DE2613112A1 - ELECTRONIC MAXIMUM COUNTER - Google Patents
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Description
HELIOWATT WEBKE 1 Berlin 12, den 11. März 1976HELIOWATT WEBKE 1 Berlin 12, March 11, 1976
Elektrizitäts-Geselisc^aft moH Wilmersdorfer Str. 39Elektrizitäts-Geselisc ^ aft moH Wilmersdorfer Str. 39
E 43 Go/sz - 0576.05E 43 Go / sz - 0576.05
Elektronischer MaximumzählerElectronic maximum counter
Der Verwendung von Maximumzählern durch Kleinverbraucher von elektrischer Energie steht der relativ hohe Preis der gebräuchlichen mechanischen Geräte entgegen, der bedingt ist durch großen manuellen Fertigungs- und Justageaufwand. Zur Verminderung dieses Aufwandes und damit zur Schaffung eines ökonomischen Maximumzählers, gemäß der der vorliegenden Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe, sind elektronische Bauelemente besonders geeignet, wobei eine geforderte Langzeitzuverlässigkeit bei gleichzeitiger wirtschaftlicher Fertigung eines elektronischen Maximumzählers nur dann erzielbar ist, wenn die Zahl der Bauelemente klein gehalten werden kann.The use of maximum meters by small consumers of electrical energy faces the relatively high price of the common ones mechanical devices, which is due to the large amount of manual manufacturing and adjustment required. To mitigate this Expense and thus to create an economical maximum counter, according to the underlying of the present invention Task, electronic components are particularly suitable, with a required long-term reliability and at the same time more economical Production of an electronic maximum counter can only be achieved if the number of components is kept small can be.
Diese Aufgabe ist durch die Erfindung gelöst, die in der Schaffung eines elektronischen Maximumzählers besteht, der gekennzeichnet ist durch die Verwendung eines Mikrocomputers, wie dem Kennzeichnungsteil des ersten Patentanspruches entnehmbar ist.This object is achieved by the invention in creating an electronic maximum counter which is characterized by the use of a microcomputer such as the identification part of the first claim can be found.
Bei elektronischen Maximumzählern besteht die Forderung, daß bei Netzausfall der Zahlenwert des bis dahin aufgelaufenen höchsten Monatsmaximums gespeichert bleiben muß. Zusätzlich sind bestimmte 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 Übertragens des Monatsmaximums in das mechanische Kumulativzählwerk durch Hetzausfall gestört wurde, um die Übertragung falscher Werte zu verhindern. Für den Übertrag einer z. B. max. 4-stelligen Zahl ("9999") aus dem elektronischen Monatsspeieher in das Kumulativzählwerk sind bei Schrittgeschwindigkeiten von z. B. 10...20 Hz Zeiten von mehreren Minuten anzusetzen, so daß ein Netzausfall auch während einesIn the case of electronic maximum counters, there is a requirement that, in the event of a power failure, the numerical value of the highest accumulated up to that point Monthly maximum must be stored. In addition, certain states of the control logic must be saved so that when the Mains voltage to ensure that the maximum work runs from the point of interruption. This is especially important when that Maximum system disturbed during the monthly transfer of the monthly maximum to the mechanical cumulative counter due to hate failure to prevent the transmission of incorrect values. For the transfer of a z. B. max. 4-digit number ("9999") from the electronic Monthly memories in the cumulative counter are at Walking speeds of z. B. 10 ... 20 Hz times of several minutes, so that a power failure even during a
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Übertrags auftreten kann. Prinzipiell sind zwar auch elektronische Speicher und Anzeigevorrichtungen für das übliche Kumulativzählwerk verwendbar, jedoch besitzen derzeitig weder elektronische Speicher noch Anseigeeleniente eine dem mechanischen Zählwerk vergleichbare Zuverlässigkeit.Carryover can occur. In principle, they are also electronic Memory and display devices for the usual cumulative counter can be used, but currently have no electronic memory Still anseigeeleniente a comparable to the mechanical counter Reliability.
