NL9401426A - Vaste-stof pulsgenerator. - Google Patents

Description

Titel: Vaste-stof pulsgenerator

De onderhavige uitvinding heeft in het algemeen betrekking op volumemeters voor natuurlijk gas en in het bijzonder op een met een volumemeter voor natuurlijk gas gekoppelde vaste-stof pulsgenerator voor het genereren van uitgangssignalen die representatief zijn voor hoeveelheden van door de volumemeter gemeten gas volumes.

Het op afstand of automatisch lezen van de natuurlijke-gasmeter brengt doorgaans met zich mee het verzamelen van elektrische pulsen welke zijn geproduceerd door een op de gasmeter geplaatste inrichting die mechanische beweging, in het algemeen rotatie van een as, vertaalt naar elektrische pulsen. Elke puls representeert een volume-eenheid van gas. Betrouwbare accumulatie van gasvolumegebruik vereist betrouwbare generatie van elektrische pulsen door de op de gasmeter geplaatste inrichting.

Zoals vermeld, gebruikt de huidige technologie voornamelijk een op een as gemonteerde magneet die, wanneer deze bewogen of geroteerd wordt, een magnetisch gevoelig rietrelais activeert dat een elektrische keten opent en sluit. Het openen en sluiten van de keten representeert de pulsvoorwaarden die door de op afstand gelegen of automatische uitleesapparatuur worden geaccumuleerd.

De schakelactie van een rietschakelaar vereist geen elektrisch bedieningsvermogen en vereist slechts minimaal elektrisch vermogen om de bediening daarvan te voelen. Dit minimaliseert de elektrische vermogenseisen van de op afstand gelegen of automatische uitleesinrichting en is zeer gewenst aangezien de op afstand gelegen of automatische leesapparatuur doorgaans door een batterij van energie wordt voorzien. De gemakkelijke manier van koppelen en de lage vermogenseisen van de magneet en rietschakelaar hebben geresulteerd in een proliferatie van deze inrichtingen geïmplementeerd om elektrische schakelsluitpulsen te verschaffen welke specifieke gasvolumehoeveelheden representeren die vervolgens door verwijderde of automatische leesapparatuur worden geaccumuleerd.

De verhoging van de natuurlijke gasprijzen en andere vraag naar verhoogde nauwkeurigheid van gasvolumemeting hebben een wens gemotiveerd voor het laten representeren van kleinere gasvolumes per puls. Dit resulteert in hogere pulsherhalings-snelheden voor de rietschakelinrichtingen. Het werken bij hogere herhalingssnelheden heeft de levensduur van de rietschakelcomponenten verminderd en heeft de betrouwbaarheid van systemen die de huidige rietschakeltechnologie gebruiken, verminderd.

De onderhavige uitvinding overwint de nadelen van de stand der techniek door gebruik te maken van een magnetische sensor die een uitgangssignaal genereert zonder elektrisch vermogen nodig te hebben. Deze is van een type zoals beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3.820.090. De magnetische sensor bevindt zich dicht bij een magneet die gemonteerd is op de as van de gasmeter. Wanneer de as en de magneet roteren, veroorzaken magnetische flux-omkeringen dat de sensor spanningspulsen produceert die 20 microseconden lang zijn. Deze pulsen zouden niet direct compatibel zijn met de ingang van bestaande verre of automatische meteruitlees-apparatuur omdat zij te smal zijn. Om het signaal te koppelen met bestaande verre of automatische meteruitleesapparatuur, moet de uitgang van de sensor gemodificeerd worden. De duur van het uitgangssignaal moet aanzienlijk worden verlengd en het signaal moet gebufferd worden om een openen en sluiten te representeren van de uitwendige keten die de pulser verbindt met de verre of automatische meteruitleesapparatuur. Aldus gebruikt de onderhavige uitvinding een keten die geen rust-energie verbruikt om de signaalmodificatie uit te voeren. Ten slotte functioneert een MOSFET-inrichting als een schakel-element om de externe keten te openen en te sluiten. Anders dan de magnetische sensor is geen bron van elektrisch vermogen nodig voor de uitvinding om de signaalmodificatie uit te voeren.

