DE2613112B2

DE2613112B2 - Elektronischer Maximumzähler

Info

Publication number: DE2613112B2
Application number: DE19762613112
Authority: DE
Inventors: Artur Dr.-Ing. 1000 Berlin Seibt
Original assignee: Heliowatt Werke Elektrizitaet GmbH
Current assignee: Heliowatt Werke Elektrizitaet GmbH
Priority date: 1976-03-24
Filing date: 1976-03-24
Publication date: 1980-02-07
Also published as: IT1085108B; DE2613112A1; IE44656B1; IE44656L; CH616509A5; DK127477A; NL7702596A; GB1524794A; FR2345724A1; FR2345724B1; BE852686A

Description

Der Verwendung von Maximumzählern durch Kleinverbrauch ·τ von elektrischer Energie steht der relativ hohe P₁ eis der gebräuchlichen mechanischen Geräte entgegen, der bedingt ist durch großen ma-

nuellen Fertigungs- und Justageaufwand. Zur Verminderung dieses Aufwands sind elektronische Bauelemente bekanntlich besonders geeignet, wobei eine geforderte Langzeitzuverlässigkeit bei gleichzeitiger wirtschaftlicher Fertigung eines elektronischen Maxi-

r> mumzählers nur dann erreichbar ist, wenn die Zahl der Bauelemente klein gehalten werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektronischen Maximumzähler zu erstellen, der diese Forderungen erfüllt. Gelöst wird diese Aufgabe mit

vi den im Patentanspruch 1 aufgeführten Mitteln.

Bei elektronischen Maximumzählern besteht die Forderung, daß bei Netzausfall der Zahlenwert des bis dahin aufgelaufenen höchsten Monatsmaximums gespeichert bleiben muß. Zusätzlich sind bestimmte

i-, Zustände der Steuerlogik zu speichern, um nach Wiederkehr der Netzspannung den Lauf des Maximumwerkes von der unterbrochenen Stelle an zu gewährleisten. Dies ist besonders wichtig, wenn das Maximumwerk während des monatlichen Übertra-

Mi gens des Monatsmaximums in das mechanische Kumulativzählwerk durch Netzausfall gestört wurde, um die Übertragung falscher Werte zu verhindern. Für die übertragung einer 4stelligen Zahl, z. B. der Zahl 9999, aus dem elektronischen Monatsspeicher in das

_M Kumulativzählwerk sind bei Schrittgeschwindigkeiten von z. B. 10...20 Hz Zeiten von mehreren Minuten anzusetzen, so daß die Wahrscheinlichkeit eines in diese Zeitohase fallenden Netzausfalles relativ eroß

ist. Prinzipiell sind zwar auch elektronische Speicher und Anzeigevorrichtungen für das übliche Kumulativzählwerk verwendbar, jedoch besitzen derzeitig weder elektronische Speicher noch Anzeigeelemente eine dem mechanischen Zählwerk vergleichbare Zuverlässigkeit.

Elektronische nichtflüchtige Speicher sind bekannt. Praktische Bedeutung haben solche Speicher erlangt, die in einem speziellen Programmiergerät, d. h. nicht in der eigentlichen Schaltung, gesetzt werden können. Nichtflüchtige Speicher, die wie frei adressierbare Speicher in der Schaltung selbst betrieben werden können, sind z. Zt. noch relativ unzuverlässig. Bekannte Speicher dieser Art haben die Eigenschaft, daß die Zahl der Schreibzyklen begrenzt ist. Es ist nicht möglich, einen solchen Schaltkreis wie einen normalen Speicher zu betreiben, weil die Zahl der nutzbaren Schreibzyklen schnell erreicht wäre. Es darf nur dann ein Schreibbefehl gegeben werden, wenn die Eigenschaft der Speicherung bei Stromausfall tatsächlich benötigt wird. Hierzu muß ein Netzausfal! so rechtzeitig erkannt werden, daß bis zum Zusammenbrechen der Speisespannungen der Elektronik alle zu speichernden Werte in den nichtflüchtigen Speicher übertragen sind. Nach dem Stand der derzeitigen Technologie ist es möglich, einen solchen nichtflüchtigen Speicher zusammen mit anderen Metalloxid-Transistoren auf demselben Chip zu integrieren.

