DE2719145A1 - Anordnung zur fernablesung des zaehlerstandes von verbrauchsmessern - Google Patents
Anordnung zur fernablesung des zaehlerstandes von verbrauchsmessernInfo
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Description
Ziisammonfassung der Erfindung
Elßktrooptisches System zur Ablesung entfernter Verbrauchs
zähler, mit einem elektrooptischen Monitor zur kontaktlosen
Abtastung des Zählerstandes und zur abrufbaren Speicherung
desselben in digitaler Form, sowie mit einem elektrooptischen Transponder zum Empfang der Monitor-Daten und zu deren Umwandlung und Übertragung in Form von Laser-Impulszügen,
welche ausgelöst werden durch entsprechende nicht kodierte Laserimpulse aus einem entfernten mobilen Abfragegerät·
Dieses enthält einen Laser-Empfänger und einen Impuls-
Umsetzer and ist verbunden mit einer weiteren Geräteeinheit zur Aufbereitung der digitalen Impulse. Eine Variante des
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Mündliche Abreden, insbesondere durch Telefon, bedürfen schriftlicher Bestätigung.
Bankkonto: Effectenbank Warburg AG, Ffm. (BLZ 501 207 17), Konto-Nr.: 000/439 44.4
Postscheckkonto Frankfurt/Main Nr. 111046-602
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Fernablesesystems arbeitet mit mehreren gemeinsam untergebrachten Verbrauchszählern, die nacheinander von einem
gemeinsamen Transponder abgefragt werden.
1.) Gegenstand der Erfindung
Die Erfindung betrifft allgemein ein System zur Ablesung des Zählerstandes entfernter Verbrauchsmesser,
worin die vom Verbrauchsmesser abgeleiteten Daten abgefragt werden durch und übertragen werden zu einer
entfernten Station, wie einer mobilen Einheit, und dort weiter verarbeitet werden.
2.) Beschreibung der bekannten Technik
In den vergangenen Jahren wurden beträchtliche Anstrengungen gemacht zur ökonomischen Ablesung der
Verbrauchszähler, welche zur Standardausrüstung von
Versorgungsunternehmen gehören. Das direkte Ablesen wurde unverändert praktiziert, seit es solche Verbrauchszähler gibt. Zur Rationalisierung dieser
personalaufwendigen Arbeit wurden Übertragungssysteme entwickelt, in welchen die Verbrauchszähler von einer
entfernten Station abgefragt werden mit Signalen, die übertragen wurden durch die Kraftstromkabel, über
Telefonkanäle oder Radiosender. Jedes dieser Systeme hat jedoch beträchtliche Nachteile, bringt ungelöste
technische Komplikationen und ist teuer. So wurde vorgeschlagen, die Information durch vorhandene
Starkstromleitungen zu übertragen. Dieses Leitungssystem schließt aber eine direkte Verbindung aus
zwischen Abfrageetation und Verbrauchszähler, weil die Signale nicht einfach durch die im Übertragungsnetz verteilten Transformatoren geleitet werden können. Um Signalüberlagerungen durch Transformatoren
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zu vermeiden, wurden verschiedene Umgehungsanordnungen vorgeschlagen.
Bekannt ist aus der US-Patentschrift 3,656, 112j eine
drahtlose Übermittlungsstrecke für die Signale einzurichten zwischen Primär— und Sekundärseite des
Transformators. Es wurde aber gefunden, daß dies keine praktikable, preiswerte Lösung darstellt. Wie
in der US-Patentschrift 3,9OO,8*»2 vermerkt, ergibt
die Überbrückung des Signalpfades durch Radiowellen von und zu einer Kontrollstation Systeme, die nicht
nur kompliziert und teuer sind, sondern auch unzuverlässig. Die letzterwähnte Patentschrift schlägt vor,
diese Schwierigkeiten zu beseitigen, indem die Signale vor und nach ihrem Weg durch den Transformator
modifiziert werden.
Andere Schwierigkeiten und Nachteile ergeben sich durch die Notwendigkeit, Störfrequenzen auszufiltern, die mit großer Amplitude erzeugt werden durch
die gebräuchlichen elektrischen Antriebe und deren Ausrüstung.
Während die Verwendung von Radiofrequenzen (RF) als Übertragungsmedium auf dem ersten Blick sehr
nützlich erscheint, wurde gefunden nach genauerer Betrachtung, daß die verfügbaren Systeme fUr eine
weitgestreute Anwendung nicht annehmbar sind aus verschiedenen Gründen. Die RP-Übertragung ist grundsätzlich ungerichtet, und um eine Richtwertung zu
erhalten, braucht man große Antennen und eine teure Mikrowellenausrüstung. Aber selbst dann wird die
erforderliche genaue Ausrichtung auf den jeweils
abzulesenden Verbrauchszähler kaum erreicht.
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Während hohe Aufwendungen durch die Anwendung von niedrigeren Frequenzen jedoch noch im Radiofrequenzbereich vermindert,
werden können, ist doch eine kodierte Abfragung erforderlich und die Bewältigung der Tnterferenzstörnngen
von Hochspannungsleitungen, der Wetterbedingungon und
der Strahlungen aus zahlreichen anderen Quellen. Das unkontrollierte und kontrollierte Band von Radiofrequenzen
ist weitgehend belegt durch kommerzielle und privat« Benutzer, woraus sich zusätzliche Störquellen ergeben.
Die Verwendung von Telefonkanälen für die Datenübertragung, wie vorgeschlagen beispielsweise in der nS-Patentschrift
3»609>727fbegegnet ebenfalls zahlreichen technischen
und anderen Hindernissen. Es ist klar, daß solch ein System nicht nur ein Telefon dicht beim abzulesenden
Verbrauchszähler erfordert, sondern auch die Gegenwart und/oder Mitarbeit des Telefonbenutzers während des Ablesevorgangs.
Di« über Telefonkabel geleiteten Niederfrequenzimpulse sind Übersprechstörungen unterworfen, sowie
Strahlungen aus Kraftstromleitungen und gleichzeitigen
anderen Übertragungsdiensteni veränderlicher Übertragungsdämpfung und ähnlichen Beeinträchtigungen, welche die
Ablesedaten verfälschen oder zerstören können. Abgesehen davon ist der hohe Fernsprech-Gebührentarif einer solchen
rationellen Fernablesung hinderlich.
Viele der bekannten Ablesesysteme erfordern eine beträchtliche Änderung oder einen Ersatz der abzulesenden Verbrauchszähler.
Von diesen sind in den USA schätzungsweise einige hundert Millionen installiert. Die Notwendigkeit
solcher Änderungen wäre ein beträchtlicher Nachteil. Wie ein Verbrauchszähler ftlr die Fernablesung mit bekannten
Systemen zu ändern ist, zeigt die US-Patentschrift 3»566t
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Wesen der Erfindung
Es ist daher die Haupterfindungsaufgäbe, ein mit Laser-Übertragung
arbeitendes elektrooptisches System zur Fernablesung von Verbrauchszählern anzugeben, dajs die
zahlreichen Nachteile und Schwierigkeiten der bekannten vergleichbaren Technik vermeidet und wirtschaftlich
ist.
Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, ein Fernablesesystem anzugeben zur Erleichterung der periodischen Inspektion
der Verbrauchszähler von einer Mobilstation aus, wie einem Fahrzeug, einem Luftfahrzeug oder einer Person,
welche die Mobilstation trägt, um die Ablesearbeit zu beschleunigen und die damit verbundenen Kosten zu senken.
Während die Erfindung die Notwendigkeit kodierter Abfragung vermeidet, ist dieses Verfahren doch mit der Erfindung
verträglich. Jedoch die Abfragung durch optische Abtastung der Monitoreinheit durch einen Laserstrahl bringt
Vorteile und Vereinfachungen. Die Gestalt des optisch gerichteten Laserstrahles aus einer oder mehreren Laserdioden
kann gewählt werden entsprechend den unterschiedlichen geometrischen Bedingungen des jeweiligen Monitors. Der
kohärente gerichtete Strahl erlaubt die selektive Abfragung eines Monitors in einem sehr raschen Arbeitstakt.
So kann in einem typischen Einzelheim-Bezirk ein Strahl in 17 Metern Entfernung von der Mobilstation eine horizontale
Breite haben von weniger als 60 cm und eine Höh·, von etwa 7 m. Da/ das System beispielsweise tausend Impulse
je Sekunde abstrahlen kann, ist ohne Mitwirkung einer Bedienungsperson (abgesehen vom Fahrer der Mobilstation)
die Ablesung in sehr kurzer Zeit möglich.
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Das optische System des Monitors wird entsprechend obigen Bedingungen ausgelegt, um über einen vorgegebenen Abstand
mit der Abfragestation zusammenarbeiten zu können.
enthält optische Analoge und digitale elektronische Elemente, um den Zählerstand zu erfassen, ihn in eine
digitale Information umzuwandeln, die Information zu speichern und nach Abruf in benärer Darstellung zum
gewünschten Ort abzustrahlen, die Information zu empfangen in binlrer Form und zu speichern für direkte Verarbeitung durch einen Computer.
Als Abwandlung eines Systemelements wird ein Mehrfach-Monltor beschrieben, der mehrere Verbrauchszähler,
in einer Gruppe zusammengefaßt, abtasten kann und mit
einem einzigen Transponder für den Abfragevorgang und die Datenübertragung zusammenarbeitet.
Um die Beschreibung des Monitors zu erleichtern, wird seine Anwendung auf einen typischen elektrischen Verbrauchszähler dargestellt. In diesem wird die mechanische Wiedergabe der verbrauchten Energie umgewandelt
in ein leicht übertragbares Signal. Wahrend das erfindungsgemäße System besonders vorteilhaft ist für die
Ablesung gewöhnlicher Verbrauchszähler, ist seine Anwendung hierauf nicht beschränkt. Das Wort "Verbrauchszähler"
wird gebraucht in einem Sinne, welcher auch andere Zustande· Anzeigegeräte für verschiedene industrielle Anwendungszweoke einschließt. Der Ausdruck "Transponder" zum Monitor
■eint eine Sender-Empfängeranordnung, welche den automatischen Abfrageverkehr ermöglicht einschließlich der
übertragung der Antwort. Der Ausdruck "Abfragestation"
meint eine Sender-Empfängeranordnung, welche den Transponder anregt und seine Antwort empfängt.
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Obgleich die vorließende Erfindung hauptsächlich zum bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben wird, ist sie anwendbar unabhängig von der Einschaltdauer des Systems. Eine
abgewandelte Ausführungsform erlaubt dem Monitor die kontinuierliche Ausstrahlung der Ablesedaten, so daß Abfrageimpulse unnötig sind. Bei dieser Ausführungsform ist die
mobile Abfragestation ersetzt lediglich durch einen Empfänger, und die Monitor-Transpondereinheit durch einen Sender.
Dabei erlaubt der kohärente Laserstrahl, daß die mobile Einheit rtnrth individuelle nichtüberlappende Strahlungsfelder entsprechender abzulesender Verbrauchszähler passiert. Dann wird aber beim Ablesen von Verbrauchszählern
die Lebensdauer der Systemelemente nicht wirksam ausgenutzt .
In VpIterbildung der Erfindung kann beim Ablesen von
Verbrauchszählern das System ergänzt werden um einen
kleinen Computer und Kartendrucker in der Mobilstation, um die alsbaldige Verteilung der Verbrauchsrechnungen
an die Abnehmer zu rationalisieren.
Erfindungsgemäß so-11 ein elektrooptisches Fernablesesystem für Verbrauchsmesser^ angegeben werden, welches
eine erste Einheit erhält zum Erzeugen einer Mehrzahl von Signalen, wovon jedes eine vorbestimmte Verbrauchemenge angibt und die Anzahl der erzeugten Signale direkt
proportional ist dem gemessenen Verbrauch. Eine zweite Anordnung ist angeschlossen, eingerichtet zur Umwandlung dieser Signale in digitale Impulse. Eine dritte
Anordnung mit einem Gedächtnis empfängt und speichert diese Digitalimpulse, eine vierte Anordnung enthält
einen elektrooptischen Transponder, eingerichtet zur Antwort auf eine Abfrage durch Laserimpulse, welche
die dritte Anordnung veranlassen, von dort Impulse zur vierten Anordnung ·«. geben und diese durch Laserstrahlung
zu übertragen. Eine fünfte Anordnung enthält eine Abfrage-
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einheit, entfernt vom Transponder, um die Abfrage auszulösen
und dann die Antwortimpulse vom Transponder zu empfangen. Schließlich enthält das erfindungsgemäße System eine sechste
Anordnung, welche die Signale der Abfrageanordnung empfängt und verarbeitet.
Die Erfindung möge anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele weiter erläutert wer
den. Es zeigen:
Fig. 1 in perspektivischer Blockdarstellung eine mobile Einheit, eine ortsfeste Monitoreinheit
und deren Strahlungskegel;
Fig. 2 ein Blockschaltbild der beiden Untersysteme,
nämlich der Monitoreinheit und der davon entfernten Abfrage- und Empfängereinheit;
Fig. 3 ein ausführlicheres Blockschaltbild der Elemente zur Monitoreinheit;
Fig. k ein ausführlicheres Blockschaltbild der
entfernten Abfrage- und Empfängereinheit;
Fig. Ua ein Blockschaltbild des Wortvergleichs-Kreises
der Abfrage- und Empfängereinheit;
Fig. 5a einen Teil des Verbrauchszählers und des
elektrooptischen Abtastorgans;
Fig. 5t> eine Variante dazu in Darstellung ähnlich
der Figur 5a»
Fig. 6 ein Zeitdiagramm der Monitoreinheit;
Fig. 7 ein Blockschaltbild einer Vielfach-Monitoreinheit.