Aldus zijn diverse aspecten van de uitvinding verschillend van andere pogingen om hetzelfde probleem op te lossen. Kritisch voor de toepassing is een sensor die een spannings-signaal genereert. Andere pogingen hebben sensoren gebruikt die elektrische energie verbruiken in plaats van deze te genereren. Weer andere pogingen gebruiken een sensor die energie genereert, maar de signaal-amplitude neemt af wanneer de assnelheid afneemt. Aangezien deze toepassing het voelen vereist van de assnelheid helemaal tot aan een stilstand, gebruikt de onderhavige uitvinding een sensor met een uitgang die consistent is voor alle assnelheden die bruikbaar zijn voor de toepassing. Weer andere pogingen tot het oplossen van de problemen hebben actieve inrichtingen in de keten gebruikt voor het modificeren van het sensor-uitgangssignaal. Deze actieve componenten vereisen elektrische energie om te werken en zouden onacceptabel zijn voor de hierin beschreven toepassing. Een bekende inrichting zoals beschreven in een document getiteld "Wiegand Effect Sensors and Their Application in Manufacturing" door Joseph Pasqualucci, gedateerd l augustus 1989, beschrijft een dergelijke inrichting die een bipolaire transistor gebruikt. De bipolaire transistor heeft echter een lage ingangsimpedantie die de voor deze toepassing vereiste uitgangspulsduur zou tegenhouden.

Het is aldus een kenmerk van de onderhavige uitvinding om een vaste-stof pulser te verschaffen met een afzonderlijke magnetische sensorketen die geen rust-energie nodig heeft om de duur van het uitgangssignaal van de sensor te vergroten, en een eerste MOSFET-uitgangstransistor die werkt als een schakelaar en een hoge ingangsimpedantie heeft om de verlengde duur van het actieve uitgangssignaal toe te staan.

Het is een ander kenmerk van de onderhavige uitvinding om een vaste-stof pulsketen voor een gasmeter te verschaffen met een magnetisch gevoelige inrichting en keten die een eenvoudige koppeling aan bestaande apparatuur zullen verschaffen, geen elektrische bedrijfsenergie behoeven en langer werken dan bestaande inrichtingen van de eerdere techniek.

Het is weer een ander kenmerk van de onderhavige uitvinding om een sensor te verschaffen die een spanningssignaal genereert in plaats van elektrisch vermogen te verbruiken.

Het is ook een kenmerk van de onderhavige uitvinding om een sensor te verschaffen die assnelheden helemaal tot aan een stilstand voelt, en die een uitgang heeft die consistent is voor alle assnelheden welke nuttig zijn voor de automatische meteruitleesapparatuur.

Het is weer een ander kenmerk van de onderhavige uitvinding om één uitgangssluitpuls te verschaffen voor elke aan de magnetische sensor aangelegde veranderende magnetische flux-cyclus.

Het is een verder kenmerk van de onderhavige uitvinding om een bewegende magneet te hebben die magnetische flux van één polariteit aanbiedt aan een magnetische sensor en dan magnetische flux van de tegengestelde polariteit aanbiedt aan dezelfde sensor tijdens het maken van een complete cyclus.

Het is weer een ander kenmerk van de onderhavige uitvinding om een magneet te laten roteren zodat zijn snelste rotatiebeweging in een bepaalde toepassing niet resulteert in meer frequente magnetische flux-omkeringen op de magnetische sensor dan de door de bijzondere toepassing vereiste minimale uitgangsschakelsluitduur.

Het is ook een kenmerk van de onderhavige uitvinding om een magnetische sensor te hebben die een positieve spannings-puls met een duur van 20 microseconden genereert wanneer deze is blootgesteld aan magnetische flux van één polariteit, en een vergelijkbare negatieve spanningspuls bij blootstelling aan magnetische flux van de tegengestelde polariteit.

Het is een ander kenmerk van de onderhavige uitvinding om, door middel van een tweede verbeterings-MOSFET, de positieve puls te geleiden om een condensator op te laden en aldus de positieve spanning te verschaffen aan de poort van de eerste verbeterings-MOSFET, gebruikt als een uitgangs- schakelaar, ten einde een dergelijke inrichting aan te schakelen gedurende een tijd langer dan 50 milliseconden.

Het is weer een ander kenmerk van de onderhavige uitvinding om, door middel van een tweede verbeterings-MOSFET, de negatieve puls van de magnetische sensor te geleiden naar de eerder opgeladen condensator ten einde een negatieve spanning aan te leggen aan de poort van de eerste verbeterings-MOSFET, welke wordt gebruikt als een uitgangsschakelaar, en aldus een dergelijke inrichting uit te schakelen.

