DE69104665T2

DE69104665T2 - Einrichtung zur Detektion des Drehens eines rotierenden Elements, wie zum Beispiel einer Wasserzählerturbine.

Info

Publication number: DE69104665T2
Application number: DE69104665T
Authority: DE
Inventors: Serge Bulteau
Original assignee: Schlumberger SA
Current assignee: Itron France SAS
Priority date: 1990-07-20
Filing date: 1991-07-09
Publication date: 1995-04-20
Anticipated expiration: 2011-07-10
Also published as: DE69104665D1; JP3190704B2; EP0467753B1; DK0467753T3; FR2664973A1; EP0467753A1; FR2664973B1; ATE113123T1; KR920003032A; ES2064946T3; JPH04232874A; KR100217352B1; US5187989A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen der Drehung eines rotierenden Elements wie der Turbine eines Wasserzählers und insbesondere eines Wasserzählers, der in einen Kalorimeter integriert ist, um die von einem Heißwasserkreis abgegebene Energie abzurechnen. Das Dokument Patents Abstracts of Japan, Vol. 7, Nr. 274 (P-241) [1419] & JP-A-58 153 112 offenbart eine Vorrichtung zum Erfassen einer Drehung mit drei Näherungsdetektoren.
Die meisten Wasserzähler weisen herkömmlicherweise ein Zählwerk mit mechanischem Antrieb auf, d.h. die Drehung der Turbine treibt über eine mechanische und/oder magnetische Übersetzung die Rollen der Anzeige des Zählers an.
In jüngster Zeit wurde ins Auge gefaßt, die Drehung der Turbine mit Hilfe eines Näherungsdetektors zu erfassen, der gegenüber einem mit der Turbine fest verbundenen Drehelements angeordnet und dazu bestimmt ist, den Vorbeigang einer Markierung zu erfassen, die exzentrisch an dem rotierenden Element angeordnet ist. Der Näherungsdetektor kann beispielsweise auf der Basis einer induktiven Methode arbeiten, in welchem Fall die Markierung aus einem Material gebildet ist, dessen magnetische und/oder elektrische Eigenschaften sich von denjenigen des restlichen rotierenden Elements unterschieden. Allerdings weisen solche Detektoren Nachteile auf.
Zunächst gibt es eine Reihe von Parametern, die sich in Abhängigkeit von der Zeit ändern; bei einem in einem Kalorimeter integrierten Wasserzähler handelt es sich dabei beispielsweise um die Wassertemperatur, die die Charakteristika des Detektors verändern kann, um die Versorgungsspannung der Erfassungsschaltung, insbesondere wenn die Versorgung über eine Batterie realisiert ist, sowie den veränderlichen Abstand zwischen dem Näherungsdetektor und dem rotierenden Element aufgrund des Anhebens der Turbine bei hoher Geschwindigkeit.
Es gibt auch eine Reihe von Parametern, die sich von einem Detektor zum anderen ändern und schwer und kostspielig in einer Großserienproduktion in den Griff zu bekommen sind; bei einem Detektor des induktiven Typs handelt es sich z.B. insbesondere um die Werte der Spule und ihres Gütefaktors, woraus sich eine Kalibrierung jedes Detektors oder eine Sortierung ergibt.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteilen abzuhelfen, indem sie ein adaptives System verwendet, das wenigstens zwei Näherungsdetektoren aufweist.
Die Vorrichtung nach der Erfindung, die die Drehung eines um eine Achse XX' rotierenden Elements ermöglicht, weist folgendes auf:
a) Näherungsdetektoren, mit m ≥ 2, die in einer zu der Achse XX' senkrechten Ebene in radialen Richtung liegen;
b) eine mit dem Element fest verbundene und bezüglich der Achse XX' exzentrisch angeordnete Markierung, wobei die Markierung die Reaktion der Näherungsdetektoren modifizieren kann, wenn dem Element eine Drehbewegung verliehen wird;
c) eine Versorgung, die zum Versorgen der Näherungsdetektoren bestimmt ist;
d) Selektionsmittel zum Auswählen einer Reihe von zu versorgenden Näherungsdetektoren;
e) Verarbeitungsmittel, um einerseits den zeitlichen Verlauf der von jedem Detektor der Reihe abgegebenen Signale mit Hilfe von Parametern zu untersuchen, die für diesen zeitlichen Verlauf stehen, und dadurch den Vorbeigang der Markierung auf Höhe eines der Detektoren zu identifizieren, der am Ende der Reihe liegt, und um andererseits, sobald der Vorbeigang identifiziert worden ist:
