrizni tudja az akkumulált fogyasztást, a lezárások számát, a fogyasztó azonosítóját és az utoljára használt adatkártya adatait.

Ha a T1-T2 időtartam nagyobb a TM időtartamnál, akkor a 84 lépésben megvizsgálja, hogy a még rendelkezésre álló mennyiség nagyobb-e nullánál, azaz lehet-e még fogyasztani. Ha nem, a 85 lépésben a 8 elzárószervet zárja, ha igen, nem történik zárás. Ezután a 86 lépésben az 5 kijelzőegységen kijelzi a még rendelkezésre álló mennyiséget, avagy adott esetben egy hibakódot, majd a 87 lépésben az 50 vezérlőegységet készenléti állapotba és a 79 START állapotba hozza. Az 5 kijelzőegység a fogyasztásra még rendelkezésre álló mennyiséget fogyasztási egységekben jelzi ki, ami egységes díjszabás esetén célszerűen megegyezik a még fogyasztható m³-rel. Ha a berendezés a különböző napszakokban eltérő díjszabást érvényesít, akkor a fogyasztási egység célszerűen megegyezik a csúcsfogyasztási díjszabás mellett még fogyasztható m³-rel, és a csúcsidőszakon kívül egy fogyasztási egységért 1 m³nél több gáz fogyasztható.

Ha a 93 lépésben az derül ki, hogy a 78 indítást a 39 nyomógomb megnyomása okozta, a berendezés 5 s-ig vár az adatkártya behúzására. Ezt a műveletet a 94 és 101 lépésekből álló zárt hurok reprezentálja. Ha az adatkártyát eme időtartamon belül nem húzzák be, a 106 lépésben EE hibakódot generál, majd a működés a 86 lépéssel folytatódik. Ha az adatkártya behúzása az adott időtartamon belül megtörténik, a 95 lépésben beolvasásra kerül az 1 gázmérő azonosítója, az adatkártya sorszáma, az adatkártya által reprezentált mennyiség és a fogyasztásra még rendelkezésre álló, az 50 vezérlőegység által tárolt mennyiség. Ezután a 96 lépésben megvizsgálja, hogy a beolvasott sorszám nagyobb-e a megelőző adatkártya beolvasásnál kapott sorszámnál. Ezzel van kizárva, hogy valaki ugyanazt az adatkártyát érvényesítés, azaz díjfizetés nélkül kétszer felhasználhassa. A díjfizetésnél az adatkártya sorszámát eggyel megnövelik. Ha a sorszám nem nagyobb és a 8 elzárószerv nyitott (ezt a 102 lépést alább ismertetjük), a 107 lépésben El hibakódot generál, majd a működés a 86 lépéssel folytatódik. Ha a sorszám nagyobb, a 97 lépésben megvizsgálja, hogy az adatkártya által reprezentált mennyiség hozzáadható-e a fogyasztásra rendelkezésre álló tárolt mennyiséghez, azaz a mennyiségek halmozhatók-e. Gyakorlati okokból célszerű az 1 gázmérőben a fogyasztásra rendelkezésre álló mennyiséget korlátozni. Pl. ha egy háztartás átlagos éves gázfogyasztása 1000-1500 m³, a fenti korlát 2500 m³, az egy adatkártya által reprezentált fogyasztási mennyiség maximuma pedig 1000 m³ lehet. Ha a halmozás eredményeképpen adódó mennyiség ezt a korlátot meghaladná, a berendezés nem engedi a halmozást, a 108 lépésben E2 hibakódot generál, majd a működés a 86 lépéssel folytatódik. Az adatkártyát csak akkor lehet majd felhasználni, ha a tárolt mennyiség annyira lecsökken, hogy a halmozás eredménye alatta marad a fenti korlátnak. Ha a halmozás megengedett, a lépésben ellenőrzi, hogy az adatkártya az 1 gázmérőhöz tartozik-e, azaz az adatkártyáról leolvasott azonosító megegyezik-e az 1 gázmérő azonosítójával. Ha nem, a 109 lépésben E3 hibakódot generál, majd a működés a 86 lépéssel folytatódik. Ha megegyezik, a lépésben megtörténik a halmozás, és az eddig tárolt sorszám átírásra kerül az adatkártya sorszámára. Ezután a 100 lépésben megvizsgálja, hogy a 8 elzárószerv nyitva van-e. Ha nincs, a 110 lépésben nyitja azt, majd a működés a 86 lépéssel folytatódik. Ha a 8 elzárószerv nyitott, a nyitási 110 lépés elmarad.