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Aus Hen Figuren 1 und 2 ist schematisch ersichtlich die
Anordnung eines Fernablesesystems zu einem Verbrauchezähler 10, mit einer Monitoreinheit 20, versehen mit einem
Transponder kO. Die Monitoreinheit 20 ist eingerichtet zur elektrooptischen Abtastung des Verbrauchszählers 10, «reicher
neben einem Gerät 2 angeordnet ist und den durch dieses fließenden Strom von Energie oder Kraftstrom oder Fluid
oder Material mißt (im folgenden als Verbrauchszähler bezeichnet ) .
In einer typischen Ausfiihrungsform der Erfindung ist eine
«■SSI* Einheit lOO.ein Fahrzeug oder Flugzeug oder ein
Handgerät^vorgesehen, ausgerüstet mit einer Fernabfrage-
und Empfängereinheit 110 (im folgenden als Mobileinheit
bezeichnet), bestehend aus einer Abfrageeinheit 120 zur
Kommunikation mit dem Transponder 40, der Monitoreinheit
20 durch infrarote Abfrageimpulse 218 zur Monitoreinheit 20, um die Verbrauchsdaten in die Speichereinheit 118
zu überführen.
Wie aus Figur 1 ersichtlich, hat die Impulsabstrahlung
aus dem Transponder 40 eine wesentlich größere Apertur als die von der Abfrageeinheit 120 ausgehende Strahlung.
Das Mobilgerät 110 verkörpert die Abfrage- und Empfangsfunktion. Es ist in einem Fahrzeug 100 untergebracht.
Die Funktion des Mobilgeräts ist, die Monitoreinheit durch Laserstrahlung zu aktivieren, die durch Laserimpulse
226 dann übermittelten Daten aus der Monitoreinheit zu empfangen und diese Tmpulse digital aufzubereiten.
Die Mobiletation fragt jeden von mehreren Verbrauchsmessern beispielsweise in einer Straße ab, und empfängt
dabei automatisch den betreffenden Zählerstand, ein· dm^
Zähler identifizierende Indexzahl und eineji Zähler#tand·-
Diese Information wird in der Mobileinheit
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aufgenommen und gespeichert in digitaler Form auf bändern, welche die direkte Eingabe in einem Computer
zum Herausschreiben von Verbrauchsrechnungen ermöglichen.
Wenn viele Verbrauchszähler gruppenweise angeordnet sind,
wie in großen Mietshäusern, kann eine Monitoreinheit mit
entsprechend vielen Speichern die Ablesedaten aufnehmen, wobei die einzelnen Verbrauchszähler durch unterschiedliche
Kodierungen identifiziert sind. Ein einziger Transponder genügt dann für das Abfragen und die Übertragung der
Zählerdaten.
Die erforderliche Ablesezeit für einen Verbrauchsmesser
mit der erfindungsgemäßen Anordnung liegt etwa zwischen 0,01 und 1,0$ Sekunden (abhängig von den abzulesenden Messwerkstellen).
Die Fahrtzeit von einer Inspektionsstelle zur nächsten in einem durchschnittlichen amerikanischen
Stadtgebiet aus freistehenden Häusern beträgt 3 bis 10 Sekunden (bei einer Fahrgeschwindigkeit von etwa ^O km/h).
Wenn das Mobilgerät doppelte Abfrageeinheiten enthält, können beide Seiten einer Straße abgefragt und mit einer
Fahrt gewonnen werden, wobei sich die Arbeitszeit nochmals vermindert auf 1,5 bis 5 Sekunden. Es ergibt sich
eine Zeitersparnis, verglichen mit der herkömmlichen Direktablesung von Zählern, im Verhältnis von etwa 1^:1
bis 45 I 1, je nach der Geometrie des Ablesegebiets.
Wie in Figur 2 dargestellt, enthält die Monitoreinheit
20 mehrere Elemente, die elektrisch oder elektrooptisch einander zugeordnet sind. Sie enthält einen optischen
Monitor 22 neben dem Verbrauchszähler 10, zu dessen Abtastung und zur Erzeugung von Lichtimpulsen entsprechend
de«" gemessenen Verbrauchsmengen, zu deren Umwandlung in digitale Signale ι und zur Übertragung dieser Signale
in eine Speicher- und Ausgabeeinheit 30, welche die Information zu einem Laser-Datensender J6 des Transponders kO
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Al
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gibt, entsprechend der Anregung durch den Abfrageeepfanger
42 in Verbindung mit der Uhr 44 und dem Vergleichsechalter 46. Alle Komponenten dieses I'ntersystems sind aus der
Gleichspannungsquelle 330 gespeist, die beispielsweise
der Stromversorgung des Hauses angeschlossen ist.
Der Abfrageempfanger 42 wird angeregt durch den LSTser—
Abfragesender 112 des Mobilgeräts 11O in dem Fahrzeug 100. Die Übertragung von laserstrahlung aus dem Sender
36 gelangt zum Datenempfänger 114 der Abfrageeinheit
120, deren Signale im Dekoder II6 umgewandelt werden
und in den Speicher II8 gelangen. Die Abfrageeinheit 122 aktiviert den Sender 112, um die Datenübertragung anzuregen. Alle Komponenten dieses Untersystems werden mit
Gleichspannung gespeist aus einem entsprechenden Netzgerät 22O.
Hierzu wird auf Figur 3 verweisen. Alle Analog- und Digitalstromkreise und elektrooptischen Anordnungen in der Monitoreinheit brauchen Gleichspannung. Diese kommt aus einem
gemeinsamen Netzgerät 330, das mit technischem Wechselstrom von 60 Hz gespeist wird, und das die Jeweils erforderlichen
Gleichspannungen liefert. Es arbeitet mit DoppelweggleichrichtungsM, wobei die Pulsationen in der doppelten Netzfrequenz zur Uhr 44 geführt werden.
Der optische Monitor 22 in der Monitoreinheit 20 enthält
einen Abtaster 24 für den Verbrauchszähler, mit einen
passend zusammengestellten Paar aus Leuchtdiode und Photodiode 25, 26 neben der Zählerscheibe 12, tut deren
Umdrehungen abzutasten, wie auch aus den Figuren 5 a
5 b ersichtlich. Die Drehzahl der Zählerscheibe 12 ist
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proportional dem durch den 7ähler 10 zu messenden Ver—
brauchsfluß. Die leuchtdiode 25 und Photodiode .?6 sitzen beiderseits der Zäblerscheibe 12, welche eine
Öffnung 14 aufweist, die den Lichtpfad periodisch kurzzeitig freigibt, wie besonders aus Fi^ur "5 a ersichtlich.
Tm Abtastperät 24/" jedoch sitzen Leuchtdiode^!
25 und Photodiode 26 gegenüber der gleichen Seite
der Zählerscheibe 12, wie in Figur 5 b dar/bestellt.
Hier bestrahlt die Leuchtdiode 25 dauernXninen Teil der
/ählerscheibe 12, welche einen radialen Streifen 16
aufweist, während das von diesem reflektierte Licht durch die Photodiode 26 aufgenommen wird.
