DE2613112B2 - Electronic maximum counter - Google Patents
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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-The use of maximum counters through small consumption τ of electrical energy stands in the way of the relatively high P 1 cis of the common mechanical devices, which is due to the large 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-manual production and adjustment effort. Electronic components are used to reduce this effort is known to be particularly suitable, with a required long-term reliability at the same time economical production of an electronic maxi
r> mumzählers nur dann erreichbar ist, wenn die Zahl der Bauelemente klein gehalten werden kann.r> mumzahlers can only be reached if the number the components can be kept small.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektronischen Maximumzähler zu erstellen, der diese Forderungen erfüllt. Gelöst wird diese Aufgabe mitThe invention is based on the object of creating an electronic maximum counter that this Requirements met. This task is solved with
vi den im Patentanspruch 1 aufgeführten Mitteln.vi the means listed in claim 1.
Bei elektronischen Maximumzählern besteht die Forderung, daß bei Netzausfall der Zahlenwert des bis dahin aufgelaufenen höchsten Monatsmaximums gespeichert bleiben muß. Zusätzlich sind bestimmteIn the case of electronic maximum counters, there is a requirement that the numerical value of the up to then accumulated highest monthly maximum must be stored. In addition, there are certain
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-i- to save states of the control logic to after return the mains voltage to ensure that the maximum work runs from the point of interruption. This is particularly important if the maximum work during the monthly transmission
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 Mi was disrupted gene of the month maximum in the mechanical Kumulativzählwerk due to power failure, to prevent the transmission of incorrect values. For the transmission of a 4-digit number, e.g. B. the number 9999, from the electronic monthly memory into the
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 M cumulative counter are at walking speeds of z. B. 10 ... 20 Hz to set times of several minutes, so that the probability of a power failure falling in this time period was relatively 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. is. In principle, there are also electronic memories and display devices for the usual cumulative counter can be used, but currently have neither electronic memory nor display elements have a reliability comparable to that of a mechanical counter.
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.Electronic non-volatile memories are known. Such storage tanks have achieved practical importance those in a special programming device, d. H. cannot be set in the actual circuit. Non-volatile memories that are operated like freely addressable memories in the circuit itself can, are z. Currently still relatively unreliable. Known memories of this type have the property that the number of write cycles is limited. It is not possible to have such a circuit as a normal one To operate memory because the number of usable write cycles would be reached quickly. It may only then a write command can be given if the property of storage in the event of a power failure actually occurs is needed. For this there must be a power failure! be recognized so in time that to collapse of the supply voltages of the electronics all values to be saved in the non-volatile memory are transferred. With current technology, it is possible to make such a non-volatile Integrate memory together with other metal oxide transistors on the same chip.
Es sind zwei grundsätzliche Ausführungen eines elektronischen Maximumzählers möglich:Two basic versions of an electronic maximum counter are possible:
1. Ein kunderspezifischer Großschaltkreis mit einem Maximumwerk in herkömmlicher Digitaltechnik und1. A customized large-scale circuit with a maximum of conventional digital technology and
2. die Verwendung einti Mikrocomputers.2. the use of a microcomputer.
In beiden Fällen kann die gesa .Ue Schaltung auf einem Chip integriert sein, es ist aber auch Mehrchip-System verwendbar.In both cases, the entire circuit can be integrated on one chip, but it is also a multi-chip system usable.
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.The following are inexpensive solutions: a single-chip microcomputer with non-volatile memory integrated on the chip, which can be changed electrically, or a non-volatile integrated memory that is set in a special programming device or a One-chip microcomputer with external non-volatile memory for those to be saved during a power failure Values.
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.The following description relates to the version with a microcomputer, the opposite the customer-specific large circuit is more economical, since a customer-specific adaptation of the Microcomputer only requires a mask change in its program memory.
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.The electronic maximum work is supplied from outside with information about the energy consumption, z. B. in the form of carrier disc pulses from the associated electricity meter, a pulse constant as an adjustment factor of the recorded impulses to characterize the energy consumption, a Measurement period specification and the mains frequency to control the measurement period. For specifying the measuring period a time base device is provided in the maximum counter, for example the mains frequency pulses counts, which then form a measure for the duration of the measuring period and a target counter for comparative purposes Evaluation are supplied. The electronic maximum work Tariff switching commands, switch-on and switch-off commands, monthly reset commands and power failure signals fed.