Az ismertetett berendezésnél, ha a felhasználó elfogyasztotta a fogyasztásra rendelkezésére álló teljes mennyiséget, az 1 gázmérő automatikusan lezár. A gyakorlatban előfordulhat olyan eset, hogy a felhasználónak nincsen otthon további fogyasztásra érvényesített adatkártyája, és adott esetben (hétvége, ünnepek) egy ideig nem is tudja adatkártyáját érvényesíttetni. Annak érdekében, hogy ilyen esetekben ne legyen fennakadás a közüzemi készülék használatában, célszerű a legutóbb használt adatkártya érvényesítés nélküli újabb felhasználásával egy ízben meghatározott tartalék mennyiség, pl. 10 m³ hitelben való fogyasztását (tartalék felhasználás) engedélyezni. Evégett, ha a behúzott adatkártya sorszáma nem nagyobb az előzőleg használténál, a 102 lépésben megvizsgálásra kerül, hogy a 8 elzárószerv zárva van-e. Ha nyitott, akkor még nincsen indok a tartalék felhasználás engedélyezésére, és a fent ismertetett 107 lépés következik. Ha viszont zárt, a 103 lépésben megvizsgálja, hogy az első tartalék felhasználásról van-e szó. Ha nem, ugyancsak a 107 lépés következik. Ha az első tartalék felhasználásról van szó, a 104 lépésben megvizsgálja, hogy az adatkártyáról leolvasott azonosító megegyezik-e az 1 gázmérő azonosítójával. Ha nem, a fenti 109 lépés következik, ha igen, a 105 lépésben a tartalék mennyiség hozzáadásra (halmozás) és a tartalék felhasználás ténye beírásra kerül. Ezután a működés a 110 lépésben a 8 elzárószerv nyitásával folytatódik.

Ha a 78 indítás a díjszabás átállítása végett történt, a 112 lépésben beolvassa a valós időadatot, a 113 lépésben felfüggeszti a fogyasztási impulzusok kiadását az 53 számlálóból, a 114 lépésben kiolvassa az 53 számláló aktuális tartalmát, a 115 lépésben az átállításnak megfelelően kiszámítja az 53 számláló új tartalmát, a 116 lépésben viszaírja az 53 számlálóba az új tartalmat, a 117 lépésben az 53 számláló osztásviszonyát átállítja, majd a 118 lépésben megszünteti a fogyasztási impulzusok kiadásának felfüggesztését. Ezután a működés a 86 lépéssel folytatódik.

Ha a 111 lépésben az derül ki, hogy a 78 indítás nem a díjszabás átállítása végett történt, akkor már

HU 210 459 Β csak az az eset marad, amikor a 78 indítást valamely vészjelzés okozta. Vészjelzést válthat ki pl. az, ha valaki erős külső mágneses térrel megpróbálja manipulálni az 1 gázmérőt. Ennek érdekében megfelelő helyen egy mágneses térérzékelő, pl. reed-relé vagy Hali-szonda van elhelyezve, amely az 56 központi egységgel egy további, nem ábrázolt I/O regiszteren keresztül kommunikál. Vészjelzést adhat egy hőmérsékletérzékelő is, amely tűz esetén szólal meg. A vészjelzésre a 119 lépésben E5 hibakód generálódik, és a működés a 89 lépésben a 8 elzárószerv zárásával folytatódik.

A példaként ismertetett találmány szerinti gázmérő és gázfogyasztás engedélyező berendezés egy kiviteli alakjánál az 50 vezérlőegység aktív állapotának időtartama a legkedvezőtlenebb esetben az alábbi: a 39 nyomógombmegnyomása után 5 s, az adatkártya behúzásának kezdete után 2 s, a 12 szelep nyitásakor vagy zárásakor 4 s, és az 1 m³- nek megfelelő fogyasztási impulzus érkezésekor vagy a díjszabás átállításánál 0,025 s. Évi átlagos 50 nyitás és 50 zárás így 50 (5+2+4+4) = 750 s, évi 2000 m³ fogyasztás 2000 0,025 = 50 s és napi két díjszabás átállítás évente 2-365 0,025 = 18,25 s aktív időtartamot, azaz összesen évi 818,25 s~ ~ 0,23 h aktív időtartamot jelent, amely úgy aránylik az évi készenléti időtartamhoz, mint kb. 1:40000.