Es sind zwei grundsätzliche Ausführungen eines elektronischen Maximumzählers möglich:

1. Ein kunderspezifischer Großschaltkreis mit einem Maximumwerk in herkömmlicher Digitaltechnik und

2. die Verwendung einti Mikrocomputers.

In beiden Fällen kann die gesa .Ue Schaltung auf einem Chip integriert sein, es ist aber auch Mehrchip-System verwendbar.

Als günstige Lösungen bieten sich an: ein Einchip-Mikrocomputer mit auf dem Chip integriertem nichtflüchtigen Speicher, der elektrisch änderbar ist, oder ein nichtflüchtiger integrierter Speicher, der in einem speziellen Programmiergerät gesetzt wird oder ein Einchip-Mikrocomputer mit externem nichtflüchtigen Speicher für die während eines Netzausfalles zu speichernden Werte.

Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf die Ausführung mit einem Mikrocomputer, die gegenüber dem kundenspezifischen Großschaltkreis wirtschaftlicher ist, da für eine kundenspezifische Anpassung des Mikrocomputers nur eine Maskenänderung seines Programmspeichers erforderlich ist.

Dem elektronischen Maximumwerk werden von außen Angaben über den Energieverbrauch zugeführt, z. B. in Gestalt von Läuferscheibenimpulsen des zugeordneten Elektrizitätszählers, eine Impulskonstan'.e als Anpassungsfaktor der aufgenommenen Impulse zur Kennzeichnung des Energieverbrauchs, eine Meßperiodenvorgabe und die Netzfrequenz zur Steuerung der Meßperiode. Für die Meßperiodenvorgabe ist dabei eine Zeitbasiseinrichtung im Maximumzähler vorgesehen, die beispielsweise Netzfrequenzimpulse zählt, die dann ein Maß für die Dauer der Meßperiode bilden und einem Sollzähler zur vergleichenden Auswertung zugeführt werden. Als weitere Informationen werden dem elektronischen Maximumwerk Tarifumschaltebefehle, Ein- und Ausschaltbefehle, Monatsriickstellbefehl und Netzausfallsignale zugeführt.

ίο

Die Tarifumschaltebefehle und die Ein- und Ausschaltbefehle sind kombinierbar, wodurch ein Eingang des Maximum Werkes entfällt bzw, frei wird. Der Monatsrückstellbefehl wird z. B, durch einen Rundsteuerempfänger gegeben oder innerhalb des Gerätes für eine vorgegebene feste Zeit programmiert. Außerdem kann eine manuelle Rückstellung vorgesehen werden.

Bei einem Maximumzähler müssen der Zaluenwert des Monatsmaximums und bestimmte Zustandssignale der Logik bzw. des Programmablaufs bei Netzausfall gespeichert werden.

Zur Auslösung der Speicherung in dem nichtflüchtigen Speicher muß dem Maximumwerk ein bevorstetsnder Netzspannungsausfall mitgeteilt werden. Bei Netzwiederkehr veranlaßt dasselbe Signal den Computer, an einer vorbestimmten Stelle sein Programm wieder aufzunehmen, wobei er die in dem nichtflüchtigen Speicher enthaltenen Werte ausliest, in seinen Arbeitsspeicher überträgt und weiterverarbeitet.

Die vorerwähnten Programmierungen müssen kundenspezifisch änderbar sein. Es gibt mehrere Möglichkeiten, dies zu erreichen:

a) Bei einem Computer, dessen Befehlsspeicher vorzugsweise ebenfalls als nichtflüchtiger Speicher ausgeführt ist, wird bei jedem Gerät im Prüffeld von einem geeigneten Datenträger (z. B. Lochstreifen) der gesamte Befehlsspeicher gesetzt, wobei sämtliche Kundenwünsche mitprogrammiert werden.

b) Bei einem Computer mit maskenprogrammierbarem Befehlsspeicher wird das Programm so ausgeführt, daß der Computer an seinen Eingängen externe Kodierungen in Form von Dioden- oder Drahtbrückenfestwertspeichern abfragt, die dann kundenspezifisch geändert werden.

c) Bei einem Computer mit separatem Befehlsspeicher, d. h. bei dem der Befehlsspeicher nicht integriert ist, kann der gesamte Befehlsspeicher kundenorientiert ausgetauscht werden.

