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Abfrageeinrichtung zur Ermittlung des Verbrauches von Verbrauchsgütern Das Hauptpatent betrifft eine Einrichtung zur Abfrage von der Ermittlung des Verbrauches von Verbrauchsgütern dienenden Verbrauchsmessern, die jeweils nach Messung des Verbrauches einer Festmenge durch Betätigung eines Signalkontaktes ein Signal abgeben, welches über einen ein Verteilungsnetz für elektrische Energie einbeziehenden Übertragungsweg an eine Abfragezentrale übermittelt wird.
Für den Gegenstand des Hauptpatentes ist kennzeichnend, dass in je einem galvanisch zusammenhängenden Netzbezirk des Verteilungsnetzes für elektrische Energie signalgebenden Verbrauchsmessern je ein das Signal dem Verteilungsnetz überlagernder Signalsender zugeordnet ist, während sich an einer Sammelstelle des Netzbezirkes ein in das Verteilungsnetz eingekoppelter Bezirksempfänger befindet, der mit einer mindestens einen Signalempfänger aufweisenden Zentrale in Verbindung steht.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Weiterbildung der Einrichtung, bei der der Signalgeber zur Erzeugung von Tonfrequenzimpulsen und zu deren Überlagerung auf ein Wechselstrom-Energieverteilungsnetz dient, an das ein elektrischer Schwingkreis durch einen Impulsschalter impulsweise angeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Schwingkreis mindestens zwei durch eine Steuervorrichtung wählbare Eigenschwingungszahlen aufweist, deren jeder ein anderer Informationsinhalt zukommt, und dass der Betätigungsrhythmus des Impulsschalters so bemessen ist, dass die Zeitdauer eines Anschaltimpulses wenigstens annähernd 1/4T (1+2n) und die Zeitdauer einer Impulspause wenigstens annähernd 1/2 Tn beträgt,
wobei T die Schwingungsdauer der Grundwelle U der Netzwechselspannung und n eine beliebige ganze Zahl ist.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegen- standes ist im folgenden anhand der Zeichnungsfiguren erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 ein Schaltbild und Fig. 2 ein Diagramm.
In der Fig. 1 bedeutet 1 ein NiederspannungsVierleiter-Drehstromnetz, beispielsweise ein, Bezirksnetz der öffentlichen Stromversorgung, das von einem Verteiltransformator 2 gespeist wird.
Eine einphasig vom Niederspannungsnetz 1 abgezweigte Verbraucherleitung 3, beispielsweise eine Hausanschlussleitung, speist einen elektrischen Verbraucher 4 über einen Verbrauchsmesser 5, der eine Steuervorrichtung 6 mit zwei Stellungen aufweist und diese jeweils nach Messung einer bestimmten Verbrauchsmenge von der einen in die andere Stellung umschaltet.
Als Tonfrequenzerzeuger dient ein elektrischer Reihenschwingkreis, der aus einem Kondensator 7 und einer einen Eisenkern mit einem Abstimmglied 9 aufweisenden Schwingkreisspule 10 besteht. Das Abstimmglied 9 wird über eine mechanische oder elektrische Wirkverbindung 11 von der Steuervorrichtung 6 betätigt.
Im einfachsten Fall kommt als Abstimmglied 9 ein -auf einer Welle eines Zählwerkes des Verbrauchsmessers 5 angeordnetes Sternrad zur Anwendung, das ruckweise, z. B. nach Art einer Zehner- übertragung des Zählwerkes, so fortgeschaltet wird, dass sich bei aufeinanderfolgenden Fortschaltungen abwechselnd magnetisch leitfähige Teile und magne- tisch nicht leitfahige Bereiche des Sternrades in einem Luftspalt des Eisenkernes 8 befinden. Bei diesem Ausführungsbeispiel würden die Steuervorrichtungen 6 und das Abstimmglied 9 also eine Baueinheit bilden:
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Elektrisch in Reihe mit einem Impulsschalter 12 und einem Sendezeitkontakt 13 ist der Schwingkreis 7, 10 über einen Strompfad 14, 15, 16, 17 an die Verbraucherleitung 3 angeschlossen.