A jelenleg kereskedelmi forgalomban kapható alkáli telepekkel, amelyeknek szavatolt élettartama 10 év, az említett példakénti kiviteli alak legalább 2000-szer működtethető. Ez azt jelenti, hogy 10 éven át átlagban kb. kétnaponként történhet egy működtetés (adatkártya beolvasás, lezárás, stb.). A 10 év választása a gázipar ama előírásán alapul, hogy a háztartási gázmérőket 10 évenként kell hitelesíteni, és célszerű, ha a tápellátás ellenőrzése ezzel egyidejűleg történik.

A találmány szerinti berendezés egy kiviteli alakját gázmérő kapcsán ismertettük. Természetesen a találmány nincsen gázmérőre korlátozva, az alkalmazható bármely más fogyasztásmérővel mérhető dologra, így pl. villamos energiára, vízre, stb. Villamos energia fogyasztás mérése és engedélyezése esetén az elzárószervet értelemszerűen egy kapcsolószerv képezi.

Claims (16)

1. Berendezés fogyasztás mérésére és engedélyezésére, amelynek a fogyasztást mérő mérőszerkezete, a fogyasztott dolog vezetékébe beiktatott elzárószerve, a fogyasztott dolog meghatározott mennyiségének megfelelő adatokat tároló adatkártyát olvasó kártyaolvasó egysége, továbbá az elzárószervet a fogyasztásnak és az adatkártyáról olvasott jeleknek megfelelően vezérlő mikroprocesszoros vezérlőegysége van, azzal jellemezve, hogy az adatkártya olvasásakor és a mérőszerkezet (51) jelének megfelelő fogyasztási jelre készenléti állapotból aktív állapotba átkapcsolódó, az aktív állapotban az adatkártyáról olvasott jeleket, illetve a fogyasztási jelet feldolgozó és adott esetben az elzárószervet (8) vezérlő, majd ezután a készenléti állapotba visszatérő vezérlőegysége (50) van. (Elsőbbsége: 1993.12.02.)

2. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az adatkártya olvasását lehetővé tevő élesítőszerve, előnyösen nyomógombja (39), és a mérőszerkezet (51) jele alapján fogyasztási jeleket előállító egysége (71) van, és ezek a vezérlőegység (50) aktív állapotba való átkapcsol ódását eredményező módon vannak a vezérlőegységhez (50) csatlakoztatva. (Elsőbbsége: 1993. 12.02.)

3. A 2. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a vezérlőegység (50) az aktív állapotba való átkapcsolódáshoz aktiváló bemenettel (49) van ellátva, és az élesítőszerv, valamint a fogyasztási jeleket előállító egység (71) logikai VAGY-kapcsolatot megvalósító egységen keresztül az aktiváló bemenetre (49) is csatlakoztatva van. (Elsőbbsége: 1993. 12. 02.)

4. A 2. vagy 3. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a kártyaolvasó egység (4) által az adatkártyáról olvasott jeleknek megfelelő mennyiséget a fogyasztásra rendelkezésre álló tárolt mennyiséghez hozzáadó, a tárolt mennyiséget a fogyasztási jeleknek megfelelően csökkentő, és ha a tárolt mennyiség zérusra csökken, az elzárószervet (8) záró, ha pedig a tárolt mennyiség zérusnál nagyobb, az elzárószervet (8) nyitva tartó, illetve kinyitó vezérlőegysége (50) van. (Elsőbbsége: 1993. 12. 02.)

5. A 4. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a vezérlőegységhez (50) a fogyasztásra rendelkezésre álló mindenkori tárolt mennyiség és a vezérlőegység (50) állapotának megfelelő hibaüzenetek kijelzésére kijelzőegység (5) van csatlakoztatva. (Elsőbbsége: 1993. 12.02.)