Het is weer een verder kenmerk van de uitvinding om de poort van de tweede verbeterings-MOSFET, gebruikt om de negatieve puls van de magnetische sensor te geleiden, te verbinden met de drain van de eerste verbeterings-MOSFET, gebruikt als een uitgangsschakelaar, en aldus met het positieve uitgangssignaal, voor het tot stand brengen van een positieve terugkoppeling op de werking van de vaste-stof pulser.

Het is ook een kenmerk van de onderhavige uitvinding om, door het gebruik van positieve terugkoppeling, het uitschakelen van de eerste verbeterings-MOSFET, die gebruikt wordt als een uitgangsschakelaar, snel en zonder oscillaties te laten plaatsvinden.

Aldus heeft de onderhavige uitvinding betrekking op een vaste-stof pulsgenerator omvattende een sensor voor het detecteren van een verandering in het magnetisch veld en het genereren van een elektrische uitgangspuls zonder een afzonderlijke elektrische vermogensbron nodig te hebben, en een met de sensor gekoppelde eerste MOSFET-schakelaar voor het vormen van een gesloten keten met de door de sensor gegenereerde pulsen en het voeden van een daarmee gekoppelde gegevensverzamelketen.

De uitvinding bevat ook een pulsbesturingsketen die tussen de sensor en de eerste MOSFET-schakelaar is gekoppeld om de elektrische uitgangspuls van de sensor te ontvangen en de duur daarvan voldoende te verlengen om gebruik daarvan door automatische meteruitleesapparatuur toe te laten. De hierbij gebruikte sensor heeft geen bewegende delen en de puls- besturingsketen is een vaste-stof keten die in staat is tot het ontvangen van een puls met een pulsbreedte van 20 micro-seconden en tot het genereren van een uitgangspuls met een lengte groter dan 50 milliseconden. De in de onderhavige uitvinding gebruikte eerste MOSFET-schakelaar is een ver-beterings-MOSFET die alleen met de door de sensor gegenereerde puls werkt doordat deze geen externe energiebron nodig heeft.

De uitvinding kan worden gebruikt overal waar een magneet mechanisch wordt bewogen ten einde een magnetische riet-schakelaar een elektrische keten te laten openen en sluiten, en een dergelijk openen en sluiten een ingangssignaal is voor geassocieerde elektrische apparatuur, zodat het specifieke, met de beweging van de magneet geassocieerde fysische gebeurtenissen representeert. Verder kan, in plaats van een magneet en sensor, een pulstransformator worden gebruikt om de ingangspulsen te verschaffen.

Deze en andere kenmerken van de onderhavige uitvinding zullen vollediger worden beschreven in samenhang met de hierna volgende gedetailleerde beschrijving van de tekeningen waarin gelijke verwijzingscijfers gelijke elementen representeren en waarin: figuur 1 een schematisch diagram is van een bekende pulsgenererende keten; figuur 2a een grafiek is van een typische door de sensor van figuur l gegenereerde positieve puls; figuur 2b een grafiek is van een typische door de sensor van figuur 1 gegenereerde negatieve puls wanneer de magnetische flux op de sensor van figuur 1 wordt omgekeerd; figuur 3 een schematisch blokdiagram is van de onderhavige uitvinding; figuur 4 een elektrisch schematisch diagram is van de onderhavige uitvinding; figuur 5 een blokdiagram is dat de verbindingen illustreert van de uitgang van de onderhavige uitvinding naar een dataverzamelketen die in de techniek bestaat; figuur 6 een grafiek is van de uitgangspuls van de vaste-stof pulser, welke de schakelsluitpuls toont met een duur van ongeveer 880 milliseconden en optreedt met een vermogens-herhalingssnelheid van één puls per 10 seconden; figuur 7 een grafiek is van de uitgangspuls van de vaste-stof pulser, welke de schakelsluitpuls toont met een duur van ongeveer 400 milliseconden en plaatsvindend met een puls-herhalingssnelheid van ongeveer één puls per 800 milliseconden; en figuur 8 een elektrisch schematisch diagram is van de nieuwe uitvinding met een pulstransformator als de ingangs-signaalbron.

De terminologie "vaste-stof” {"solid-state") heeft enige tweeslachtigheid. De definitie voor vaste-stof die door de gemeenschap van elektrische en elektronische ontwerpers algemeen geaccepteerd is, luidt: "een inrichting die gemaakt is van halfgeleidende materialen en werkt door middel van de met het transport van lading in dergelijke materialen geassocieerde kwantummechanische principes". Een keten die in hoofdzaak uit dergelijke inrichtingen bestaat, zou ook als zijnde een vaste-stof keten beschouwd kunnen worden.