- daraus die Zahl der Umdrehungen abzuleiten;
- die Selektionsmittel so zu betätigen, daß eine neue Reihe von Näherungsdetektoren unter Ausschluß des Detektors ausgewählt wird, auf dessen Höhe der Vorbeigang der Markierung gerade identifiziert worden ist; und
- die Parameter zu reinitialisieren, die zur Untersuchung des zeitlichen Verlaufs der aus der neuen Reihe kommenden Signale bestimmt sind, so daß die so reinitialisierten Parameter für die Tatsache stehen, daß die Markierung nicht auf Höhe eines der Detektoren der neuen Reihe liegen kann.
Das rotierende Element besteht bevorzugt aus einem nichtmetallischen Material, die Markierung ist durch einen metallisierten Teil des rotierenden Elements gebildet, jeder Näherungsdetektor ist aus einem Schwingkreis mit einer Spule und einem Kondensator gebildet, und die Mittel zur Versorgung weisen einen Impulsgenerator auf, der Impulse von etwa 3V liefert, um nacheinander jeden Detektor der ausgewählten Reihe mit einer Frequenz zwischen 400 und 800 Hz versorgt.
Nach einer ersten Ausführungsform, bei der m = 2 ist, weisen die Verarbeitungsmittel folgendes auf:
- für jedes abgegebene Signal Mittel zum Zählen der Anzahl N von Perioden des Signals, die eine vorbestimmte Schwellenspannung Vseuil überschreiten;
- für jeden so erhaltenen Wert N, Mittel zum Vergleich von N mit zwei Parametern Nmax und Nseuil, die für den zeitlichen Verlauf stehen, und zum Berechnen von zwei neuen Werten der Parameter, wobei die Werte der Parameter des zeitlichen Verlaufs auf die folgende Weise berechnet sind:
wenn N > Nmax
Nmax = N
Nseuil = f(Nmax); dabei ist f eine lineare Funktion von Nmax mit Nseuil < Nmax
wenn Nseuil < N < Nmax
Nmax = Nmax
Nseuil = Nseuil
wenn N < Nseuil
Nmax = 0
Nseuil = 0
- Mittel zum Erzeugen des Steuersignals, das zur Betätigung der Selektionsmittel bestimmt ist, sowie zum Inkrementieren des Index, der über die Anzahl der Umdrehungen Buch führt, wenn N unter Nseuil liegt.
Nach einer zweiten Ausführungsform mit m = 3, d.h. einer Vorrichtung, die drei Detektoren aufweist, betrifft die Verarbeitung die von zwei Detektoren Le = Lp oder Ln abgegebenen Signale. Nach dieser zweiten Form weisen die Verarbeitungsmittel folgendes auf:
- für jedes von einem Detektor Le abgegebene Signal Mittel zum Zählen der Anzahl N von Perioden, die eine vorbestimmte Schwellenspannung Vseuil überschreiten;
- für jeden so erhaltenen Wert von N, Mittel zum Vergleich von N mit einem Parameter Nmax(Le), der für den zeitlichen Verlauf der von dem Detektor abgegebenen Signale steht, und mit einem festen, für die drei Detektoren gültigen Parameter Nseuil sowie zum Berechnen von neuen Werten der Parameter auf die folgende Weise:
wenn N > Nmax
Nmax(Le) = N
wenn Nmax(Le) - Nseuil < N < Nmax(Le)
Nmax(Le) = Nmax(Le)
wenn N < Nmax(Le) - Nseuil
Nmax(Lp) = 0 und Nmax(Ln) = 0
- wenn N < Nmax(Le)-Nseuil, Mittel um an die Zählschaltungen in Abhängigkeit von dem Detektor Le = Lp oder Ln ein Signal IP oder IN zu senden, das jeweils für eine Drittelumdrehung in positiver oder negativer Drehrichtung steht, und um die zwei folgenden Detektoren auszuwählen, wobei der Detektor ausgeschlossen wird, auf dessen Höhe die Markierung identifiziert wurde.
Die Verarbeitungsmittel weisen ferner bevorzugt folgendes auf:
- Mittel, um sich durch einen Vergleich der Anzahl N mit einem Wert Nmin vom richtigen Funktionieren jedes Detektors zu überzeugen;
- falls einer der Detektoren ausfallen oder für außer Betrieb erklärt werden sollte, Mittel, die es der Vorrichtung ermöglichen, mit Hilfe der beiden anderen Detektoren zu funktionieren.
Die Erfindung ist auf besonders interessante Weise im Bereich der Wasserzählung anzuwenden.
Die Erfindung und die Vorteile, die sie bringt, sind leichter im Lichte der folgenden Beschreibung zu verstehen, bei der:
- Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung mit zwei Detektoren darstellt;
- Fig. 2 ein Schema der den Näherungsdetektoren von Fig. 1 zugeordneten Schaltungen ist;
- Fig. 3 die mit Näherungsdetektoren des induktiven Typs erhaltenen Signale darstellt;