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 Netzausfall 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. Practical meaning have attained such memories that are stored in a special programming device, i. H. not in the actual circuit, set can be. Non-volatile memories that can be operated like freely addressable memories in the circuit itself 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 operate such a circuit like a normal memory because of the number of usable write cycles would be reached quickly. A write command may only be given if the storage property is actually in the event of a power failure is needed. For this purpose, a power failure must be recognized in good time that the supply voltages collapse of the electronics, all values to be saved have been transferred to the non-volatile memory. According to the current technology it is possible to have such a non-volatile memory together with other metal oxide transistors on the same chip integrate.
Es sind zwei grundsätzliche Ausführungen eines elektronischen Maximumzählers möglich:Two basic versions of an electronic maximum counter are possible:
1. Ein kundenspezifischer Großschaltkreis mit einem Maximumwerk in herkömmlicher Digitaltechnik und1. A customer-specific large circuit with a maximum work in conventional digital technology and
2. die Verwendung eines Mikrocomputers.2. the use of a microcomputer.
Hierbei kann die gesamte Schaltung auf einem Chip integriert sein, es ist aber auch ein Mehrchip-System verwendbar. Als günstige Lösungen bieten sich an: ein Einchip-Mikrocomputer mit auf demThe entire circuit can be integrated on one chip, however, a multi-chip system can also be used. The following are inexpensive solutions: a single-chip microcomputer with the
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Chip integriertem nichtflüchtigen Speicher, der elektrisch änderbar ist; ein nichtflüchtiger integrierter Speicher, der in einem speziellen Programmiergerät gesetzt wird und ein Einchip-Mikrocomputer mit externem nielitflüclitigen Speicher für die während eines Eetzausfalls zu speichernden Werte.Chip integrated non-volatile memory that can be changed electrically is; a non-volatile integrated memory that is stored in a special Programming device is set and a single-chip microcomputer with external non-volatile memory for the during a power failure values to be saved.
Gegenüber dem. kundenspezifischen G-roßschaltkreis ist die zweite Lösung wirtschaftlicher, da für eine kundenspezifische Anpassung des !Mikrocomputers nur eine Maskenänderung seines Programmspeichers erforderlich ist.Compared to the. Customized circuit board is the second More economical solution, as it is for customer-specific adaptation of the! microcomputer just changes the mask of its program memory is required.
Dem elektronischen Maxiaumwark sind von außen Angaben über den Energieverbrauch zuzuführen, s. B* ir. G-estalt von Läuferscheibenimpulsen des zugeordneter Elektr-isitätszählers, eine Impulskonstante als liipassungsfaktor der aufgenommenen Impulse zur Kennzeichnung des Energieverbrauchs, eine Meßperiodenvorgabe und die Uetzfrequenz zur Steuerung der Heizperiode» Mir die Meßperiodenvor-gabe ist dabei eine Zeitbasiseinrichtung im Maximumzähler vorzusehen, die beispielsweise Ifetzfrequensimpulse zählt, die dann ein Haß für die Dauer der Meßpericde bilden und einem Sollzähler zur vergleichenden Auswertung zugeführt werden. Als weitere Informationen sind dem elektronischen Haximumwerk Tarifumschaltebefehle, Ein- und Ausschaltbefehle, Monatsrückstellbefehl und ITetzausfallsignale zuzuführen.The electronic Maxiaumwark is external information about the Supply energy consumption, see B * ir.G-estalt of carrier impulses of the assigned electricity meter, a pulse constant as a passability factor of the recorded impulses for identification of energy consumption, a measurement period specification and the Uetzfrequency to control the heating period »Me the measurement period specification a time base device is to be provided in the maximum counter, which, for example, counts mains frequency pulses, which then form a hatred for the duration of the measurement period and be fed to a target counter for comparative evaluation. As more information are the electronic maximum work tariff switching commands, Switch-on and switch-off commands, monthly reset commands and Ipower failure signals to feed.