Een veelgebruikte, maar minder nauwkeurige, definitie voor "vaste-stof" zou kunnen zijn: "elektrische inrichtingen en ketens die geen bewegende delen hebben". De bij de onderhavige uitvinding betrokken sensor heeft geen bewegende delen, maar is niet gemaakt van halfgeleidende materialen. De sensor wordt hier niet aangeduid als vaste-stof, volgens de eerste bovengenoemde definitie. De gehele uitvinding, die voornamelijk bestaat uit halfgeleidende inrichtingen en ook verschilt van thans toegepaste techniek, dat wil zeggen elektro-mechanische rietschakelaars, door de afwezigheid van bewegende onderdelen, zal in het hiernavolgende worden aangeduid als een "vaste-stof pulser".

Figuur 1 is een ketendiagram van een oudere pulsgenerator die gebruik maakt van een sensor 12 van het type zoals gebruikt in de onderhavige uitvinding. De sensor is beschik- baar in de stand der techniek en wordt geproduceerd door het koud bewerken van een vicalloy-draad met een diameter van 0,01 inch. Vicalloy, een ferromagnetisch materiaal, bestaat uit ijzer, kobalt en vanadium. De draad is zodanig gevormd dat deze een gradiënt van hogere coërcitiekracht bij het geharde oppervlak naar een lagere coërcitiekracht bij het relatief zachte centrum genereert. De coërcitiekrachtniveaus worden geïdentificeerd wanneer de draad door de diameter wordt verdeeld als twee afzonderlijke gebieden, een buitenste "schaal" en een binnenste "kern". Magnetisch schakelen vindt plaats in de schaal en kern wanneer de draad zich in de buurt bevindt van een longitudinaal magneetveld dat cycli doorloopt. De resulterende hysterese-lus bevat grote discontinue sprongen die bekend zijn als Barkhausen-discontinuïteiten, welke plaatsvinden ten gevolge van polariteitschakeling in de schaal en in de kern. De draad induceert een spanning over de oppikspoel met een duur van ongeveer 20 microseconden, zoals geïllustreerd in figuur 2. Wanneer het magnetische veld wordt omgekeerd, wordt een negatieve spanning geïnduceerd door de oppikspoel met een duur van ongeveer 20 microseconden, zoals geïllustreerd in figuur 2b. De amplitude van de geïnduceerde spanning is afhankelijk van de sterkte en oriëntatie van het excitatieveld. De voor het vormen van de sensor gebruikte draad staat in de techniek bekend als de "Wiegand-effectdraad". De door sensor 12 gegenereerde puls, zoals getoond door golfvorm 28 in figuur 2a, wordt gekoppeld met de basis 13 van bipolaire transistor 14, die een 2N2222 of equivalent kan zijn. Een spanningsbron 16 is door belasting-weerstand 18 gekoppeld met de collector 20 van transistor 14, en de emittor 22 van transistor 14 is gekoppeld met massa 24. De uitgang van collector 20 is gekoppeld met aansluiting 26.

Figuur 3 is een blokdiagram van de vaste-stof pulser 30 van de onderhavige uitvinding. Magneet 32 is gekoppeld met de as of rotor van de (niet weergegeven) gasmeter. Wanneer de as en magneet 32 roteren, biedt de bewegende magneet magnetische flux van één polariteit aan de sensor 24 aan, en biedt dan in de loop van het maken van een complete cyclus magnetische flux van de tegengestelde polariteit aan dezelfde sensor 34 aan. De magnetische sensor 34 bevindt zich dicht bij de magneet 32, en de magnetische flux-omkeringen veroorzaken, dat de sensor 34 de spanningspulsen zoals geïllustreerd in figuur 2a en figuur 2b, welke een duur hebben van 20 microseconden, produceert.

Eén uitgangssluitpuls wordt verschaft voor elke aan de magnetische sensor 34 aangeboden, veranderende magnetische flux-cyclus. De magneet 32 roteert zodanig, dat de snelste rotatiebeweging in een bepaalde toepassing niet resulteert in meer frequente magnetische flux-omkeringen op de magnetische sensor dan de door de bijzondere toepassing vereiste minimale sluitduur van de uitgangsschakelaar.

