Die Europäische Richtlinie für Messgeräte (MID) Technische Anforderungen an Messgeräte. Christian Mengersen

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1 Die Europäische Richtlinie für Messgeräte (MID) Technische Anforderungen an Messgeräte Christian Mengersen Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) Referat Q.31 Gesetzliches Messwesen Q.31: Mengersen, 1

2 Technische Anforderungen: Ziel der Richtlinie Ein Messgerät muss ein hohes Niveau an Messsicherheit gewährleisten, damit die Betroffenen den Messergebnissen vertrauen können; Entwurf und Herstellung müssen hinsichtlich der Messtechnik und der Sicherheit der Messdaten ein hohes Qualitätsniveau aufweisen. Die aufgrund der Anforderungen gewählten Lösungen müssen der beabsichtigten Verwendung des Geräts und jeder vorhersehbaren unsachgemäßen Verwendung Rechnung tragen. Q.31: Mengersen, 2

3 Messen im gesetzlich geregelten Bereich Eichgesetz: Schutz des Verbrauchers, lauterer Handelsverkehr Messsicherheit im Bereich öffentlichen Interesses Vertrauen in amtliche Messungen Messgröße Richtige Messung (nationale Verkehrsfehlergrenzen) Für alle Betroffenen nachvollziehbares Messergebnis Q.31: Mengersen, 3

4 Technische Anforderungen an Messgeräte Messgerät / Messsystem (Artikel 1, 3, 4) Grundlegende Anforderungen (Artikel 6,10 und MID-Anhang I) Messgerätespezifische Anforderungen (Anhänge MI-001 bis MI-010) Technisches Niveau / Stand der Technik Normen, normative Dokumente, Innovation (Artikel 10, 13, Konformitätsbewertungsmodule) Q.31: Mengersen, 4

5 MID-Anwendungen MID-Messgeräte für folgende Messgrößen: Fahrpreis KFZ-Abgas Längen Elektrizität Volumen Brenngas Gewicht Wärme Volumen flüssig Volumen Wasser Flächen Volumen Q.31: Mengersen, 5

6 MID-Messgeräte/Messysteme: Gemeinsamkeiten Klimat./elektr./mechan./chem. Umgebung E-Zähler Gas-Zähler Messg. Längen Flächen Volumen Längenmaße Wasser- Zähler Wärme- Zähler Waage Taxameter Tank- Messgeräte KFZ- Abgas Manipulationsgefahr Hard- und Software Bereitstellung des Messergebnisses für die Betroffenen Anwendung durch Laien Messbeständigkeit/Prüfbarkeit Q.31: Mengersen, 6

7 Messgerät oder Messsystem? AD-Conv. (Messwertververarbeitung) Messgröße Fernanzeige Sensor (en) = MID-relevant Kunde/Verwender: Schnittstellen z.b. Personal- Computer Anzeige: Ergebnis Drucker Datenbank Abrechnung, Prüfprozedur Wägezelle Waage Gewicht Mikrofon Schallpegelmesser Dezibel 4-Gas-Messbank Abgasmessgerät Konzentration Zähler Elektr.-/Volumenzähler kwh, m 3 Impulsgeber, Uhr Taxameter Preis Q.31: Mengersen, 7

8 Messgerät Messgröße Fernanzeige M Drucker Datenbank Kunde/Verwender: Anzeige: Ergebnis Abrechnung, Prüfprozedur Q.31: Mengersen, 8

9 Messsystem, bestehend aus Baueinheiten AD-Conv. (Messwertververarbeitung) Messgröße Getrennte Anzeige für den Kunden: M Fernanzeige Sensor (en) = MID-relevant Kunde/Verwender: Schnittstelle z.b. Personal- Computer Anzeige: Ergebnis Drucker Datenbank Abrechnung, Prüfprozedur Nur eine Konformitätskennzeichnung auf dem Hauptgerät Q.31: Mengersen, 9

10 Messsystem, bestehend aus Baueinheiten AD-Conv. (Messwertververarbeitung) Messgröße Z.B. Anzeige von Werten aus einer Datenbank: Sensor (en) = MID-relevant Kunde/Verwender: M Schnittstelle z.b. Personal- Computer Anzeige: Ergebnis Fernanzeige Drucker Datenbank Abrechnung, Prüfprozedur Nur eine Konformitätskennzeichnung auf dem Hauptgerät Q.31: Mengersen, 10

11 Messsystem, bestehend aus MID-Teilgeräten Wärmezähler (oder Gas-Zähler + Mengenumwerter) M (V) (T1) M M Schnittstelle Messgröße Rechenwerk Fernanzeige Drucker Datenbank (T2) Kunde/Verwender: Anzeige: Ergebnis Abrechnung = MID-relevant 3 Teilgeräte mit jeweils eigenem Konformitätszertifikat: Durchflusssensor, Temperaturfühler, Rechenwerk Q.31: Mengersen, 11