Unabhängig von ihrer jeweils angewendeten Geometrie»
liefert die Photodiode 26 einen Tmpuls .je Umdreining
der Zählerscheibe. Die StrahlungsImpulse aus der
Leuchtdiode 25 zur Photodiode 26 entsprechend den Änderungen
des Reflektionsvermögens und der Durchlass i.g—
keit der Zählerscheibe passieren durch einen Filter 2<S von geringer Bandbreite vor der Photodiode 2f>, dessen
Durchlaßbereich dem Spektalbereich der Leuchtdiode 25
entspricht, um benachbartes anderes Licht abzuhalten. Die Bandbreite des Filters 28 beträgt etwa 4OO A, mit
Bandmitte entsprechend der Wellenlänge des Lichtes aus der Leuchtdiode 25» um einen möglichst großen St/örabstand
der Zählersignale zu erhalten.
Diese gelangen aus der Photodiode 26 zu einem Komparator
29| der die eingangsseitigen Analogimpulse in entsprechendejf*
ausgangsseitige digitale Impulse umwandelt. Venn der Analogimpuls im Komparator 29 einen vorgegebenen
Stellenwert übersteigt, liefert der Komparator 29 einen entsprechenden Digitalimpuls. Die Abtasteinheit
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erzeugt also einen THgi talimpuls für jede Umdrehung der
Zählerscheibe. Oi^Digitalimpulse werden zur Speicherund
Ausgabeeinheit 10 geleitet, worin ein Zählwert entsteht,
entsprechend den?dazu gemessenen Verbrauch.
Die digitale Speicher- und Ausgabeeinheit .30 umfaßt einen
dreiteiligen Speicher 60 zur Unterbringung der Daten über den Verbrauch, den Zählerstand und die Abnehmernummer
je in den Registern 62, 6k und 66. Deren Stell- und Ablesennschliisso
hnbon eine Verdrahtung 68 zu einer äußeren Prüfbuchse 70, so daß die Daten abgelesen oder eingestellt
werden können durch ein separates Testgerät, nicht dargestellt. Ein Zustandsschalter 27 am Zähler,
der jede gewünschte Oetriebsbedingung des Zählers wiedergibt (beispielsweise Zählergehäuse^ abgenommen, großer
Magnet aufgefunden) ist vorgesehen, um jederzeit das Zrihler-Ziis tandsregis ter 6k entsprechend zu setzen. Die
Abnehmernummer wird in das Register 66 eingegeben und bleibt linvpränrlert, bis ein neues Konto für den Zähler
10 eingerichtet wird, oder irgendeine andere Identifizierung des Zählers erfolgt. Als typische Kapazität
werden k2 bits vorgesehen, mit 20 bits für den Zähler
62 (entsprechend einer Dezimalzählung bis 1 0^8 576),
zwei bits für das Zählerzustandsregister 6k (2 Zustände
speicherbar) und 20 bits für das Abnehmerregister 66
(bis zu 1 O48 576 Abnehmerkonten speicherbar). Die
Kapazität des Zählergedächtnisses kann geändert werden entsprechend den Ableseintervallen· Bei Spannungsausfall (power outafe) werden die gespeicherten Daten
gehalten über eine Not-Spannungsquelle, etwa einen
Akramfelator, oder ein Pestkörper oder?magnetisches
Dauergedächtnis, welches die Zeit des &mausfalles
überbrücken kann, offenbart in der US-Patentschrift 3,820,073.
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AS
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Im Betriebszustand, wenn Daten zur Mobileinheit 110 übertragen
werden sollen, stellt zunächst der Abfra^eempfän^er
k2 in der Monitoreinheit 2O ein Abfragesignal fest vom Lasersender 112 des Mobilgerats 110. Das Abfragesignal
aus dem Sender 112 ist eine kohärente Laserstrahlung
218 im infraroten Spektrum, empfangen durch die Photodiode 72 über ein schmalbandiges Filter Jk, dio beide
zum Abfrageempfänger k2 gehören, wobei das Filter eine
Bandbreite hat in der Größenordnung von 100 A symmetrisch
zur Wellenlänge des Abfragelasers 112. Das Filter 7** soll
vor allem einen großen Störabstand der Signale gewährleisten. Beim Empfang der Abfrage-Laserstrahlung 218
vom Sender 112 ändert sich die Impedanz der Photodiode 72, so daß die ankommenden Strahlungsimpulse 218
den Verstärker 76 ansteuern. Die verstärkten Impulse
gelangen zu einem Analog-Komparator 78. Venn die Analog-Impulse
im Komparator 78 einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigen, erzeugt der Komparator entsprechende
Digitalimpulse.
Die Leitkante des Digitalimpulses gelangt durch ein Kabel 79 und steuer- einen monostabilen Impuls-Multivibra-
Cl(S tor 80 an. Dieser gibt einen "LogikfrEim«' Spannungsstoß
von kurzer Dauer (beispielsweise eine Mikrosekunde). Dieses digitale Ausgangssignal geht als Einschaltimpuls
über die Leitung 82 zum Auegabespeicher 8k der digitalen Speicher- und Ausgabeeinheit 30, so daß der Ausgabespeicher
die in den Registern 62, 6k und 66 vorhandenen Informationen über die Leitungen 83 aufnimmt.
Die in das Register 62 gespeisten Informationen werden
dort kumulativ gespeichert und nicht auf Null zurückgesetzt nach einem Abfragetakt. Daher verkörpert die
hieraus periodisch abgefragte Information einen Wert, der den Zuwachs zwischen zwei Abfragetakten enthält.
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Ab
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Pie Differenz der Speicherwerte, eben der Zuwache, wird
identifiziert und weitergegeben in einem Verfahren, welches
bekannt ist in der industriellen Verbrauchs zählung.
Der digitale Ausgangsimpuls des Multivibrators 80 wird
außerdem im Inverter 86 umgekehrt mit einer Verzögerung
gleich der Impulsdauer, und dann auf einen anderen' Im— pu]s-Multivibra tor 88 gegeben. Dessen Ausgangssignal
ist verhältnismäßig lang, beispielsweise eine Sekunde.
Solange es über die Leitung 90 zum UND-Gatter k6 ansteht,
ist die Datenübertragung aus der Monitoreinheit 20 über den Lasersender "}(>
freigegeben.
Die Digitaluhr kk erzeugt fortwährende Impulse entsprechend
ihrer Zählfrequenz von vorzugsweise 120 Hz. Diese kann aus dem Grundwellenanteil des Doppelweg-Gleichrichters
im Netzteil 330 gewonnen werden, um einen Schmidt-Trigger
anzuregen, wobei eine für diese Frequenz gebräuchliche Uhrenkonstruktion verwendet werden kann. Die Uhr
kh erzeugt Iofik EINS-Impulse, die dauernd über die
Leitung 92 zu dem einen Eingang des TW)-Oatters k6 gelann-pn.
Wenn am anderen Eingang dieses Gatters U6 der Logik ETNS-Tmpuls vom Avisgang des Multivibrators 88
ansteht, gelangen die Zählimpulse von der Uhr über die leitung 92 durch das Gatter k6. Dessen Auegang steuert
zwei Funktionen. Zum einen gelangt jeder Zählimpuls über
die Leitung 9k zum Logik ODER-Gatter 96 des digitalen
Gedächtnisses 30 und steuert den Impule-Multivibrator
95 an. Dessen Ausgangesignal ist sehr kurz, vorzugsweise
200 Nanosekunden, und zündet den Treiberstromkreis 38
des Lasersenders 36 für die Datenübertragung.