Voor het koppelen met bestaande verre of automatische meteruitleesapparatuur moet de uitgang van de sensor 34 gemodificeerd worden. De duur van het uitgangssignaal op lijn 36 moet aanzienlijk worden vergroot, en het pulscircuit 30 moet gebufferd worden voor het representeren van een openen en sluiten van de externe keten die de pulser 30 verbindt met de in figuur 5 geïllustreerde verre of automatische meteruitleesapparatuur 58.

In de onderhavige uitvinding vormen componenten die niet een afzonderlijke vermogensbron behoeven om te werken, een pulsbesturingsketen 38. Deze keten dient om het uitgangssignaal op lijn 36 van de magnetische sensor 34 te modificeren. Het gemodificeerde signaal op lijn 40 wordt gekoppeld met een uitgangsinrichting 44 die functioneert als een schakel-element om de externe keten te openen en te sluiten. Anders dan de sensor is geen bron van elektrisch vermogen vereist door de keten 38 om de signaalmodificatie uit te voeren.

Diverse aspecten van de uitvinding verschillen van andere pogingen om hetzelfde probleem op te lossen. Kritisch voor de toepassing is een sensor 34 die een spanningssignaal op lijn 36 genereert. Andere pogingen hebben sensoren gebruikt die elektrisch vermogen verbruiken in plaats van het te genereren.

Deze uitvinding gebruikt een sensor 34 die een uitgangssignaal genereert zonder een afzonderlijke bron van elektrisch vermogen nodig te hebben. Sommige andere pogingen zijn gedaan om een sensor te gebruiken die vermogen genereert maar waarvan de signaal-amplitude afneemt wanneer de assnelheid afneemt. Aangezien de toepassing vereist dat de assnelheid over het gehele traject tot aan een stilstand wordt gevoeld, gebruikt de onderhavige uitvinding een sensor 34 met een uitgang op lijn 36 die consistent is voor alle assnelheden die nuttig zijn voor de hier beschreven toepassing. Zoals vermeld hebben andere pogingen voor het oplossen van hetzelfde probleem actieve inrichtingen in de keten gebruikt om het sensor-uitgangssignaal te modificeren. Deze actieve componenten behoeven elektrisch vermogen om te werken en zouden onacceptabel zijn voor de toepassing. Het bekende voorbeeld in figuur 1 vergroot niet de duur van het actieve uitgangssignaal, en maakt ook geen gebruik van de door de sensor geproduceerde negatieve pulsen. Het is een onderscheid dat de onderhavige uitvinding dat wel doet. De keten 38 ontvangt het signaal op lijn 36 van sensor 34, en vergroot de duur van de puls tot meer dan 50 milliseconden, zoals gezien kan worden in de figuren 6 en 7. De puls met verlengde duur wordt gekoppeld op lijn 40 naar een uitgangsinrichting 42, die een eerste MOSFET 44 kan zijn (zie figuur 4). De uitgang van de MOSFET 44 verschijnt op lijn 46 en wordt gekoppeld met een verzamelinrichting 58 (zie figuur 5). De uitgangslijn 48 dient als de signaalterugvoerbaan tussen de verzamelinrichting 58 en de vaste-stof pulser 30. Zoals uit figuur 3 blijkt, kan de pulsvorminrichting van figuur 3 dus gebruikt worden op plaatsen waar geen extern vermogen beschikbaar is, aangezien de sensor 34 een spanningssignaal genereert van voldoende sterkte om de pulsbesturingsketen 38 en de MOSFET 44 te genereren.

Figuur 4 is een schematisch elektrisch diagram van de in figuur 3 getoonde vaste-stof pulser. De magnetische sensor 34 is in figuur 4 als een spoel getoond. De pulsbesturingsketen 38 omvat een ingangsbelastingweerstand 31 waarover het signaal van de magnetische sensor wordt ontwikkeld. Een tweede MOSFET 52 omvat, zoals bij de meeste MOSFETS, een interne diode tussen de drain- en source-aansluitingen, zodat geleiding zal optreden wanneer de source positief is ten opzichte van de drain. Deze interne diode geleidt de door de magnetische sensor 34 bij het roteren van de magneet 32 gegenereerde positieve uitgangspuls 28. De aldus geleide positieve uitgangspuls dient om condensator 56 op te laden.