12 Darstellung des Messergebnisses Allgemein: Sichtanzeige o. dauerhafter Papierausdruck, eindeutig, keine Verwechselung mit anderen Anzeigen. Direktverkauf: Messergebnis für beiden Parteien sichtbar. Belegzettel von nicht geprüften Peripheriegeräten müssen ggf. entsprechenden einschränkenden Hinweis tragen. Versorgungsleistungen: Für den Verbraucher ohne zusätzliche Hilfsmittel zugängliche Sichtanzeige. Der Anzeigewert ist das Messergebnis und Grundlage für den zu entrichtenden Preis. (Auch bei Fernablesung!) Weiterverarbeitung von Daten zum Abschluss eines Geschäftsvorgang: Dauerhafter Nachweis aller Angaben. Dauerhafte Aufzeichnung wenn nichtwiederholbare Messung und Messung in Abwesenheit einer Partei. Q.31: Mengersen, 12

13 Klimat./elektr./mechan./chem. Umgebung Vorgaben des Herstellers: Messgerätespezifische Anhänge Klimatische Umgebungsbedingungen: obere-/untere Temperaturgrenze (MID-Liste) Feuchtigkeitsbedingungen (mit/ohne Betauung?) Einsatzort (offen oder geschlossen) Mechanische Umgebungsbedingungen: Schwingungen / Erschütterungen. Elektromagnetische Umgebungsbedingungen: Wohn-/Gewerbegebäuden/Leichtindustrie andere Industriegebäude Fahrzeuge Q.31: Mengersen, 13

14 Verwendung des Messgerätes durch Laien Fehlbedienung: Die Möglichkeit dazu ist so gering wie möglich zu halten. Eignung: Grundlage sind die praktischen Einsatzbedingungen für die beabsichtigte Benutzung. Die Anwendung darf an den Benutzer keine unangemessen hohen Ansprüche stellen, um richtig zu messen. Dem Messgerät müssen die zur Verwendung notwendigen Unterlagen beiliegen (z. B. Bedienungsanleitung). Q.31: Mengersen, 14

15 Manipulationsgefahr: Hard- und Software Messtechn. relevante Baueinheiten müssen zu sichern sein ( Mod B/ Mod H1). Messtechn. relevante Software ist zu kennzeichnen und zu sichern. Identifikation der Software auf einfache Weise. Eingriffe (Hard- und Software) müssen über einen angemessenen Zeitraum nachweisbar sein ( Mod B/ Mod H1). Ein Messgerät darf Benutzung in betrügerischer Absicht nicht ermöglichen. Messtechnisch relevante Software muss identifizierbar sein. Sie darf durch zugehörige zusätzliche Software nicht in unzulässiger Weise beeinflusst werden (Software-Trennung). Q.31: Mengersen, 15

16 Messbeständigkeit/Zuverlässigkeit/Prüfbarkeit Die messtechnischen Merkmale müssen bei richtiger Anwendung (Bedienungsanleitung) über einen vom Hersteller veranschlagten Zeitraum hinweg ausreichend stabil bleiben! Werkstoffe, aus denen ein Messgerät besteht, müssen für die beabsichtigten Einsatzbedingungen geeignet sein Der Einfluss eines Defekts auf die Messrichtigkeit soll möglichst gering oder offensichtlich sein. Messvorgänge müssen kontrolliert werden können, wenn das Messgerät in Betrieb ist. Ggf. muss das Gerät eine spezielle Ausrüstung oder Software dafür besitzen. Das Prüfverfahren ist in der Bedienungsanleitung zu beschreiben. Q.31: Mengersen, 16

17 Metrologische Anforderungen: MI- 001 MI- 010 Nennbetriebsbedingungen (Sonderfall: Temperatur) Fehlergrenzen (Nennbetriebsbedingung ohne Störung) Störgrößen (außerhalb der Nennbetriebsb.) Grenzwert Genauigkeitsklassen (Gerätespezifisch: Inbetriebnahme) Reproduzierbarkeit, Wiederholbarkeit (Gerätespezifisch) Konformitätsbewertungsverfahren (Gerätespezifisch) Schnittstellen (Abgrenzung für Konformitätsbewertung) Q.31: Mengersen, 17

18 Kennzeichnungen und Unterlagen zum Gerät M Zeichen oder Name des Herstellers, Messgenauigkeit + wenn anwendbar: Messbereiche, Messkapazität Identitätskennzeichnung Nr. der EG-Baumuster/-Entwurfsprüfbescheinigung Messwertliefernde Zusatzeinrichtungen: MID-konform? Informationen: Funktionsweise, Einsatzbedingungen, Wartung, Kompatibilität mit Zusatzgeräten Kopie der Konformitätserklärung Q.31: Mengersen, 18

19 Technisches Niveau / Stand der Technik Harmonisierte Europäische Normen: Europ. Komitee f. Normung: Europ. Komitee f. elektrotechn. Normung: Europ. Institut für Telekommunikationsnormen: Harmonisierte normative Dokumente: Einheitliche technisch-metrologische Anforderungen in den Mitgliedsstaaten: OIML-Empfehlungen, OIML-Zertifizierungssystem, Mutual Acceptance Arrangement (MAA)) (Harmonisierung durch Veröffentlichung im Amtsblatt der EU) Q.31: Mengersen, 19

20 Einheitliche Anforderungen Der Hersteller ist bei der technische Umsetzung der MID-Anforderungen grundsätzlich frei, benötigt für seine Lösung aber in jedem Fall die Zustimmung der beauftragten Benannten Stelle (Mod B, Mod H1)! Die Anwendung harmonisierter europäischer Normen bzw. harmonisierter normativer Dokumente ist die Grundlage der Vermutung der Konformität zu den grundlegenden Anforderungen. Die Konformitätsvermutung gilt nur bei korrekter Anwendung der harmonisierten europäischen Normen / normativen Dokumente!