- Fig. 4 ein Flußdiagramm der Verarbeitung der Signale für die erste Ausführungsform ist;
- Fig. 5 und 6 eine zweite Ausführungsform veranschaulichen, die drei Näherungsdetektoren aufweist, die die Erfassung der Drehrichtung ermöglichen;
- Fig. 7 ein Flußdiagramm der Logik ist, die die aufeinanderfolgenden Sequenzen der zweiten Ausführungsform lenkt;
- Fig. 8 ein Flußdiagramm der Verarbeitung zur Analyse des zeitlichen Verlaufs der nach der zweiten Ausführungsform abgegebenen Signale ist.
Unter Bezug auf Fig. 1, die eine erste Ausführungsform veranschaulicht, ist die Dreheinheit beispielsweise durch eine Turbine 1 eines (nicht gezeigten) Durchflußmessers und die Scheibe 2 gebildet, die mit der Turbine 1 fest verbunden ist. Fließt ein Fluid, wie Wasser, dann wird der Turbine 1 und der Scheibe 2 eine Drehbewegung um die Achse XX' verliehen. Die Drehgeschwindigkeit des rotierenden Elements ist direkt mit dem momentanen Fluiddurchsatz verbunden.
Zwei Näherungsdetektoren L0 und L1, die in einer zur Achse XX' senkrechten Ebene P in zwei radialen Richtungen bezüglich der Achse XX' liegen, sind dafür empfindlich, daß sich eine Markierung 5 in der Nähe befindet, die mit der Scheibe 2 fest verbunden und bezüglich der Drehachse XX' exzentrisch angeordnet ist. Daraus folgt, daß dann, wenn dem rotierenden Element (Turbine 1 und Scheibe 2) eine Drehbewegung verliehen wird, sich die Reaktion der Näherungsdetektoren L0 und L1 in Abhängigkeit von der Position der Markierung 5 entwickelt.
Zur Veranschaulichung sind die beiden Näherungsdetektoren L0 und L1 Magnetspulen 3a und 4a, die mit Kondensatoren 3b und 4b parallelgeschaltet sind, womit zwei Schwingkreise gebildet sind, die in zwei entgegengesetzten radialen Richtungen angeordnet sind. Die Scheibe 2 besteht aus einem nichtmetallischen Material, z.B. aus geformtem Kunststoff, und die Markierung 5 ist ein metallisierter radialer Sektor der Scheibe.
Fig. 2 stellt die Architektur der den Näherungsdetektoren L0 und L1 zugeordneten Schaltungen dar. Eine Versorgung 10, z.B. eine Batterie, stellt über einen Umschalter 11 die Zufuhr der erforderlichen Energie zum Erregen des einen oder anderen der beiden Näherungsdetektoren L0 und L1 sicher.
Verarbeitungsmittel 12, die über den Umschalter 11 verbunden sind, ermöglichen die Analyse der Signale, die von dem erregten Näherungsdetektor abgegeben werden, in der Weise, daß der Vorbeigang der Markierung 5 auf Höhe des aktiven Näherungsdetektors identifiziert werden kann.
Die Identifizierung des Vorbeigangs der Markierung 5 auf Höhe des aktiven Detektors erfolgt dadurch, daß der zeitliche Verlauf der nacheinander von dem aktiven Näherungsdetektor abgegebenen Signale analysiert wird, z.B. indem das abgegebene Signal mit Parametern verglichen wird, die für diesen zeitlichen Verlauf stehen und ausgehend von dem oder den vorausgehenden Signalen berechnet sind.
Sobald die Verarbeitungsmittel 12 den Vorbeigang der Markierung auf Höhe eines der Näherungsdetektoren identifiziert haben, lösen sie die folgenden Schritte aus:
- sie geben ein Steuersignal ab, das den Umschalter 11 so betätigt, daß er den anderen Näherungsdetektor auswählt;
- sie geben ein Drehsignal ab, das für die von dem rotierenden Element durchgeführte halbe Umdrehung steht und eine Zählschaltung steuert, die die Anzahl der von dem rotierenden Element durchgeführten Umdrehungen speichert; und
- sie reinitialisieren die Analyseparameter, die dem folgenden Signal dienen, das von dem anderen, neu angeschlossenen Näherungsdetektor stammt, in der Weise, daß diese reinitialisierten Parameter die Tatsache angeben, daß die Markierung nicht gegenüber dem neu angeschlossenen Detektor liegt; diese reinitialisierten Parameter sind dann unabhängig von dem Abstand zwischen dem Detektor und dem rotierenden Element.
Damit läßt sich die Annäherung der Markierung an den neu angeschlossenen Detektor verfolgen, indem der zeitliche Verlauf des Signals verfolgt wird, das er abgibt, bis eine zweifelsfreie Angabe vorliegt, daß die Markierung unter dem fraglichen Detektor liegt.