De aldus geladen condensator 56 veroorzaakt een positieve voorspanning van de poort van eerste MOSFET 44, waardoor deze wordt AAN-geschakeld. MOSFET 44 werkt simpelweg als een schakelaar en, wanneer de poort positief is gemaakt ten opzichte van de source, bevindt de schakelaar zich in de AAN of gesloten toestand waarbij de uitgangsaansluitingen op lijnen 46 en 48 met elkaar worden gekoppeld. Wanneer de magneet 32 in figuur 3 wordt geroteerd, zal dus door de magnetische sensor 34 een negatieve puls gegenereerd worden welke een vooraf bepaald door de gasmeter gemeten gasvolume kan representeren. Deze in figuur 2b getoonde negatieve puls wordt aangelegd aan de poort van de tweede MOSFET 44 en schakelt deze UIT, de open toestand.

De poort van de tweede MOSFET 52 is verbonden met de positieve uitgangsaansluiting 46 van de eerste MOSFET 44. Dit beïnvloedt een positieve terugkoppeling door toe te laten dat de stijgende spanning op uitgang 46 bij het einde van de uitgangspuls (66 in figuur 6) de drain/source-geleiding op de tweede MOSFET 52 vergroot en daardoor de spanning bij de poort van de tweede MOSFET 44 verlaagt. Dit elimineert de neiging van de tweede MOSFET 44 om te oscilleren wanneer de magneet-rotatie zeer langzaam is en de temperaturen laag zijn. Bij alle temperaturen resulteert deze positieve terugkoppeling in een snellere stijgtijd bij het eind van de schakelaarsluit-uitgangspuls.

De diode 54 vervult de functie van het, bij de poort van de eerste MOSFET 44, klampen van de negatieve "reset"-puls van de magnetische sensor 34 zodat deze niet zal interfereren met de volgende positieve "set"-puls van de magnetische sensor 34 wanneer de magneet snel wordt gedraaid.

Figuur 5 is een diagram dat de vaste-stof pulser 30 illustreert als een blok waarvan de uitgangen op lijn 46 en 48 gekoppeld zijn met een zich op afstand bevindende, typische gegevensverzamelinrichting 58. Een omkeerinrichting 60 is door een spanningsbron 62 via weerstand 64 voorgespannen. Het sluiten van de eerste MOSFET-schakelaar 44 in de vaste-stof pulser 30 verschaft een puls door de omkeerinrichting 60 aan de gegevensverzamelapparatuur, welbekend in de techniek en niet in detail weergegeven, voor tabulatie en meetdoeleinden.

Zoals eerder vermeld, illustreert figuur 6 dat de puls van 20 microseconden in figuur 2 qua duur vergroot wordt tot ongeveer 880 milliseconden door de in figuur 4 getoonde keten 38. De in figuur 5 getoonde spanningsbron 62 is 16 Volt voor het voorbeeld van figuur 5 en figuur 6. Wanneer de positieve puls 28 van de magnetische sensor voor het eerst optreedt, passeert deze door de interne diode van MOSFET 52 en laadt condensator 56 op, waardoor MOSFET 44 wordt AAN-gezet en de in figuur 6 getoonde uitgang op lijn 46 wordt geproduceerd. Bij het begin van de uitgangspuls zoals getoond bij 63, valt de spanning plotseling naar nul wanneer de MOSFET 44 AAN-schakelt en in deze toestand blijft terwijl lading uit de condensator 56 lekt. Wanneer genoeg lading de condensator 56 heeft verlaten om toe te staan dat de uitgangsspanning begint toe te nemen, versnelt de positieve terugkoppeling, zoals verschaft door het koppelen van de uitgang met de poort van MOSFET 52, het uitschakelen van de uitgang zoals getoond bij 66 in figuur 6.

Figuur 6 is een voorbeeld waar de rotatie van magneet 32 langzaam is en de uitgangspuls voltooid is voordat de magnetische sensor een negatieve puls genereert. In figuur 7 is de rotatie van de magneet 32 sneller, waarbij uit de magnetische sensor een positieve puls optreedt ongeveer elke 800 milliseconden. Merk op dat de uitgangspulsduur is verkort tot ongeveer de helft van die tijd omdat de negatieve puls uit de mageneetsensor is opgetreden en doorgegeven aan condensator 56 door de MOSFET 52, en een snel uitschakelen van de uitgangspuls tot stand brengt zoals getoond bij 66 in figuur 7.