Alle Zählimpulse aus der Uhr über das UND-Gatter k6
zünden daher die Laserdiode 98, so daß Synchronisierimpulse
226 zur entfernten Mobilstation ausgestrahlt werden.
2719H
Zählirapulse hinter dem UND-Gatter 46 holen aber auch Daten aus dem Übernahmeregister 84, so daß diese
Datenimpulse durch die Leitung 99 ebenfalls die Laserdiode 98 zünden und so die Informationsübertragung
zur Mobileinheit 110 bewirken. Für diese Information werden die Zählimpulse verzögert durch einen
Multivibrator 101 um eine halbe Zählperiode, 4 Millisekunden im bevorzugten Ausführungsbeispiel (Figur 6).
Dieser Multivibrator 101 gibt gleiche Zeitabstände entsprechend den Synchronisierimpulsen und den dazwischen
zu übertragenden Datenimpulsen, wie in Figur 6 dargestellt. Wenn der Zählimpuls durch den Multivibrator
101 verzögert ist, steuert er einen anderen Tmpuls-Multivibrator 103 an von kurzer Impulsdauer,
eine Mikrosekunde im bevorzugten Ausführungsbeispiel.
Der Logik« "rKtee-ir- Ausgangs impuls gelangt über die Leitung
105 als Daten-Freigabesignal zu dem einen Eingang des Logik UND-Gatters 106. Die Daten-Ausgabeleitung
107 des Übernahmespeichers 84 liegt am anderen Eingang
des Logik UND-Gatters. Wenn daher das erste bit des Übernahmeregisters 84 eine Logikw^EINS^-Tnformation
verkörpert, gelangt es durch das UND-Gatter 106 als Datenimpuls von der Dauer des Ausgangsimpulses
des Multivibrators 103. Das bit gelangt dann durch das Logik ODER-Gatter 96 und steuert den Tmpuls—Multivibrator
95 an, was ein nachfolgendes Zünden der Laserdiode 36 ergibt.
Dieser Laserimpuls verkörpert daher ein Logik EINS-bit in der ersten Position des zu übertragenden
Digitalwortes. Andererseits, wenn ein Logik NULL-Pegel in der ersten Position des Übernahmeregisters
84 ansteht, sperrt das Logik UND-Gatter, so daß
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Λ2
27Ί9Η5
ein Logik NULL-Datenbit zum Laserdiodenkreis 38 übertragen
wird. Das Ausbleiben eines Sendeimpulses in dieser Phase
bedeutet die Übertragung eines Logik NULL in der ersten Position des zu übermittelnden Digitalwortes.
Der Impulsmultivibrator 103 erzeugt einen Zählimpuls, welcher das Digitalwort aus dem Übernahmespeicher 8k holt,
so daß das ganze Wort in der vorgeschriebenen Weise übertragen werden kann. Die Zählimpulse des Multivibrators
103 werden etwas verzögert, im bevorzugten Ausführungsbeispiel um eine Mikrosekunde, so daß des erste bit im Übernahmeregister 8k zum Laserkreis 38 gelangt, bevor das
ganze Digitalwort ausgegeben wird. Diese Verzögerung über die Leitung 109 ergibt sich aus dem Multivibrator
104.
Das Übernahmeregister 8k ist vom Ringzähler-Typ, für parallele Eingabe und serielle Ausgabe. Xn diesem
Standardtyp eines Registers ist der serielle Ausgang direkt rückgekoppelt auf den seriellen Eingang durch
eine Ringleitung 8.5. So können die zunächst parallel eingegebenen bits durch das Übernahmeregister 8k
zirkulieren, solange dieses den Verzögerungsbefehl aus der Leitung 109 erhält. Wie vorher dargelegt,
wird diese Periode gesteuert durch die Dauer des Logik ETNS-Ausgangs eines Tmpuls-Multivibrators 88.
Eine halbe Zählperiode nach jedem Verzögerungskommando (Leitung I09) wird jedes bit des Übernahmeregisters 8k
die Laserdiode 98 des Senders J6 aktivieren können. So/
wird das vollständige Digitalwort wiederholt über den Sender 36 gegeben im Zählschritt der Uhr. Daher wird
ein zusammenhängender Datenzug gemischt mit einem
- ye -
JA
2719U5
zusammenhängenden Zug von Synchronisierimpulsen, wodurch
sich eine Folge von Zündabschnitten für die Laserdiode
ergibt, wie in Figur 6 dargestellt, in der zweifachen Zählfrequenz während einer Datenübertragungsperiode, gesteuert
durch einen Multivibrator 88. Diese Mischung von Datenimpulsen und Synchronisierimpulsen geht an den
Treiberstromkreis 38 für die Laserdiode als Ausgangssignal
eines Impuls-Multivibrators 95· Diese gemischte übertragungstechnik ermöglicht einen sehr einfachen
Datendekoder im Mobilgerät 110.
Obgleich viele Starterschaltungen für den Treiberkreis
38 der Laserdiode existieren, ist eine sehr einfache Ausführungsform in Figur 3» Position 36» dargestellt.
Hier ist der Transistor 130 ein im Ruhezustand geöffneter
Schalter. Ein Ladekondensator 132 wird gespeist aus einer Spannungsquelle Vc13^ über den Ladewiderstand
136. Solange ein kurzer Logik EINS-Impuls an der Basis
des Transistors 130 ansteht, ist letzterer durchlässig. Der Ladekondensator 132 entlädt sich über die niederohmige
Laserdiode 98 mit einem hohen Stromstoß, der einen sehr kurzen Strahlungsimpuls 226 ergibt.
Die Strahlung 226 der Laserdiode 98 geht durch eine
optische Linse 225 und erhält dabei eine Apjiertur
von etwa 60 . In einer beispielhaften Anwendung ergibt
das einen Durchmesser des Strahlungsfeldes von etwa ^O Meter in einer Entfernung von 33 Metern
zur Monitoreinheit 20. Diese Strahlungegeometrie erlaubt es dem Fahrzeug 100, mit großer Geschwindigkeit
das Strahlungsfeld zu passieren, wie vorstehend
erwähnt, ohne Beeinträchtigung der exakten Datenübernahme.
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ίο
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Wenn also eine typische Folge von bits» wie in Figur dargestellt., zur Basis des Schalttransistors 130 gelangt, erzeuft die Iaserdiode 98 eine Ausstrahlung für
.jeden angekommenen Impuls. Der Strahlungszug 226 entspricht daher direkt dem angelegten digitalen Datenzug.
Dieser besteht aus Synchronisierimpulsen und Datenimpulsen, welche übertragen werden zur entfernten Mobilstation 110, um die Rekonstruktion des dem Übernahmeregister 84 entnommenen Digitalwortes zu erleichtern.
Das Wort wird mehrfach übertragen, um durch Vergleiche eine Fehlübertragung feststellen zu können.