Die Tarifumschaltbefehle und die Ein- und Ausschaltbefehle sind kombinierbar, wodurch ein Eingang des Max-mumwerkes entfallen kann bzw. frei wird. Der Monatsrückstellbefehl wird z. B. durch einen Eundsteuerempfänger gegeben oder innerhalb des Gerätes für eine vorgegebene feste Zeic programmiert. Außerdem kann eine manuelle Rückstellung vorgeseher, werden.The tariff switching commands and the switch-on and switch-off commands are Can be combined, which means that there is no need for a Max-mumwerk input or becomes free. The monthly reset command is z. B. given by an Eundsteuerempfänger or within the device for a preset fixed time programmed. A manual reset can also be provided.
Bei einem Maximumzähler müssen der Zahlenwert des Monatsmaximums und bestimmte Zustandesignale der Logik bzw. des Programmablaufs bei Netzausfall gespeichert werden.With a maximum counter, the numerical value of the monthly maximum and certain status signals of the logic or the program sequence saved in the event of a power failure.
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Zur Auslösung der Speicherung in dem nichtflüchtigen Speicher muß dem Maximumwerk ein bevorstehender Netzspannungsausfall mitgeteilt werden. Bei Netzwiederkehr wird dasselbe Signal dann den Computer veranlassen, an einer vorbestimmten Stelle sein Programm wiederaufzunehmen, wobei er dann die in dem nichtflüchtigen Speicher enthaltenen Werte ausliest, in seinen Arbeitsspeicher überträgt und weiterverarbeitet.To trigger the storage in the non-volatile memory an imminent mains voltage failure must be communicated to the Maximumwerk. The same signal is then when the power returns cause the computer to resume its program at a predetermined point, in which case it then reads out the values contained in the non-volatile memory in its Main memory transfers and further processed.
Die vorerwähnten Programmierungen müssen kundenspezifisch änderbar sein. Es gibt mehrere Möglichkeiten, dies zu erreichen:The programming mentioned above must be customizable be. There are several ways to achieve 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 whose instruction memory is preferably also designed as a non-volatile memory, For each device in the test field, the entire command memory is set from a suitable data carrier (e.g. punched tape), whereby all customer requests are also 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 Diodenoder Drahtbrückenfestwertspeichern abfragt, die dann kundenspezifisch geändert werden.b. In the case of a computer with a mask-programmable instruction memory, the program is executed in such a way that the computer queries external codings in the form of diode or wire bridge read-only memories at its inputs, which are then customer-specific be changed.
c. Bei einem Computer mit separatem Befehlsspeicher, d. h. bei dem der Befehlsspeieher nicht integriert ist, kann der gesamte Befehlsspeicher kundenorientiert ausgetauscht werden.c. In the case of a computer with a separate instruction memory, i. H. in which the command memory is not integrated, the entire command memory can be exchanged in a customer-oriented manner.
Vom Maximumwerk werden, je nach Zahl der Maximumtarife, die Augenblicks- und Monatsmaxima in Form digitaler oder analoger Zahlenwerte zur Anzeige und/oder zur Datenausgabe abgegeben. Ferner werden Steuersignale für Rückstellzählwerk und Kumulativzählwerke sowie für Anzeigeorgane bei mehreren Maximumtarifen ausgegeben.From the maximum work, depending on the number of maximum tariffs, the momentary and monthly maxima in the form of digital or analog numerical values for display and / or data output. Further become control signals for reset counters and cumulative counters as well as for display organs in the case of several maximum tariffs.
Bei der Verwendung eines Einchip-Mikrocomputers wird dieser aufgrund der geringen Zahl der Eingänge vorzugsweise durch vorgeschaltete Multiplexeinrichtungen betrieben. Die externe Befehls-When using a single-chip microcomputer, this becomes due to the small number of inputs, preferably operated by upstream multiplexing devices. The external command
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eingabe 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.input is thus controlled via one or more multiplexers. Fixed programs such as B. the measuring period length, pulse constant, month reset command with automatic reset after a preselected time etc. via coding plug communicated to the microcomputer.