Damit erhält man ein adaptives Folgesystem, das keinen im voraus festgelegten Erfassungsschwellenwert erfordert. Es berücksichtigt auch die zwischen den beiden Näherungssensoren bestehenden Unterschiede, ohne daß jeder der beiden Sensoren geeicht werden muß und diese Eichkoeffizienten gespeichert werden müssen, um die Signale zu analysieren. Wie oben angegeben, schwanken diese Eichkoeffizienten nicht nur von einem Detektor zum anderen, sondern auch in Abhängigkeit von der Zeit, der Temperatur, der Versorgungsspannung und dem Abstand zwischen jedem der Detektoren und dem rotierenden Element.
Darüber hinaus stellt die abwechselnde Erregung des einen oder anderen der Detektoren dann eine besonders interessante Energieeinsparung dar, wenn die Versorgung durch eine Batterie durchgeführt wird, deren Lebensdauer einige Jahre betragen soll.
Nun wird unter Bezug auf Fig. 4 und unter Wiederaufnahme des oben angesprochenen veranschaulichenden Beispiels eine mögliche Art der Verarbeitung der von den Schwingkreisen L1 und L2 abgegebenen Signale beschrieben. Natürlich gibt es andere Arten der Signalanalyse, die dem Fachmann zugänglich sind.
Wie in Fig. 3 gezeigt, wird das von dem Schwingkreis abgegebene Signal in Abhängigkeit von der Position der Markierung 5 mehr oder weniger gedämpft: befindet sich der metallisierte Sektor 5 auf Höhe der Magnetspule, dann wird das Signal stark gedämpft, und ist der metallisierte Sektor entfernt, dann wird das Signal schwach gedämpft.
Zur Auswertung der Dämpfung des von einem Schwingkreis L1 oder L2 abgegebenen Signals wird der fragliche Schwingkreis mit Impulsen von etwa 3V erregt, die von der Versorgung 10 abgegeben werden, die mit einer Abtastfrequenz von etwa 400 Hz arbeitet. Dieser Betriebsmodus durch Abtastung stellt im Vergleich zu einem kontinuierlichen Modus eine wesentliche Einsparung dar, wenn die Versorgung durch eine Batterie stattfindet.
Das abgegebene Signal wird abgetastet (Block 20), und die Anzahl N der Perioden des Signals wird gezählt, die eine von der Versorgung 10 stammende Schwellenspannung Vseuil überschreiten. Für jeden so erhaltenen Wert N werden die Parameter Nmax und Nseuil ausgehend von dem Wert N und den vorausgehenden Parametern Nmax und Nseuil, die im vorausgehenden Zyklus berechnet wurden, wie folgt berechnet:
a) wenn N > Nmax (Block 22)
Nmax = N
Nseuil = f(Nmax) mit Nseuil < Nmax (Block 24), wobei die Funktion f eine lineare Funktion ist, bei der die Koeffizienten ausgehend von der minimalen und maximalen Anzahl von Perioden bestimmt werden, die die Schwellenspannung überschreiten, wenn das Signal stark bzw. schwach gedämpft ist; so könnte beispielsweise Nseuil = nNmax mit 0 < n < 1 gewählt werden, oder auch Nseuil = Nmax - b mit b = Konstante, und die folgende, vom gleichen Schwingkreis stammende Probe wird erwartet;
b) wenn Nseuil < N < Nmax (Blöcke 22 und 23), dann werden die Parameter in keiner Weise geändert, und die folgende, vom gleichen Schwingkreis stammende Probe wird erwartet;
c) wenn N < Nseuil (Block 23), d.h. wenn sicher ist, daß die Markierung unter der Spule liegt, dann werden die Parameter reinitialisiert, indem sie beispielsweise wieder auf Null gesetzt werden:
Nmax = 0 und Nseuil = 0 (Block 25)
und die Verarbeitungsmittel (12a) senden dann ein Drehsignal aus, das die Zählschaltung (12b) um eine halbe Umdrehung inkrementiert, die ihrerseits ein Steuersignal schickt, das dazu bestimmt ist, den Umschalter 11 zu betätigen und folglich den anderen Schwingkreis vor dem Eintreffen der folgenden Probe auszuwählen.
Die oben beschriebene Ausführungsform kann selbstverständlich auf jeden beliebigen Typ von Näherungsdetektoren übertragen werden, z.B. solche vom kapazitiven oder optischen Typ.
Ferner kann sie auf eine Vorrichtung verallgemeinert werden, die Näherungsdetektoren aufweist; diese Verallgemeinerung wird nun mit Hilfe einer in Fig. 5 dargestellten zweiten Ausführungsform veranschaulicht wird, bei der die Dreherfassungsvorrichtung drei Näherungsdetektoren L0, L1 und L2 des induktiven Typs aufweist, die in drei radialen Richtungen unter 120º, angeordnet sind; es gilt also m = 3.