Vom Maximumwerk werden, je nach Zahl der Maximumtarife, die Augenblicks- und Monatsmaxima in Form digitaler oder analoger Zahlenwerte zur Anzeige und/oder zur Datenausgabe abgegeben.

Ferner werden Steuersignale für Rückstellzählwerk und Kumulativzählwerke sowie für Anzeigeorgane bei mehreren Maximumtarifen ausgegeben.

Bei der Verwendung eines Einchip-Mikrocomputers wird dieser aufgrund der geringen Zahl der Eingänge vorzugsweise durch vorgeschaltete Multiplexeinrichtungen betrieben. Die externe Befehlseingabe wird somit über ein oder mehrere Multiplexer gesteuert. Dabei werden Festprogramme, wie z. B. die Meßperiodenlänge, Impulskonstante, Monatsrückstellbefehl bei selbsttätiger Rückstellung nach einer vorgewählten Zeit usw. über Kodierstecker dem Mikrocomputer mitgeteilt.

Die Zahl der verfügbaren Ausgänge ist hingegen fast immer ausreichend, so daß dem Kumulativzählwerk, dem Rückstellzählwerk, den Anzeigeelementen für das Augenblicks- und das Monatsmaximum usw. jeweils eigene Ausgänge zugeordnet werden.

Ein weiterer Vorteil der Verwendung von Mikrocomputern der genannten Art ist die einfache Programmierung mehrerer Maximumtarife, da der im Mikrocomputsr integrierte, frei programmierbare Datenspeicher immer eine wesentlich größere Speicherkapazität aufweist, als für einen Tarif erforderlich

ist; so sind für jedes weitere Monatsmaxima nur 16 Bit im Arbeitsspeicher und im nichtflüchtigen Speicher erforderlich.

Anstelle eines integrierten, vollständigen Programmspeichers (ROM) des Einchip-Mikrocomputers ist auch ein externer Speicher verwendbar, durch den das Programm ohne Austausch des Einchip-Mikrocomputers änderbar ist. Dabei werden bestimmte Teile des Programms in einem zusätzlichen äußeren Schaltkreis, z. B. nicht änderbarem Nur-Lese-Speicher (ROM) eingeschrieben. Somit ist beispielsweise bei einem Drahtbrücken-Nur-Lese-Speicher keine Änderung der Maske des Programmspeichers des Einchip-Mikrocomputers erforderlich.

Ferner bietet sich für sehr wirtschaftliche Maximumzähler die Fortiassung von externen Speicher an: nach einem Netzausfall läuft bei Wiederkehr der Netzspannung der Mikrocomputer von einem vorbestimmten Programmpunkt an weiter, und sämtliche Speicher werden auf Null gesetzt.

Da der Maximumzähler normalerweise noch einen

Rundsteuerempfänger benötigt, liegt es nahe, den bereits vorhandenen Computer auszunutzen, der gemäß dem kundenorientiert vorgegebenen Programm die Ausrechnung der Rundsteuerbefehle mitübernimmt. Dazu ist lediglich notwendig, die Rundsteuerimpulse aus dem Netz herauszufiltern und dem Computer in Form einwandfreier Digitalsignale anzubieten, wodurch die gesamte normalerweise notwendige Dekodierung der Befehle entfällt.

Als Anzeige der Augenblicks- und Monatsmaxima werden Digitalanzeigen verwendet, wobei eine einzige Anzeige mit Umschaltung eingesetzt werden kann, oder es werden quasianaloge Anzeigen in Form von Balken aus Leuchtdioden, Flüssigkristallsegmenten usw. verwendet, da bei diesen Anzeigen eine geringe Auflösung und Genauigkeit genügen. Ebenfalls sind herkömmliche Zeigerinstrumente einsetzbar; hierbei ist es wirtschaftlich, den Strom für diese Instrumente ohne Digital-AAnalog-Wandler direkt aus dem Computer in Form einer tastverh^ltnismodulierten Impulsreihe beliebiger Freauen.£ ?u entnehmen.