Die Zahl der verfügbaren Ausgänge ist hingegen fast immer ausreichend, so daß man dem Kumulativzählwerk, dem Rückstellzählwerk, den Anzeigeelementen für das Augenblicks- und das Monatsmaximum usw. jeweils eigene Ausgänge zuordnen kann.The number of available outputs, on the other hand, is almost always sufficient, so that the cumulative counter, the reset counter, the display elements for the instantaneous and the monthly maximum etc. can assign their own outputs.
Ein weiterer Vorteil der Verwendung von Mikrocomputern der genannten Art ist die einfache Programmierung mehrerer Maximumtarife, da der im Mikrocomputer integrierte, frei programmierbare Datenspeicher immer eine wesentlich größere Speicherkapazität aufweist, als für einen Tarif erforderlich ist, so sind für jedes weitere Monatsmaximum nur 16 Bit im Arbeitsspeicher und im nichtflüchtigen Speicher erforderlich.Another advantage of using microcomputers mentioned above Type is the simple programming of several maximum tariffs, since the freely programmable data memory integrated in the microcomputer always has a much larger storage capacity, than is required for a tariff, there are only 16 bits in the main memory and in the non-volatile memory for each additional monthly maximum Memory required.
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, there is also an external memory by which the program can be changed without replacing the single-chip microcomputer. Certain parts of the Program in an additional external circuit, e.g. B. non-changeable read-only memory (ROM). Thus, for example in the case of a wire-jumper read-only memory, there is no change in the mask of the program memory of the single-chip microcomputer necessary.
Ferner bietet sich für sehr wirtschaftliche Maximumzähler die Fortlassung von externen Speichern an: nach einem Uetzausfall läuft bei Wiederkehr der Netzspannung der Mikrocomputer von einem vorbestimmten Programmpunkt an weiter und sämtliche Speicher werden auf ITuIl gesetzt.Furthermore, for very economical maximum meters, it is advisable to omit external storage devices: after a power failure When the mains voltage returns, the microcomputer and all memories continue to run from a predetermined program point are set to ITuIl.
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Da der Maximumzähler normalerweise noch einen Rundsteuerempfänger benötigt, liegt es nahe, den bereits vorhandenen Computer auszunutzen, der gemäß dem kundenorientiert vorgegebenen Programm die Ausrechnung der Rundsteuerbefehle mitübernehmen kann. Es ist dann lediglich notwendig, die Rundsteuerimpulse aus dem Netz herausaufiltern und dem Computer in Form einwandfreier Digitalsignale anzubieten; die ^e^amce normalerweise notwendige Dekodierung der Befehle kann dann entfallen.Since the maximum counter is usually still a ripple control receiver needed, it makes sense to take advantage of the computer you already have, which can also take over the calculation of the ripple control commands according to the customer-oriented program. It is then it is only necessary to filter out the ripple control pulses from the network and send them to the computer in the form of flawless digital signals to offer; the ^ e ^ amce normally necessary decoding the commands can then be omitted.
Als Anzeige der Augenblicks- und Monatsmaxima können Digitalanzeigen verwendet werden, wobei eine einzige Anzeige mit Umschaltung eingesetzt werden kann, oder es können quasianaloge Anzeigen in Form von Balken aus Leuchtdioden, Flüssigkristallsegmenten usw. verwendet werden, da bei diesen Anzeigen eine geringe Auflösung und Genauigkeit genügen. Es können auch herkömmliche Zeigerinstrumente eingesetzt werden; hierbei ist es wirtschaftlich, den Strom für diese Instrumente ohne Digital-/ Analog-Wandler direkt aus dem Computer in Form einer tastverhältnismodulierten Impulsreihe beliebiger Frequenz zu entnehmen.Digital displays can be used to display the instantaneous and monthly maxima can be used, a single toggle display can be used, or quasi-analog can be used 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, the power for these instruments without digital / analog converter directly from the computer in the form of a duty cycle modulated Pulse series of any frequency to be taken.
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