Hoewel de eerste uitvoeringsvorm betrekking heeft op het verschaffen van een sluiting van een vaste-stof schakelaar in respons op de beweging van een magneet, is een tweede uitvoeringsvorm van dit concept ook mogelijk. Deze alternatieve vorm van de uitvinding voorziet in het sluiten van een vaste-stof schakelaar in respons op een aandrijvende uitgang uit een elektronische keten. De tweede uitvoeringsvorm laat elektrische isolatie tussen ingang en uitgang toe, heeft een extreem laag vermogen, en is goedkoop in vergelijking met traditionele benaderingen om hetzelfde te doen. Daar waar de eerste uitvoeringsvorm vergelijkbaar is met een magnetische riet-schakelaar, is de tweede uitvoeringsvorm analoog aan een relais.

De tweede uitvoeringsvorm van de uitvinding is getoond in figuur 8 waar de sensor is vervangen door een kleine puls-transformator 34. De ingang van de pulstransformator wordt dan aangedreven uit een uitgang van een elektronische keten. Wanneer deze aandrijving gedurende ongeveer 30 microseconden een bepaalde polariteit heeft, wordt de vaste-stof schakelaar 44 gesloten gedurende een veel langere tijd, ongeveer 30 milliseconden. Wanneer opeenvolgende aandrijfpulsen van dezelfde polariteit worden aangeboden, kan de uitgang van de schakelaar 44 langer dan 30 milliseconden gesloten blijven. De zich in de gesloten toestand bevindende schakelaar 44 kan op elk willekeurig moment geopend worden door een 30 microseconden durende aandrijfpuls van de tegengestelde polariteit. Op deze manier kan het sluiten van de schakelaar elke gewenste duur krijgen.

Aldus is een vaste-stof pulsketen beschreven welke een magnetische sensor omvat, een keten voor het verlengen van de duur van de door de magnetische sensor geproduceerde positieve pulsen en ten minste één MOSFET-uitgangstransistor. De magnetische sensor bevindt zich dicht bij een magneet die gemonteerd is op de as van de gasmeter. Wanneer de as en de magneet roteren, veroorzaken magnetische flux-omkeringen dat de sensor spanningspulsen produceert met een lengte van 20 micro-seconden. Deze pulsen zouden niet direct compatibel zijn in de ingang van bestaande verre of automatische meteruitlees-apparatuur.

Voor het koppelen met bestaande verre of automatische meteruitleesapparatuur moet de uitgang van de sensor gemodificeerd worden. De duur van het uitgangssignaal moet aanzienlijk verlengd worden en het signaal moet gebufferd worden voor het representeren van een openen en sluiten van de externe keten die de pulser verbindt met de verre of automatische meteruitleesapparatuur. In de uitvinding worden voor het uitvoeren van de signaalmodificatie componenten gebruikt die geen afzonderlijke vermogensbron behoeven. Een MOSFET-inrichting functioneert als een schakel-element om de externe keten te openen en te sluiten. Geen elektrisch vermogen is vereist door deze uitvinding om de signaalmodificatie tot stand te brengen. De onderhavige toepassing gebmikt een sensor die de assnelheid voelt van volle snelheid tot geen rotatie. Aldus heeft de sensor een uitgang die consistent is voor alle assnelheden die nuttig zijn in deze toepassing.

Hoewel de uitvinding is beschreven in verband met een voorkeursuitvoeringsvorm, is het niet de bedoeling om de omvang van de uitvinding te beperken tot deze bijzondere vorm maar is het daarentegen de bedoeling dat dergelijke alternatieven, modificaties en equivalenten welke vallen binnen de geest en omvang van de uitvinding zoals gedefinieerd door de conclusies, ook worden gedekt.

Claims (17)

1. Vaste-stof pulsgenerator ten behoeve van een gegevens-verzamelketen, omvattende: een sensor voor het detecteren van een verandering in een magnetisch veld en het genereren van een elektrische uitgangs-puls; en een met de sensor gekoppelde eerste MOSFET-schakelaar, voorzien van uitgangsaansluitingen, voor het vormen van een gesloten keten tussen de uitgangsaansluitingen alleen wanneer de door de sensor gegenereerde puls ontvangen wordt, welke gesloten keten tussen de uitgangsaansluitingen bestemd is voor een daarmee te koppelen gegevensverzamelketen.

2. Pulsgenerator volgens conclusie 1, gekenmerkt door een tussen de sensor en de eerste MOSFET-schakelaar gekoppelde puls-besturingsketen.