Ein Schwingkreis 50 steuert eine Verarbeitungseinheit 51, die damit beauftragt ist, die von den Detektoren L0, L1 und L2 abgegebenen Signale zu verarbeiten und die Sequenzen zur Auswahl der Detektoren über eine Treiberschaltung 53 zu lenken. Zwei Ausgänge der Verarbeitungseinheit 51, IP für die Drehsignale mit positiver Richtung und IN für die Drehsignale mit negativer Richtung, liefern den elektronischen Zählschaltungen 52 die erforderlichen Informationen, um über die Umdrehungen Buch zu führen. Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform können alle Schaltungen 50 bis 53 nach der Technik der integrierten Schaltungen hergestellt sein.
Eine solche Vorrichtung weist gegenüber der oben beschriebenen Vorrichtung mit zwei Detektoren mehrere Vorteile auf: sie ermöglicht insbesondere, die Drehrichtung der Turbine zu erfassen (vgl. Fig. 6) und über die Umdrehungen in positiver und in negativer Richtung getrennt oder kumulativ Buch zu führen; sie erteilt ferner der Vorrichtung dahingehend eine Redundanzeigenschaft, daß dann, wenn einer der Detektoren ausfallen würde, die Vorrichtung noch mit zwei Detektoren arbeiten kann, allerdings ohne Erfassung der Drehrichtung.
Nun wird unter Bezug auf Fig. 7 die Logikverarbeitung beschrieben, die die aufeinanderfolgenden Sequenzen der Vorrichtung mit drei Detektoren lenkt. Die Verarbeitung betrifft Detektoren, d.h. zwei Detektoren mit dem Index und Lp bzw. Ln.
Beim Start sei als beliebiger Anfangswert Lp = L1 und Ln = L2 (Block 100) angenommen, d.h. die Vorrichtung startet an den Detektoren L1 und L2.
Zunächst wird das von dem Detektor Lp abgegebene Signal abgetastet (Block 101) und überprüft, ob dieser Detektor nicht für außer Betrieb erklärt wurde (Block 102), z.B. infolge eines Ausfalls des Detektors oder einer bewußten Wahl, nur mit zwei Detektoren zu arbeiten. Befindet sich der Detektor Lp außer Betrieb, dann werden der Index oder die elektronischen Zählschaltungen darüber informiert (Block 105), so daß die Zählschaltung die jedem empfangenen Signal Ip zugeordnete Gewichtung ändert, und man geht direkt zur Abtastung des von dem Detektor Ln abgegebenen Signals über (Block 201). Im entgegengesetzten Fall wird das von dem Detektor Lp abgegebene Signal analysiert und überprüft, ob es gedämpft ist oder nicht (Block 103), d.h. ob die Markierung erfaßt wurde oder nicht. Die detaillierte Verarbeitung, die auf die Analyse des Signals und die Identifizierung des Vorbeigangs der Markierung abzielt, wird im folgenden unter Bezug auf Fig. 8 beschrieben.
Falls das von dem Detektor Lp abgegebene Signal nicht gedämpft ist, geht man direkt zur Abtastung des von dem Detektor Ln abgegebenen Signals über (Block 201). Im entgegengesetzten Fall, d.h. wenn die Markierung auf Höhe des Detektors Lp erfaßt wurde, wird man nacheinander:
- zu den elektronischen Zählschaltungen 52 eine Information IP schicken, die einer Drittelumdrehung in positiver Drehrichtung entspricht (Block 106),
- dann die ausgewählten Detektoren Lp und Ln auf folgende Weise modifizieren:
- wenn Lp = L0 (Block 107), dann Lp = L1 und Ln = L2 (Block 108);
- wenn Lp = L1 (Block 109), dann Lp = L2 und Ln = L0 (Block 110);
- wenn Lp = L2, dann Lp = L0 und Ln = L1 (Block 111);
- schließlich zur Abtastung des von dem Detektor Ln abgegebenen Signals übergehen (Block 201).
Die Verarbeitung des von dem Detektor Ln abgegebenen Signals ist derjenigen nahezu gleich, die oben für das von dem Detektor Lp abgegebene Signal dargelegt wurde.
Das von dem Detektor Ln abgegebene Signal wird abgetastet (Block 201), und es wird überprüft, ob dieser Detektor nicht für außer Betrieb erklärt wurde (Block 202). Ist er außer Betrieb, dann werden darüber der Index oder die Zählschaltungen informiert (Block 205), so daß die Zählschaltungen die jedem empfangenen Signal IP zugeordnete Gewichtung modifizieren, wobei dann zwei Informationen IP einer Umdrehung entsprechen, und man kehrt direkt zur Abtastung des Detektors Lp zurück. Im entgegengesetzten Fall wird das von dem Detektor Ln abgegebene Signal analysiert und überprüft, ob es gedämpft ist oder nicht (Block 203).