Claims

Patentansprüche:

1. Elektronischer Maximumzähler, bestehend aus einem Kilowattstundenzähler und einem Maximumwerk, dadurch gekennzeichnet, daß das Maximumwerk einen Mikrocomputer, vorzugsweise Einchip-Mikrocoinputer, mit integrierten oder externen nichtfliichtigen Speichern zur Auswertung der impulsförmig angebotenen Angaben über den Energieverbrauch aufweist, der die Augenblicks- und Monatsmaxima in Form digitaler und/oder analoger Zahlenwerte für eine Anzeige- und Datenspeichereinrichtung ausgibt.

2. Elektronischer Maximumzähler nach Anspmch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Festprogramme zur Steuerung des Mikrocomputers in externen Kodiersteckern gespeichert sind.

3. Elektronischer Maximumzähler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle eines mit einem Programm- und Datenspeicher integrierten Mikrocomputers eine Recheneinheit aus bekannten Rechnerchips verwendet wird.

4. Elektronischer Maximumzähler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß statt eines vollständig integrierten Programms im Mikrocomputer ein zusätzlicher externer Speicher zur Änderung von Programmteilen vorgesehen ist, der eine Programmänderung ohne Austausch des Mikrocomputers gestattet.

5. Elektronischer Maximumzähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrocomputer im Falle des Netzausfalls ein Signal erhält, das es ihm ermöglicht, vor dem Zusammenbrechen der Speisespannung die Zahlen- und Logikzustandswerte in den nichtflüchtigen Speicher zu übertragen und daß der Mikrocomputer nach Netzwiederkehr stets an einem vorbestimmten Programmpunkt wieder anläuft und die Werte aus dem nichtflüchtigen Speicher abruft und weiterarbeitet.

6. Elektronischer Maximumzähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kundenorientierte Programmierung des Mikrocomputers im nichtflüchtigen Programmspeicher eingeschrieben ist.

7. Elektronischer Maximumzähler nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die kundenorientierte Programmierung bei einem Festprogrammspeicher (maskenprogrammiert) durch das Programm vom Computer von einem externen Festwertspeicher (z. B. Drahtbrücken, Diodenmatrix usw.) abgefragt wird.

8. Elektronischer Maximumzähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dais der Computer aus einer extern amgelieferten Referenzfrequenz die Länge der Meßperiode und bei selbsttätiger Rückstellung die Länge einer Rückstellperiode berechnet.

9. Elektronischer Maximumzähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Computer aus ihm zugeführten und aufbereiteten Rundsteuerimpulsen aufgrund des ihm eingegebenen Programms selbst die Schaltbefehle, z. B. Monatsrückstellbefehl, Tarifumschaltungen usw., errechnet.

10. Elektronischer Maximumzähler nach An

spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrocomputer auch mehrere Maximumtarife verarbeiten und neben den Monatsmaxima und den Logikzuständen auch die Kumulativzahlenwerte in seinem Speicher führen kann und daß in diesem Falle statt der mechanischen Zählwerke eine oder mehrere elektronische Anzeigevorrichtungen vorgesehen sind.

11. Elektronischer Maximumzähler nach Anspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Augenblicks- und/oder Monatsmaxima auf digitalen oder analogen Anzeigevorrichtungen sichtbar sind, wobei letztere direkt aus dem Computer mit tastverhältnismodulierten Impulsen gespeist sind.

12. Elektronischer Maximumzähler nach Anspruch 1,10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle analoger Anzeigevorricrmjigen quasianaloge in Form von Balkenanzeigen aus Leuchtdioden, Flüssigkristallen usw. verwendet werden.

13. Elektronischer Maximumzähler nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Maximumwerk aus einer beliebigen lügischen Schaltung besteht, bei der das Prinzip des nichtflüchtigen Speichers, in den vor Zusammenbrechen der Speisespannung die Zahlen- und Logikzustandswerte übertragen und aus dem diese nach Netzwiederkehr abgerufen werden, beibehalten wird.