ίοίο
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.The tariff switching commands and the switch-on and switch-off commands can be combined, creating one input of the maximum work is omitted or becomes free. The monthly reset command is z. B, through a ripple control receiver given or programmed within the device for a predetermined fixed time. A manual reset can also be provided.
Bei einem Maximumzähler müssen der Zaluenwert des Monatsmaximums und bestimmte Zustandssignale der Logik bzw. des Programmablaufs bei Netzausfall gespeichert werden.With a maximum counter, the value of the monthly maximum and certain status signals the logic or the program sequence can be saved in the event of a power failure.
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.To trigger the storage in the non-volatile memory, the maximum work must be a pending Mains voltage failure. When the power is restored, the same signal causes the computer to to resume his program at a predetermined point, with those in the non-volatile Reads out the values contained in the memory, transfers them to its main memory and processes them further.
Die vorerwähnten Programmierungen müssen kundenspezifisch änderbar sein. Es gibt mehrere Möglichkeiten, dies zu erreichen:The programming mentioned above must be changeable according to customer requirements. There are several Ways to do this:
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.a) In the case of a computer, the instruction memory of which is preferably also a non-volatile memory is carried out is carried out from a suitable data carrier for each device in the test field (e.g. punched tape) the entire command memory is set, with all customer requests being programmed will.
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.b) In the case of a computer with a mask-programmable instruction memory, the program is as follows executed that the computer at its inputs external codings in the form of diode or queries wire jumper read-only memories, which are then changed customer-specifically.
c) Bei einem Computer mit separatem Befehlsspeicher, d. h. bei dem der Befehlsspeicher nicht integriert ist, kann der gesamte Befehlsspeicher kundenorientiert ausgetauscht werden.c) In the case of a computer with a separate instruction memory, d. H. in which the command memory is not integrated is, the entire command memory can be exchanged customer-oriented.
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.From the maximum work, depending on the number of maximum tariffs, the instantaneous and monthly maxima in the form of digital or analog numerical values for display and / or submitted for data output.
Ferner werden Steuersignale für Rückstellzählwerk und Kumulativzählwerke sowie für Anzeigeorgane bei mehreren Maximumtarifen ausgegeben.Furthermore, control signals for reset counters and cumulative counters as well as for display elements are included issued several maximum tariffs.
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.When using a single-chip microcomputer, due to the small number of inputs preferably operated by upstream multiplex devices. The external command input is thus controlled via one or more multiplexers. Fixed programs such as B. the measuring period length, Pulse constant, monthly reset command with automatic reset after one pre-selected time, etc. communicated to the microcomputer via coding plug.
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.The number of available outputs, however, is almost always sufficient, so that the cumulative counter the reset counter, the display elements for the instantaneous and monthly maximum, etc. separate outputs can be assigned.
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 erforderlichAnother advantage of using microcomputers of the type mentioned is the simple programming several maximum tariffs, as the freely programmable one integrated in the microcomputer Data storage always has a much larger storage capacity than required for a tariff
ist; so sind für jedes weitere Monatsmaxima nur 16 Bit im Arbeitsspeicher und im nichtflüchtigen Speicher erforderlich.is; so for each additional monthly maximum there are only 16 bits required in main memory and in non-volatile memory.
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.Instead of an integrated, complete program memory (ROM) of the single-chip microcomputer external memory can also be used to save the program without replacing the single-chip microcomputer is changeable. Thereby certain parts of the program are in an additional outer Circuit, e.g. B. non-changeable read-only memory (ROM). Thus, for example In the case of a wire-jumper read-only memory, the mask of the program memory is not changed Single chip microcomputer required.
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.Furthermore, the continuation of external memory is recommended for very economical maximum counters: after a power failure, when the power returns, the microcomputer runs from a predetermined one Program item on and all memories are set to zero.
Da der Maximumzähler normalerweise noch einenSince the maximum counter usually has another
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.Ripple control receiver required, it makes sense to take advantage of the computer that is already available, which according to takes over the calculation of the ripple control commands from the customer-oriented program. All that is necessary is to filter out the ripple control pulses from the network and transfer them to the computer In the form of flawless digital signals, thereby eliminating all of the decoding that would normally be required the commands are omitted.
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.Digital displays are used to display the instantaneous and monthly maxima, with a single Display with switching can be used, or there are quasi-analog displays in the form of Bars made of light-emitting diodes, liquid crystal segments, etc. are used, since these displays have a low Resolution and accuracy are sufficient. Conventional pointer instruments can also be used; here it is economical to get the power for these instruments directly from the computer without a digital-to-analog converter in the form of a pulse sequence modulated by any number of freaks.
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