Die Mobilstation 110, normalerweise in einem Fahrzeug 100 installiert, fragt die" Monitoreinheit 20 ab,
empfängt dann deren Infrarot-Impuls/ 226 und dekodiert und vergleicht diese.
Die Monitoreinheit 20 wird aktiviert, wenn der Transponder kO einen Frageimpuls 218 empfängt von der infraroten Strahlungsjrelle des Anfragesenders 112 der Mobilstation 110. Nach dem Empfang eines solchen Anfrageimpulses 218 strahlt die Monitoreinheit 20 einen kodierten Impulszug 226 von infrarotem Licht aus, welcher
die vorerwähnten Daten verkörpert über Abnehme mummer,
Verbrauch und Zählerzustand. Wie aus Figur k ersichtlich,
stellt der Empfänger 114 des Mobilgerätes 110 die Folge
aus infraroten Impulsen fest und wandelt diesen Impulszug
in elektronische Impulse, die nacheinander dekodiert auf Fehlerfreiheit verglichen und gespeichert werden
zur weiteren Aufbereitung durch Computer.
709882/0661
Das Mobilgerät 1IO kann entweder automatisch oder mit Hand
bedienung arbeiten. Die bevorzugte Betriebs form hängt ab von verschiedenen geometrischen und anderen Betrachtungen.
Die Bedienungsperson kann die jeweils günstigste Betrinhsart
wählen.
Bei automatischem Betrieb wird ein fortlaufender 7u^ 218
von Abfrageimpulsen gesendet mit einer Frequenz von ungefähr
lOOO Tfz, angeregt durch pine nicht dar^estollte 7öhluhr,
um alle vorbestimmten möglichen Standorte der Monitor einhei.ten 20 zu überstreichen. Diese Betriebsart ergibt,
daher eine automatische Abfragung aller Monitoreinheiten
in einem bestimmten Gebiet und nachfolgende Aufnahme der gewünschten Daten ohne Mitwirkung einer Bedienungsperson.
Die Abfrage impulse 218 werden erzeugt wie weiter unten beschrieben in Verbindung mit dem handgesteuerten
Betrieb.
Im Handbetrieb des Mobilgeräts 100 identifiziert die
Bedienungsperson zunächst die abzufragende Monitoreinheit 20 direkt oder durch eine Optik 113» und betätigt
dann den Abfrageschalter 20k.
Dieser sitzt in der Abfrageeinheit )22 und steuert einen
Verzögerungs-Multivibrator 206 an, dessen Zeitkonstante
gewährleistet, daß nur ein Abfrageimpuls erzeugt wird,
solange der Abfrageschalter 204 gedruckt bleibt. Am Ende
des Verzögerungszyklus im Multivibrator 2O6 wird der Abfragesender 112 erregt.
Dieser enthält einen herkömmlichen Treiber 2O8, 210, 212
und die zugehörige Laserdiode 216. Obgleich zahlreiche Laser-Treiberkreise bekannt sind, zeigt Figur k eine
vereinfachte Ausführungsform. Wenn der Schalttransistor
208 sperrt, hat der Ladekondensator 210 die Spannung
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V einer entsprechenden Spannungsquelle über den Ladewiderstand 212.
Nach der Verzögerungsperiode des Multivibrators 206 in
der Abfragoeinheit 122 wird durch den Impuls-Multivibrator 214 der Schalttransistor 208 eingeschaltet, für
wenige hundert Manosekunden. Dadurch entlnet (Qev Ladekondensator 210 über die Laserdiode 216.Diese erzeugt
einen entsprechenden infraroten Strahlungsimpuls, angedeutet durch den Pfeil 218, solange der Schalttransistor
208 leitet. Der Ladekondensator 210 ist so bemessen, daß das RC-Verhältnis aus seiner Kapazität und dem Widerstand
der leitenden Laserdiode 216 viel größer ist als die Impulsdauer am Ausgang des Multivibrators 21k.
Der Strahl 218 aus der Laserdiode 216 tritt durch dfejoptische Linse 217 «nd erhält dabei einen rechteckförmigen
Querschnitt mit einer Apertur von horizontal wenigen Graden und vertikal von ungefähr 20 . Diese Strahlgeometrie des Ausführungsbeispiels ist vorgeadien für die Abfragung der Monitoreinheit 20 aus ungefähr 33 Metern Entfernung mit einem Höhenunterschied von ungefähr 13 Metern.
Für andere räumliche Gegebenheiten wäre die Strahlgeometrie entsprechend anzupassen. Für bestimmten Anwendungsfälle
kann unter Ausnutzung der natürlichen Strahlungsdivergenz der Laserdiode eine zusätzliche Optik weggelassen werden.
Alle Registrierungen und Zählungen des Datendekoders 116
müssen gelöscht sein, bevor neue Daten von der Monitoreinheit 20 kommen. Nach dem Verzögerungsintervall durch
den Multivibrator 206 gibt der Multivibrator 219 ein Leitsignal 220, welches alle Registrierungen und Zählungen an den Eingängen 117» 237, 111 und 115 löscht. Aa
Ausgang des Multivibrators 219 erzeugt dabei ein Inverter 222 ein Logik EINS an UND-Gatter 224 des Dekoder·
116. Dieses sperrt daher den Datendurchgang, wenn Zähler
und Register zurückgesetzt werden.
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2719U5
Venn die infraroten Synchronisations- und Datenimpuls*» 226
aus der Monitoreinheit 20 in den Datenempfänger 11U anlangen,
müssen sie umgesetzt werden in analoge Spannungsimpiilse
und diese konvertiert werden in digitale I.ogik-Spannungen. Am Empfang des Abfrageimpulses 218 (Figur k) aus dom
Abfragesender 112 überträgt der Lasersender 36 in der Monitoreinheit
20 infrarote Synchronisierimpulse und Datenimpulse 226. Diese passieren ein schmalbandiges Filter 228
des Datenempfängers 11k, welches eine Bandbreite von etwa
ο
100 A symmetrisch zur Senderfrequenz hat. Diese Impulse aktivieren die Photodiode 230, welche dabei entsprechende Spannungsimpulse liefert zu einem Analogverstärker 232, dessen Ausgang an einem Komparator 234 liegt. Dieser ändert die Spannung so, daß sie kompa/tibel ist mit digitalen Logikimpulsen, wenn die Eingangsspannung eine vorbestimmte Schwelle überschreitet. Diese digitalen Logikimpulse 231 sind ebenso kurz wie die eingegebenen Daten—und Synchronisierimpulse.
100 A symmetrisch zur Senderfrequenz hat. Diese Impulse aktivieren die Photodiode 230, welche dabei entsprechende Spannungsimpulse liefert zu einem Analogverstärker 232, dessen Ausgang an einem Komparator 234 liegt. Dieser ändert die Spannung so, daß sie kompa/tibel ist mit digitalen Logikimpulsen, wenn die Eingangsspannung eine vorbestimmte Schwelle überschreitet. Diese digitalen Logikimpulse 231 sind ebenso kurz wie die eingegebenen Daten—und Synchronisierimpulse.