6. Az 5. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a vezérlőegység (50) az adatkártyáról olvasott jeleknek megfelelő mennyiséget a fogyasztásra rendelkezésre álló tárolt mennyiséghez csak akkor adja hozzá, ha a megnövelt mennyiség egy előre meghatározott határértéknél kisebb, egyébként a hozzáadást nem végzi el és első hibaüzenetet ad ki. (Elsőbbsége: 1993. 12.02.)

7. Az 5. vagy 6. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az időegységenként! fogyasztás egy meghatározott értéke felett az elzárószervet (8) záró és második hibaüzenetet kiadó vezérlőegysége (50) van. (Elsőbbsége: 1993.12. 02.)

8. Az 5-7. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a vezérlőegységnek (50) a berendezés és a hozzá alkalmazható adatkártya egymáshoz rendelését biztosító mérőazonosítót és a legutóbb olvasott adatkártya sorszámát tároló adatmemóriája (57) van, és a vezérlőegység (50) a fogyasztásra rendelkezésre álló tárolt mennyiséghez az olvasott adatkártyának megfelelő mennyiséget csak abban az esetben adja hozzá, ha az olvasott adatkártya mérőazonosítója megfelel a tárolt mérőazonosítónak és sorszáma nagyobb a legutóbb olvasott adatkártya sorszámánál. (Elsőbbsége: 1993.12.02.)

9. A 8. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy abban az esetben, ha az olvasott adatkártya mérőazonosítója megfelel a tárolt mérőazonosítónak és sorszáma nem nagyobb a legutóbb olvasott adatkártya sorszámánál, a vezérlőegység (50) a fogyasztásra ren7

HU 210 459 Β delkezésre álló tárolt mennyiséghez egy állandó menynyiséget ad hozzá, ha az elzárószerv (8) zárva van és a nem nagyobb sorszámú adatkártya első ízben került olvasásra, egyébként hozzáadást nem végez és harmadik hibaüzenetet ad ki. (Elsőbbsége: 1993. 12.02.)

10. A 2-9. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a fogyasztási jeleket előállító egység (71) a mérőszerkezet (51) jelének megfelelő impulzusjelekből fogyasztási impulzusjeleket leosztással előállító, beállítható osztásarányú digitális számlálót (53) tartalmaz. (Elsőbbsége: 1993.12.02.)

11. A 10. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy valós idejű digitális órája (74) és a digitális óra (74) előre meghatározott időjelére a készenléti állapotból az aktív állapotba átkapcsolődó, valamint a számláló (53) osztásarányát átállító és aktuális tartalmát az osztásarány átállításának megfelelően átíró vezérlőegysége (50) van. (Elsőbbsége: 1993. 12.02.)

12. A 11. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a vezérlőegységnek (50) központi egysége (56) van, amelyhez a kártyaolvasó egység (4), a kijelzőegység (5), a fogyasztási jeleket előállító egység (71), az élesítőszerv és a digitális óra (74) I/O regisztereken (62, 65, 64, 61, 60) keresztül van csatlakoztatva, és a fogyasztási jeleket előállító egység (71), az élesítőszerv, valamint a digitális óra (74), ez utóbbi digitális komparátoron (46) keresztül, logikai VAGY kapcsolatot megvalósító egységen keresztül a központi egység (56) aktiváló bemenetére (49) is csatlakoztatva van. (Elsőbbsége: 1993. 12. 02.)

13. Az 1-12. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a vezérlőegység (50) az aktív állapotából a készenléti állapotába visszaállító szoftver eszközökkel van ellátva. (Elsőbbsége: 1993. 12.02.)

14. Az 1-13. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a fogyasztásmérő gázmérő (1), és az elzárószerv (8) léptetőmotorral (9) működtetettszelepet (12) tartalmaz. (Elsőbbsége: 1993.12. 02.)

15. A 14. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a szelep (12) a gázmérő (1) házában (2), a léptetőmotor (9) a házon (2) kívül van elhelyezve, és a léptetőmotor (9) és a szelep (12) között elfordulást közvetítő mágneses tengelykapcsoló (10) van elrendezve. (Elsőbbsége: 1993. 12. 02.)

16. A 14. vagy 15. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a mérőszerkezet (51) a gázmérő (1) házában (2) van elhelyezve, és a mérőszerkezethez (51) mágneses impulzusadó (38) van csatlakoztatva, amelynek villamos kimeneti része a házon (2) kívül van elhelyezve. (Elsőbbsége: 1993. 12.02.)