Ist das von dem Detektor Ln abgegebene Signal nicht gedämpft, dann kehrt man zur Abtastung des Detektors Lp zurück (Block 101). Im entgegengesetzten Fall wird überprüft, ob der Detektor Lp nicht für außer Betrieb erklärt wurde (Block 204), und falls er für außer Betrieb erklärt wurde, wird eine Information IP zu den elektronischen Zählschaltungen geschickt (Block 212), da bei Ausfall eines der Detektoren die Drehrichtung nicht mehr erfaßt werden kann; in einem solchen Fall wird angenommen, daß sich die Turbine immer noch in positiver Drehrichtung dreht. Ist der Detektor Lp nicht für außer Betrieb erklärt, dann wird eine Information IN zu den elektronischen Zählschaltungen geschickt, die einer Drittelumdrehung in negativer Drehrichtung entspricht (Block 206).
Nachdem eine Information Ip oder In geschickt wurde, werden die ausgewählten Detektoren Lp und Ln auf folgende Weise modifiziert:
- wenn Ln = L0 (Block 207), dann Lp = L1 und Ln = L2 (Block 208)
- wenn Ln = L1 (Block 209), dann Lp = L2 und Ln = L0 (Block 210)
- wenn Ln = L2, dann Lp = L0 und Ln = L1 (Block 211);
und schließlich kehrt man zur Abtastung des von dem Detektor Lp gelieferten Signals zurück (Block 101).
Unter Bezug auf Fig. 8 wird nun die Abtastung und die Verarbeitung des von einem Detektor Le = Lp oder Ln abgegebenen Signals beschrieben (Block 300), womit es möglich wird, zu entscheiden, ob das Signal gedämpft ist oder nicht, d.h. ob die Markierung auf Höhe des fraglichen Detektors Le erfaßt wurde oder nicht.
Die Abtastung wird mit einer Frequenz von 800 Hz durchgeführt, also einem Wert, der die Zählung von Drehgeschwindigkeiten der Turbine ermöglicht, die sich von 0 bis 40 Umdrehungen/Sekunde erstrecken.
Die Abtastung beginnt mit dem Senden eines Auslöseimpulses von etwa 3V an den Detektor Le (Block 301) mit Le = Lp oder Ln.
Der Detektor Le wird in Reaktion auf diesen Impuls ein gedämpftes sinusförmiges Signal abgeben, dessen Frequenz bei etwa 250 KHz liegt. Dann wird die Anzahl N von Perioden über einer bestimmten Schwellenspannung Vseuil gezählt, z.B. 0,3 V (Block 302), und man vergewissert sich, daß der Detektor betriebsbereit ist, indem die Anzahl N mit einem Wert Nmin verglichen wird (Block 303), wobei Nmin für die minimale Anzahl von Perioden steht, unter der der Detektor für außer Betrieb erklärt wird.
Falls N < Nmin, dann wird gespeichert, daß der Detektor Le außer Betrieb ist (Block 305), um die Sequenzlogik darüber zu informieren (Blöcke 102, 202), so daß die Vorrichtung nur mit den beiden anderen Detektoren und ohne Erfassung der Drehrichtung arbeiten kann; die Zählschaltungen werden ebenfalls darüber informiert, so daß jedes an die Zählschaltungen abgegebene Signal IP eine halbe Umdrehung anstelle einer Drittelumdrehung darstellt. Dann geht man direkt zum Warten auf die folgende Probe über (Block 310).
Im entgegengesetzten Fall, d.h. wenn N > Nmin, dann wird die Tatsache gespeichert, daß der Detektor funktioniert (Block 304), und die Anzahl N wird mit einem Wert Nmax(Le) - Nseuil (Block 306) verglichen, bei dem Nmax(Le) dem Parameter entspricht, der für den fraglichen Detektor Le im vorhergehenden Zyklus berechnet wurde, und Nseuil einem vorbestimmten Schwellenwert entspricht, der für die drei Detektoren gültig ist.
Wenn N < Nmax(Le) - Nseuil, dann wurde das von dem Detektor Le abgegebene Signal gedämpft, was dem Vorbeigang der Markierung auf Höhe des fraglichen Detektors Le entspricht; in diesem Fall werden die Parameter Nmax(Ln) = Nmax(Lp) = 0 reinitialisiert (Block 307), und man erwartet die folgende Abtastung (Block 310).
Im entgegengesetzten Fall schaut man, ob N > Nmax(Le) (Block 308); ist dem so, dann wird der Parameter Nmax(Le) = N reaktualisiert, und man erwartet die folgende Abtastung (Block 310).
Falls schließlich Nmax(Le) - Nseuil < N < Nmax(Le), dann wird der Parameter Nmax(Le) nicht modifiziert, und man erwartet die folgende Abtastung (Block 310).