3. Pulsgenerator volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de sensor geen bewegende delen heeft.

4. Pulsgenerator volgens conclusie 3, met het kenmerk dat de sensor in staat is tot het genereren van bipolaire uitgangspulsen met een duur van 20 microseconden.

5. Pulsgenerator volgens conclusie 2, met het kenmerk dat de pulsbesturingsketen een vaste-stof keten is die in staat is tot het ontvangen van een puls met een breedte van 20 microseconden en tot het genereren van een uitgangspuls met een lengte groter dan 50 milliseconden.

6. Pulsgenerator volgens conclusie l, met het kenmerk dat de eerste MOSFET-schakelaar een vermeerderings-MOSFET is.

7. Pulsegenerator volgens conclusie 6, met het kenmerk dat de eerste MOSFET-schakelaar alleen werkt met de door de sensor gegenereerde puls zodat deze geen met de schakelaar gekoppelde externe vermogensbron behoeft.

8. Pulsgenerator volgens conclusie 6, met het kenmerk dat de pulsbesturingsketen omvat: een parallel met de sensor gekoppelde belastingweerstand; een tweede MOSFET die gekoppeld is met een knooppunt van de sensor en de belastingweerstand voor het doorgeven van pulsen uit de sensor; een condensator die gekoppeld is tussen de tweede MOSFET en de eerste MOSFET-schakelaar en massa zodat de condensator wordt opgeladen door een daaraan door de tweede MOSFET aangeboden puls; en waarbij de poort van de eerste MOSFET-schakelaar gekoppeld is met de condensator zodat de eerste MOSFET-schakelaar wordt AAN-geschakeld wanneer de condensator oplaadt.

9. Pulsgenerator volgens conclusie 8, met het kenmerk: dat genoemde sensor zowel positieve als negatieve pulsen genereert ; en dat genoemde tweede MOSFET zowel genoemde positieve als negatieve pulsen geleidt, waarbij genoemde positieve puls de condensator oplaadt om de eerste MOSFET AAN te schakelen en de negatieve puls de condensator ontlaadt om de eerste MOSFET UIT te schakelen.

10. Pulsgenerator volgens conclusie 9, met het kenmerk dat de sensor genoemde positieve en negatieve pulsen genereert in respons op een roterende magneet.

11. Pulsgenerator volgens conclusie 10, gekenmerkt door een positief terugkoppelsignaal dat gekoppeld wordt uit een uitgangsaansluiting van de eerste MOSFET naar de poort van de tweede MOSFET voor het veroorzaken van een scherp uitschakelen van de eerste MOSFET omdat de condensator langzaam wordt ontladen wanneer genoemde magneet langzaam roteert.

12. Pulsgenerator volgens conclusie l, met het kenmerk dat de sensor een pulstransformator is voor het ontvangen van een ingangspuls en het genereren van een uitgangspuls.

13. Werkwijze voor het genereren van pulsen voor een gegevens-verzamelketen, welke pulsen de uitgang representeren van een gasvolumemeter, welke methode de stappen omvat van: het detecteren van een verandering in een magneetveld opgewekt door rotatie van een magneet in respons op gasstroming in de gasmeter met een sensor, en het genereren van een elektrische uitgangspuls; en het koppelen van de uitgangspuls met een MOSFET-schakelaar voorzien van uitgangsaansluitingen voor het vormen van een gesloten keten tussen de uitgangsaansluitingen wanneer de puls wordt gegenereerd voor het in staat stellen van een tussen de uitgangsaansluitingen gekoppelde gegevensverzamelketen.

14. Werkwijze volgens conclusie 13, gekenmerkt door de stap van het koppelen van een pulsbesturingsketen tussen de sensor en de MOSFET-schakelaar ten einde de tijdsduur van de uitgangspuls te verlengen tot ten minste 50 milliseconden.

15. Werkwijze volgens conclusie 14, met het kenmerk dat de stap van het genereren van een elektrische uitgangspuls verder de stap omvat van het genereren van bipolaire uitgangspulsen met een duur van 20 microseconden door de sensor.

16. Werkwijze volgens conclusie 15, gekenmerkt door de stappen van: het gebruik van een spoel als de sensor; en het genereren van een puls in de spoel door een roterende magneet.

17. Werkwijze volgens conclusie 15, gekenmerkt door de stappen van: het gebruik van een pulstransformator op de sensor; het koppelen van de ingang van de pulstransformator naar een elektrische keten; en het koppelen van de uitgang van de pulstransformator naar de pulsbesturingsketen.