Die ankommenden Daten-und Synchronisierimpulse 226 werden
nacheinander empfangen, beginnend mit einem Synchronisierimpuls , gefolgt jeweils von einem Daten-bit. Diese Impulskombination
wiederholt sich, sdLange Impulse empfangen werden. Die Daten-bits können sein binär 1M", als Vorhandensein
von Sendeenergie, oder binär "0" als Fehlen von Sendeenergie im zugehörigen synchronisierten Tntervall, vgl. Figur 6.
Die Synchronisierimpulse werden ebenfalls als Sendeenergie empfangen.
Die Daten-bits werden gespeichert im WORT # 2-Register 236
des Datendekoders 116. Dieses Register enthält die bits,
welche das vollständige Wort bilden. Die Synchronisierimpulse schieben die Daten-bits in nachfolgende Kategorien
dee WORT #· 2-Registers 236, bis es ein komplettes
Wort gespeichert enthält.
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2719U5
Die Daten werden überführt vom Datenempfanger 114 bum
WORT#2-Register 236 über den Komparator 234, welcher
Impulse 231 zum UND-Gatter 224 gibt. Wenn es die Eingänge am UND-Gatter 224 zulassen, gelangen diese Impulse
vom Komparator 234 durch das UND-Gatter 224 und stoßen
den Verzögerungs-Multivibrator 238 an. Dieser gewährleistet, daß keine Synchronisierimpulse lsi WORT^2-Register 236 als Datenimpulse gespeichert werden.
Nach der Verzögerung durch den Multivibrator 238 wird der Impuls-Multivibrator 240 angeregt. Er aktiviert
das UND-Gatter 242 für die Zeitfamnähernd 8 Millisekunden im bevorzugten Ausfuhrungsbe!spiel, in welcher der
Empfang eines Daten-bits zu erwarten ist, vgl. Figur
Wenn empfangen, passiert das Daten-bit entweder al· binär "I" oder "O" durch das UND-Gatter 242 und wird
in der ersten Kategorie des Wort#2-Registers 236
gespeichert. So werden Daten-bits aus der Folge von Daten- und Synchronisierungsbits abgesondert. Aa Ende
des Arbeitstaktes des Multivibrators 24O gibt ein Inverter 244 einen Schiebeimpuls 245 in das W0RT#2-Register 236. Das Daten-bit in der ersten Kategorie
wird dann zur nächsten Kategorie des WORT)Jt2-Registers
236 geschoben. Dieses Speichern und Schieben dauert
an, bis ein komplettes binäres Wort aus der Monitoreinheit 20 in das Register. 236 übertragen ist.
Zwei aufeinanderfolgende Worte aus der Monitoreinheit
20 werden benötigt für den Fehlervergleich. Ein Wortbit-Zähler 246 stellt den Empfang eines Worte· fest.
Es wird in ein Wortφ-λ-Register 248 geschoben, und ein
anderes Wort wird gespeichert im W0RT#2-Register 236,
wie vorstehend beschrieben. Ein weiterer Zähler 250 zeigt an, wenn zwei Worte empfangen wurden. Welter·
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15 2719U5
Synchronisier- und Datenimpulse 226 am Geräteeingang, die vom Lasersender 36 der Monitoreinheit 20 eingehen, werden
dann blockiert, indem der eine Eingang des UND-Gatters 224 wechselt auf das Potential Logik NULL, und die beiden
Worte werden auf Identität verglichen. Im Identitätsfalle wird das Wort auf Nagnetband gespeichert, Position 252
in der Datenspeichereinheit 118, für die weitere Datenverarbeitung. Bei mangelnder Identität löst die Alarmeinheit 25k eine weitere Vergleichsfolge aus. Das wird
im einzelnen noch beschrieben.
Der Impuls-Multivibrator 240 erzeugt eine Leitkante entsprechend einem Synchronisierimpuls, gezählt durch den
Vort-bit-Zähler 246. Wenn dessen Zählergebnis der Anzahl von Daten-bits entspricht, die zu einem vollständigen
Wort gehören, wird ein Verzögerungs-Multivibrator 256 angeregt. Dessen Zeitkonstante beträgt etwa 8 Millisekunden. Dadurch kann das letzte Daten-bit des Wortes
gespeichert werden im W0RT#2-Register 236. Nach der Verzögerungsperiode durch den Multivibrator 256 wird
der Inhalt des W0RT#2-Registers 236 parallel in das
Wort ft I-Register 248 übergeführt durch einen entsprechenden Kommandoimpuls bei 258. Das Ende der Verzögerung im
Multivibrator 256 stellt ferner den Zweiwortzähler 250
auf die Stelle 1, um anzuzeigen, daß ein Wort aufgenommen wurde. Das Verzögerungsende im Multivibrator 256
löscht schließlich den Wort-bit-Zähler 276 und macht
ihn dadurch frei für das nächste Wort.
Wenn der Wort-bit-Zähler 246 die Speicherung eines zweiten Wortes anzeigt, wird der Verzögerungs-Multivibrator 256 erneut angeregt. Nach Ablauf seiner
Zeitkonstante wird der Zweiwortzähler 250 auf 2 gestellt, um die vollständige Speicherung des zweiten
Wortes im W0RT$2-Register 236 anzuzeigen. Wenn dieser Anzeigezustand vorliegt, gelangt ein "vergleichsbereit"-Kommandοimpuls 260 an die Wort-Vergleichs-Kreise 262.
709882/0668
3* 2719U5
Der parallele Speicherimpuls 258 wird verhindert durch
das Zusammenwirken des Verzögerungs-Multivibratora und Inverters 266, wobei das UND-Gatter 268 gesperrt
wird. Ferner blockiert der Ausgang des Inverters die Aufnahme zusätzlicher Daten, indem das UND-Gatter
224 gesperrt wird, welches das Hauptgatter oder Steuerorgan ist für die Kommunikation zwischen Datenempfänger
114 und Datendekoder II6.
Mit dem ersten Wort im WORT#1-Register 248 und dem
zweiten Wort im WORT^2-Register 236 werden alle
korrespondierenden bits aus beiden Registern auf Identität UberprUft durch die Vergleichekreise 262.
Der Wortvergleichskreis 262 wird ±m folgenden beschrieben mit Bezugnahme auf Figur 4 A. Es sind
vorgesehen^ AUCH NICHT-Gatter 3OI a bis 301 n, mit
je zwei Eingängen, für jedes korrespondierende bit-Paar 311 a und 313 a, 311 b und 313 b usw. der
beiden Worte. Die AUCH NICHT-Funktion ergibt einen
Logik EINS-Ausgangsimpuls nur, wenn die zugehörigen
beiden Eingangs impulse identisch sind. Alle AUCH NICHT-Gatter ergeben zusammen Logisch EINS nur, wenn
beide Worte identisch sind. Die Ausgänge aller AUCH NTCIIT-Gatter sind der Eingang eines UND-Gatters 307.
Dessen Ausgang ist Logisch EINS nur, wenn alle bit-Paare als identisch befunden wurden auf den Vergleich
impuls 260.