Claims

1. Vorrichtung zum Erfassen der Drehung eines um eine Achse XX' rotierenden Elements (1, 2), die folgendes aufweist:

a) Näherungsdetektoren (L0, L1, ...), mit m ≥ 2, die in einer zu der Achse XX' senkrechten Ebene in radialen Richtungen liegen;

b) eine mit dem Element fest verbundene und bezüglich der Achse XX' exzentrisch angeordnete Markierung (5), wobei die Markierung die Reaktion der Näherungsdetektoren modifizieren kann, wenn dem Element eine Drehbewegung verliehen wird;

c) eine Versorgung (10), die zum Versorgen der Näherungsdetektoren bestimmt ist;

d) Selektionsmittel (11) zum Auswählen einer Reihe von zu versorgenden Näherungsdetektoren;

e) Verarbeitungsmittel (12), um einerseits den zeitlichen Verlauf der von jedem Detektor der Reihe abgegebenen Signale mit Hilfe von Parametern zu untersuchen, die für diesen zeitlichen Verlauf stehen, und dadurch den Vorbeigang der Markierung auf der Höhe eines der Detektoren zu identifizieren, der am Ende der Reihe liegt, und um andererseits, sobald der Vorbeigang identifiziert worden ist:

- daraus die Anzahl der Umdrehungen abzuleiten;

- die Selektionsmittel (11) so zu betätigen, daß eine neue Reihe von Näherungsdetektoren unter Ausschluß des Detektors ausgewählt wird, auf dessen Höhe der Vorbeigang der Markierung gerade identifiziert worden ist; und