21 Einheitliche Umsetzung Europäischen Harmonisierung: Einheitliche europäische Interpretation: Software, Schnittstellen, Beständigkeit, Messwertanzeige, Datenaustausch,... Diskussion der metrologischen Relevanz: neue Messgrößen, Fehlergrenzen,... Informationsaustausch: technische Anforderungen, Nichtkonformitäten,...

22 WELMEC - Harmonisierungs-Aktivitäten WG 2 - Weighing Instruments WG 4 - General Aspects of Legal Metrology WG 5 - Metrological Supervision WG 7 - Software WG 8 - Measuring Instruments Directive WG 10- Measuring Equipment for Liquids other than water WG 11- Utility Meters Ad-hoc Group for Information Exchange Q.31: Mengersen, 22

23 Aktivitäten in der PTB ( Publikationen) PTB-A 50.7 Anforderungen an elektronische und softwaregesteuerte Messgeräte und Zusatzeinrichtungen für Elektrizität, Gas, Wasser und Wärme PTB-A Geräteklasse 1: Einfaches Gerät PTB-A Geräteklasse 2: Gerät mit Datenübertragung über Kommunikationsnetzwerke PTB-A Geräteklasse 3: Gerät mit Software-Trennung Q.31: Mengersen, 23

24 EU - Aktivitäten: Growth Projekte: Software Requirements Guide für MID-Geräte Test procedures / Test reports for gasmeters, meters for non-water-liquids, taximeters Testing Class Y(y) automatic catchweighing instruments Testing front-end-loaders (Ladeschaufeln) OIML R76 NAWI test results towards AWI type approvals Implementation of conformity assessment Module H1 Q.31: Mengersen, 24

25 Messgerät zur Abgasuntersuchung von KFZ en Dieselruß- (PTB-18.9) / Viergasmessgerät (MI-010) / amtl. AU KFZ-Abgas: Diesel Otto Dieselruß- Messkopf Abgas-Zuführung DEKRA & TÜV: AU-Prüfablauf Gutachten 4 D 03 Viergas- Messbank M Anzeige: Otto Diesel AU (Wiederholbare Messung, niedriger Manipulationschutz) Q.31: Mengersen, 25

26 Technische Realisierungsmöglichkeit PTB-Anforderungen 18.9 und (Basis: MI-010) Aufbau des Messsystems Konformität des Seriengerätes mit dem Baumuster Schutz gegen Manipulationen Rückwirkungsfreiheit von Schnittstellen der Messsystem-Geräteteile Verhinderung unzulässigen Ladens von eichtechnisch relevanten Softwarebestandteilen Austausch von Hardware-Geräteteilen Austausch eichrechtlich relevanter Softwarebestandteile Laden von Software Q.31: Mengersen, 26

27 Dr. Grottker, Frau Wippich Q.31: Mengersen, 27 Messsystem mit mehreren Geräteteilen Rußmessung AD- Wandler Messgerät Schnittstelle Messwerterzeuger a Mikroprozessor- Bus Microcontroller LCD Messwerterzeuger b) Parameterspeicher RAM Programm- Speicher Tastatur Drucker Diesel- Abgas Eichrechtlich relevante Einheiten Messwerterzeuger a) Otto- Abgas Mikroprozessor-Bus Gasmessung AD- Wandler AD- Wandler

28 Messsystem mit mehreren Geräteteilen Diesel-/ Otto- Abgas Parameterspeicher Messwerterzeuger a Messwerterzeuger b Mikroprozessor- Bus RAM Mikrocontroller Programm Speicher Schnitt -stelle Drucker MWE K = 0,78 m -1 N = 47,3 % Hardware eines (PC) Eichpflichtiger Datenpfad (SW) Eichpflichtige Anzeige Tastatur Drucker BKA Nicht eichpflichtige Software: AU Dr. Grottker, Frau Wippich Q.31: Mengersen, 28

29 Technische Anforderungen an Messgeräte: Orientieren sich am Verbraucher- / Anwenderinteresse: Richtiges Messen unter Umgebungsbedingungen Anwendung der Messgeräte ohne Vorkenntnisse Messbeständigkeit Messwerte, zugänglich für alle betroffenen Parteien Zuverlässige Verwendung der Messwerte Orientieren sich an der Zukunft und am Markt: Öffnung für neue Technologien und innovative Ideen Wahrung eines europäischen und weltweiten Standards Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Q.31: Mengersen, 29