Die Betätigung des Impulsschalters 12 erfolgt durch eine von einem Synchronmotor 18 über Zahnräder 19 und 20 angetriebene, auf einer Welle 21 befestigte Nockenscheibe 22. Der Synchromotor -18 ist durch eine Doppelleitung 23 ständig an die Verbraucherleitung 3 angeschlossen.
Die Welle 21 treibt, über Zahnräder 23 und 24 sowie über ein Reduktionsgetriebe 25 eine Welle 26, auf der, gegenüber der Welle 26 mittels einer Rutschkupplung 27 verdrehbar, eine Steuernockenscheibe 28 zur Betätigung des Sendezeitkontaktes 13 angeordnet ist.
Zum Empfang der von dem bisher beschriebenen Signalsender abgegebenem Signale dient ein an sich bekannter Signalempfänger, der über einen Stromwandler 29 mit einem Arbeitswiderstand 30 in Reihenankopplung an der Nullschiene (0) des Niederspannungsnetzes 1 liegt. Der Signalempfänger weist für jede Senderfrequenz ein Frequenzfilter 31 bzw. 32 auf, dem jeweils ein Verstärker 33 bzw. 34, ein Demodulator 35 bzw. 36, ein Integrator 37 bzw. 38 und allenfalls ein weiterer Verstärker 39 bzw. 40 nachgeschaltet ist. Der Ausgang der Verstärker 39 bzw. 40 speist je eire, Relais 41 bzw.42, deren jedes einen Kontaktsatz 43 bzw. 44 besitzt.
Zur Erläuterung der Wirkungsweise wird auch auf die Fig. 2.verwiesen. In. dieser ist ein Wellenzug U der Grundwelle der Netzweehselpsanuung auf einer Zeitachse-Z dargestelllt und dessen Schwingungsdauer mit T bezeichnet. Unter, dem Wellenzug U befindet sich ein Impulsdiagramm mit- Impulsreihe 45 und 46, deren schraffierte Flächen je seinen Anschaltimpuls mit dem Impuliseinsiatzpunkt A und dem Impulsende E bedeuten. Die aufeinanderfolgenden Anschaltimpulse sind durch Indizes fortlaufend numeriert und die Impulse der Impulsreihe 46 zusätzlich durch einen Indexstrich bezeichnet. Zwischen dem Endpukt E eines. Anschaltimpulses und dem Einsatzpunkt A eines folgenden Impulses liegt jeweils eine Impulspause.
Der ständig laufende Synchronmotor 18 der z. B. ein polarisierter Schrottmotor ist, bewirkt eine un- ausgesetzte Betätigung des Impulsschälters 12 und des Sendezeitkontaktes 13. Die Übersetzungen 19, 20 und die Form der Nockenscheibe22 - und damit der Betätigungsrhythmus - sind so gewählt, dass die Zeitdauer des geschlossenen Zustandes des Impulsschalters 12 und folglich die zeitliche Länge, z. B. Al bis El, eines Anschaltimpulses wenigstens annähernd gleich 1/4 T (1 +2n) wird, wobei n eine beliebige ganze Zahl ist. Andererseits beträgt die Zeitdauer des ge- öffneten Zustandes des Impulsschalters 12 mit Vorteil 1/2, T ³ n, wobei n ebenfalls eine beliebige ganze Zahl ist.
Zur Darstellung des Diagrammes der Fig. 2 wurde für den Faktor n willkürlich der Wert 1 so- wohl für die Länge des Impulses als auch für die Länge der Impulspause gewählt.
Die Bemessung der zwischen den Wellen 21 und 26 wirksamen Untersetzung und die Formgebung der Steuernockenscheibe 28 richten sich nach der gewünschten Häufigkeit der Signalübertragung und der Sendedauer. Bei der praktischen Anwendung der beschriebenen Einrichtung wird der Sendezeitkontakt 13 zum Beispiel jede Stunde für 1,5 Sekunden geschlossen.
Solange der Sendezeitkontakt 13 geschlossen ist, erfolgt bei jedem Schliessen des Impulsschalters 12 eine Anschaltung des Schwingkreises 7, 10, so dass die gewünschten tonfrequenten Signalimpulse gemäss dem Impulsdiagramm nach der Fig. 2 entstehen. Der Betrag der Frequenz dieser Tonfrequenzimpulse ist davon abhängig, ob die volle oder eine verminderte Induktivität der Schwingkreisspule 10 zur Wirkung kommt, und enthält mithin eine Information über die Stellung der Steuervorrichtung 6. Im Signalempfänger spricht sodann dasjenige der Relais 41, 42 an, dessen vorgeschaltete Glieder auf die jeweilige Sendefrequenz abgestimmt sind.