- die Parameter zu reinitialisieren, die zur Untersuchung des zeitlichen Verlaufs der aus der neuen Reihe kommenden Signale bestimmt sind, so daß die so reinitialisierten Parameter für die Tatsache stehen, daß die Markierung nicht auf Höhe eines der Detektoren der neuen Reihe liegen kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß:

- das rotierende Element aus einem nichtmetallischen Material besteht,

- die Markierung durch einen metallisierten Teil des rotierenden Elements gebildet ist,

- jeder Näherungsdetektor aus einem Schwingkreis mit einer Spule und einem Kondensator gebildet ist; und

- die Mittel zur Versorgung einen Impulsgenerator aufweisen, der nacheinander jeden Detektor der ausgewählten Reihe versorgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Impulsgenerators zwischen 400 und 800 Hz liegt und er Impulse von etwa 3 V abgibt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des von dem Schwingkreis abgegebenen Signals etwa bei 250 kHz liegt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß m = 2.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungsmittel folgendes aufweisen:

- für jedes abgegebene Signal Mittel zum Zählen der Anzahl N von Perioden des Signals, die eine vorbestimmte Schwellenspannung Vseuil überschreiten;

- für jeden so erhaltenen Wert N, Mittel zum Vergleich von N mit zwei Parametern Nmax und Nseuil, die für den zeitlichen Verlauf stehen, und zum Berechnen von zwei neuen Werten der Parameter, wobei die Werte der Parameter des zeitlichen Verlaufs auf die folgende Weise berechnet sind:

wenn N > Nmax

Nmax = N

Nseuil = f(Nmax) mit Nseuil < Nmax

wenn Nseuil < N < Nmax

Nmax = Nmax

Nseuil = Nseuil

wenn N < Nseuil

Nmax = 0

Nseuil = 0

- Mittel zum Erzeugen des Steuersignals, das zur Betätigung der Selektionsmittel bestimmt ist, sowie zum Inkrementieren des Index, der über die Anzahl der Umdrehungen Buch führt, wenn N unter Nseuil liegt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktion Nseuil = f(Nmax) aus den Minimal- und Maximalanzahlen von Perioden bestimmt wird, die die Schwellenspannung überschreiten, wenn das Signal stark bzw. schwach gedämpft ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß m = 3, d.h. die Vorrichtung drei Detektoren (L0, L1 und L2) aufweist, wobei die Verarbeitung jeweils die von zwei Detektoren Le = Lp oder Ln abgegebenen Signale betrifft.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungsmittel aufweisen:

- für jedes von einem Detektor Le abgegebene Signal Mittel zum Zählen der Anzahl N von Perioden, die eine vorbestimmte Schwellenspannung Vseuil überschreiten;

- für jeden so erhaltenen Wert von N, Mittel zum Vergleich von N mit einem Parameter Nmax(Le), der für den zeitlichen Verlauf der von dem Detektor Le abgegebenen Signale steht, und mit einem festen, für alle Detektoren gültigen Parameter Nseuil sowie zum Berechnen der neuen Werte der Parameter auf die folgende Weise:

wenn N > Nmax

Nmax(Le) = N

wenn Nmax(Le) - Nseuil < N < Nmax(Le)

Nmax(Le) = Nmax(Le)

wenn N < Nmax(Le) - Nseuil

Nmax(Lp) = 0 und Nmax(Ln) = 0

- wenn N < Nmax(Le)-Nseuil, Mittel um an die Zählschaltungen in Abhängigkeit von dem Detektor Le = Lp oder Ln ein Signal IP oder IN zu senden, das jeweils für eine Drittelumdrehung in positiver oder negativer Drehrichtung steht, und um zwei neue Detektoren auszuwählen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungsmittel ferner aufweisen:

- Mittel, um sich durch einen Vergleich der Anzahl N mit einem Wert Nmin vom richtigen Funktionieren jedes Detektors zu überzeugen;

- falls einer der Detektoren ausfallen sollte, Mittel, die es der Vorrichtung ermöglichen, mit Hilfe der beiden anderen Detektoren zu funktionieren.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das rotierende Element durch eine mit der Turbine eines Wasserzählers fest verbundene Scheibe gebildet ist, wobei der Wasserzähler insbesondere in einem Kalorimeter integriert sein kann, der zur Abrechnung der von einem Heißwasserkreis abgegebenen Energie dient.