Wenn diese Identität auf den Vergleichsimpuls 260 des Zweiwortzählers 25O festgestellt ist, führt ein
Datenbereitschaftsimpuls 272 (Figur 4)yvom Wortvergleichskreis 62 übertragen.zur Tonbandeinheit 252.
Diese gibt darauf Schiebeimpulse 251 in das W0RT#1-Register 248, und die Datenserie 270 wird nun auf
dem Tonband gespeichert.
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^
2719H5
Venn auf den Vergleichsimpuls 26O keine Identität festgestellt wird, erscheint an Ausgang des UND-Gatters 307
Logik NULL, was im Inverter 308 umgekehrt wird. Dessen Ausgang öffnet also das UND-Gatter 309, und dieses gibt
in Kombination mit dem Vergleicheimpuls 260 einen Impuls«!
fUr den Alarm 254, der hörbar oder sichtbar sein kann,
um eine weitere Abfragung cu veranlassen.
Alle analogen und digitalen Kreise und elektrooptischen Anordnungen in diesem Subsystem benötigen eine Gleichspannungequelle 320 im Mobilgerät 100, das von Hand
transportiert werden oder in einem Fahrzeug 110 untergebracht sein kann. Dieser Netzteil liefert die von
den Elementen der Einheit 110 jeweils erforderlichen Gleichspannungen.
Die Monitoreinheit 20 ist leicht einrichtbar zur Aufnahme der Daten einer Gruppe von räumlich benachbarten
Zählern. Die Einheiten können zusammengestellt werden, wie in Figur 7 dargestellt, zu einem Mehrfach-Monitor
280, für die Zusammenarbeit mit einem einzelnen Transponder kOt wobei die Speicher- und Ausgabeeinheit 30
in Figur 3 nicht geändert werden muß.
Diese Zusammenstellung mehrerer Monitoreinheiten in
Modul-Form erlaubt die Abfrage aller zugehörigen Daten durch einen einzigen Impuls. Die ersten Speicher- und Übergabeeinheit 30 a wird abgefragt, wie
zu Figur 3 beschrieben. Die folgenden digitalen Speicher- und Obergabeeinheiten werden nacheinander
abgefragt durch Abfrageeinheiten k2 a bis k2 n, nachdem die jeweils vorausgehende Speicher- und Übergabeeinheit ihren DatenUbertragungszyklus beendet hat.
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58 2719U5
Aus Figur 7 ist ersichtlich ein optischer Monitor 22 a, eine digitale Speicher- und Übergabeeinheit 30 a sowie
ein die Übergabe auslösendes UND-Gatter k6 a für jeden der abzulesenden Zähler 10 a .... aus der Zählergruppe.
Die abfragende Laserstrahlung 218 vom Mobilgerät 110
wird durch den Abfrageempfänger k2 aufgenommen, wie
zuvor beschrieben. Der Empfänger erzeugt zwei Steuersignale 82 a und 90 a. Ein kurzer Digitalimpuls 82 a
bereitet die erste digitale Steuerung und Übergabeeinheit 30 a vor zur seriellen Ausgabe ihres Digitalwortes,
wie zuvor beschrieben. Ein verhältnismäßig langer Digitalimpuls 90 a ergibt die erste Übergabeaktivierung
des UND-Gatters 46 a und damit den Zeittakt für die
digitale Speicherung in der Einheit 30 a mit serieller
übergabe des Digitalwortes. Der Digitalimpuls 90 a wird ferner durch das Kabel 91 a übertragen zum Eingang der
folgenden Abfrageeinheit h2 a. Diese importiert das
Eingangssignal 91 a, um eine Verzögerung zu erreichen
gleich der Zeit, welche das erste Register 30 a braucht,
um seinen Inhalt zu Übertragen. Nach diesem Verzögerungetakt gibt die folgende Abfrageeinheit k2 a zwei Signale
82 b und 90 b, welche die zweite digitale Speicher- und Übergabeeinheit 30 b ansteuern. Das Signal 82 b bereitet die zweite Speichereinheit 30 b vor zur seriellen
Übergabe ihres digitalen Wortinhaltes, so wie zur ersten
Speichereinheit beschrieben. Das Signal 90 b von gleicher
Dauer wie 90 a aktiviert ein zweites UND-Gatter k6 b und steuert daher den Zeittakt der zweiten digitalen
Speicher- und Übergabeeinheit 30 b zur seriellen Übergabe ihres digitalen Wortinhalts, wie zuvor beschrieben. Dieser Prozeß wiederholt sich, bis alle digitalen
Speicher- und Übergabeeinheiten abgefragt sind.
So wird jedes digitale Wort, das zu Je eine« von benachbarten Verbrauchszählern gehört, nacheinander übertragen.
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- 96 -
So 2719U5
Ein digitales ODER-Gatter 93 ist vorgesehen, um serielle
Ausgänge von jeder der zusammengefaßten digitalen Speicher- und Übergabeeinheiten freizugeben zur Aktivierung
des gemeinsamen Lasersenders 36 im Transponder kO. Daher
erzeugt der Lasersender 36 eine Folge von Strahlungsimpulsen 226, welch· jeweils Synchronisierimpulse enthalten und Datenimpulse entsprechend dem Zählerzustand,
den Zählerstand und der Abnehmerzahl jedes der benachbarten in einer Gruppe zusammengefaßten Zähler.
Während Laserdioden für die meisten erfindungsgemäßen
Anwendungszwecke bevorzugt werden, ist es möglich, statt dessen andere Lichtstrahlungsquellen einzusetzen, beispielsweise andere Typen von Lasern und
Leuchtdioden. Letztere haben jedoch nicht das Naß an Apassungsfähigkeit in Bezug auf die Sendeleistung,
die Regelbarkeit der Strahlung, deren spektrale Bandbreite usw. wie Laserdioden. Ferner sind Laserdioden recht preiswert, kompakt, robust und eine zuverlässige S trahluigs quelle.
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Claims (1)
- P A T R NT T Λ NT S P Γ? TI C. TlVerfahren zur Fernablesung der Ziis tandsdaten von Vnrbrnurhszählern, dadurch gekennzeichnet, daß din Änderungen do.= ^n- standes fortlaufend elektrisch, vorzugsweise ßlektrooptisr.h, abgetastet werden mit Analo^-Tmpulsen, die in Dip- i tnli mpulse umgeformt und gespeichert werden, daß auf ein gerichtetes Lasersignal aus einer entfernten Mobi Is ta t ion der fpeiclier- inhalt zur *1obi Is tation übertragen wird, ebenfalls mit gerichteten Lasorimpulsen, wobei vor jedem fin bit verkör pernden Ttnpuls bzw. Tmpuls 1 iicko pin Synchron i s i.eri nipiils ge sendet wird für die Mobilstation, daß von dmi empfangenen Impulsen die Datenimpulse abgesondert, durch wiednrhoH" Übertragung auf Fehlerf ro i hei t vpr/lirhen und bei pos i I" i vom Vergleichsergebnis zur weiteren Datenverarbeitung verwrmlot we^rden, insbesondere dem Herausschreiben von Vorbraurhsrechnungen.OWGiNAL INSPECTED
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