Die zeitliche Aufeinanderfolge der Sendezeiten der verschiedenen Signalsender ist durch entsprechende Einstellung der Steuernockenscheibe 28 auf der Welle 26 festgelegt und dient zur Identifikation der jeweils sendeneu Einrichtung, deren Signal nun weiteren Auswertegliedern der Empfangsstelle zugeführt wird.
Die vom Verbrauchsmesser 5 von einer Betätigung der Steuervorrichtung 6 bis zur darauffolgenden zumessenden Menge des Verbrauchsgutes ist so zu wählen, dass innerhalb des durch eine volle Umdre- hung.der Steuernockenscheibe 28 gegebenen Sendeintervalle, also z. B. innerhalb einer Stunde, nur höchstens eine Stellungsänderung des Abstimmgliedes 9 erfolgen kann.
Dank der für die Dauer der Anschaltimpulse gegebenen Bemessungsregel sind keinerlei Vorrichtungen zur Sicherstellung eines Synchronismus und einer festen zeitlichen Zuordnung der Impulspunkte A und E zu bestimmten Kurvenpunkten des Wellenzuges U erforderlich. Zur Verdeutlichung dieses für, einen besonders neinfachen Aufbau des Signalsenders entscheidenden Lösungsgedankens wurden die Impulsreihen 45 und 46 in der Fig. 2 zeitlich um T/8 versetzt gezeichnet.
Man sieht- aus dem Diagramm, dass aufgrund der neuen Bemessungsregel niemals der Fall eintreten kann, dass, die für die Signalübertragung vor allem wichtigen Impülseinsatpunkte Al, A2., As usw., bzw. All, Aal, Agl usw. mfälllllzg stets mit einem Nulldurehgang..cles'Wel1enzuges-U zusammentreffen.
Dies -ist besonders auch deshalb wichtig, weil die Festlegung der -Sendezeiten zur Identifikation des Senders einen.z Gleichlauf -aller einmal zeitlich eingestellten Sender -voraussetzt, wie er in zuverlässiger Weise durch Verwendung der bekannten polarisierten Schrittmotoren erzielt werden -kann. Ein Ausser- trittfallen eines-einzelnen Signälsenders, - etwa infolge
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einer vorübergehenden Störung in der Verbraucherleitung 3, z.
B. infolge eines Durchschmelzens der Hauptsicherung des betreffenden Hausanschlusses, wird in der Empfangsstelle sofort bemerkt, da in der für den gestörtere Signalgeber vorgesehenen Sendezeit in der Empfangsstelle kein Signal eintrifft, und lässt sich leicht beheben.
Es bringt Vorteile, den Beginn eines Sendezyklus aller Sender eines Netzbezirkes durch einen besonderen Signalsender zu markieren, der unmittelbar beim Signalempfänger des betreffenden Netzbezirkes angeordnet ist und der zusätzliche Schalthandlungen auslösen kann, welche einer zentralen Auswertestelle eine zuverlässige Identifizierung des Zeitpunktes des Beginns eines jeden Sendezyklus ermöglichen.
Mit dem beschriebenen Signalsender ist eine relativ häufige Signalübertragung durchführbar, wobei das häufige Eintreffen der Energieverbrauchsinformationen in einer zentralen Stelle gestattet, die Tarife in einfacher Art und Weise, ähnlich wie bei der bekannten Summenfernzählung, in der Zentrale zu bilden; insbesondere könnten Doppel-, Block- und Überverbrauchstarife gebildet werden. Zudem ergibt sich aus der Anwendung der beschriebenen Einrichtung die Möglichkeit, neuartige, den Besonderheiten dieser Art der Verbrauchsermittlung angepasste Tarife zu erstellen und damit tarifpolitische Mass- nahmen einzuführen, die zur Optimierung der Versorgungsnetze für öffentliche Verbrauchsgüter wesentlich beitragen.