DE1541838B1

DE1541838B1 - Electronic electricity meter

Info

Publication number: DE1541838B1
Application number: DE19661541838
Authority: DE
Inventors: Dieter Flachsbarth
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1966-09-28
Filing date: 1966-09-28
Publication date: 1970-02-19

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektronischen Elektrizitätszähler, bei dem die Spannung und der Strom jeweils in eine Folge von Impulsen umgeformt werden. Bei einem bekannten elektronischen Elektrizitätszähler dieser Art stellt die Dauer von jedem der Impulse eine Funktion des jeweiligen Wertes dar. Die auf diese Weise gewonnenen Spannungszeitflächen der Impulse stellen Analogwerte dar und werden als solche weiterverarbeitet. Die Verwendung analoger Meßwerte vermindert nicht nur die Meßgenauigkeit, sondern erfordert auch einen erheblichen Aufwand. The invention relates to an electronic electricity meter, in which the voltage and the current are each transformed into a sequence of pulses will. In a known electronic electricity meter of this type the duration of each of the pulses is a function of the respective value The voltage-time areas of the pulses obtained in this way represent analog values and are processed as such. The use of analog measured values is reduced not only the measurement accuracy, but also requires considerable effort.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektronischen Elektrizitätszähler zu schaffen, der auf rein digitaler Basis und damit mit höherer Genauigkeit arbeitet und einen einfachen Aufbau aufweist. The invention is based on the object of an electronic electricity meter that works on a purely digital basis and thus with greater accuracy and has a simple structure.

Diese Aufgabe wird bei dem einleitend angeführten Zähler gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Spannung und der Strom in eine ihrer jeweiligen Größe entsprechende Impulsfrequenz umgeformt werden, daß die der Spannung proportionale Impulsfrequenz in konstanten Zeitintervallen in jeweils eine von zwei wechselweise arbeitenden Zählketten eingezählt und daß bei jedem Stromimpuls der in den Zählketten jeweilig eingespeicherte Wert in ein den Verbrauch registrierendes Zählwerk übergeführt wird. This task is carried out with the counter mentioned in the introduction according to the Invention solved in that the voltage and the current in one of their respective Pulse frequency corresponding to the size can be converted into that which is proportional to the voltage Pulse frequency at constant time intervals in one of two alternately counted working counting chains and that with each current pulse in the counting chains The respective stored value is transferred to a counter that registers the consumption will.

Zur Umformung der Spannung und des Stroms kann ein an sich bekannter Analog-Digital-Wandler verwendet werden. Vorzugsweise werden beide Größen gleichgerichtet und einem Rechteckoszillator zugeführt, der eine der angelegten Spannung proportionale Frequenz abgibt.A known per se can be used to convert the voltage and the current Analog-to-digital converters are used. Both quantities are preferably rectified and fed to a square-wave oscillator which has a voltage proportional to the applied voltage Frequency emits.

An Hand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt ist, wird die Erfindung näher erläutert. With reference to the drawing, in which an exemplary embodiment is shown schematically is shown, the invention is explained in more detail.

F i g. 1 zeigt den elektronischen Elektrizitätszähler im Blockschaltbild. An die Phasenleitungen R, 0 sind der elektronische Elektrizitätszähler 1 und der Verbraucher angeschlossen. Mit 2 ist die Primärwicklung eines Transformators 3 bezeichnet. Über eine Sekundärwicklung 4 wird die Meßspannung abgenommen, mit Hilfe einer Gleichrichteranordnung 5 gleichgerichtet und einem Kondensator 6 zugeführt. An dem Kondensator 6 steht also der Scheitelwert der Spannung an. Diese Spannung wird einem RechteckoszilIator 7 zugeführt, von dem nur die beiden Transistoren 8 und 9 sowie die Primärwicklung 10 dargestellt sind. Über eine Sekundärwicklung 11 wird somit eine der Größe der Spannung proportionale Impulsfrequenz abgenommen, welche wahlweise in die beiden Zählketten 12 und 13 eingeführt wird. Um aus der Impulsfrequenz eine Maßeinheit der Spannung zu bekommen, zählt man die Impulse in konstanten Zeitintervallen abwechselnd in die Zählketten 12 und 13 ein. Die in einer der beiden Zählketten 12 und 13 innerhalb einer konstanten Meßperiode eingelaufenen Impulse stellen somit ein Maß der Größe der Spannung dar. F i g. 1 shows the electronic electricity meter in a block diagram. The electronic electricity meter 1 and the are connected to the phase lines R, 0 Connected consumer. The primary winding of a transformer 3 is denoted by 2. The measuring voltage is taken off via a secondary winding 4 with the aid of a rectifier arrangement 5 rectified and fed to a capacitor 6. At the capacitor 6 stands thus the peak value of the voltage. This voltage becomes a square wave oscillator 7 supplied, of which only the two transistors 8 and 9 and the primary winding 10 are shown. A secondary winding 11 is thus one of the size of the Voltage proportional pulse frequency removed, which optionally in the two Counting chains 12 and 13 is introduced. To convert the pulse frequency into a unit of measurement To get the voltage, the pulses are counted alternately at constant time intervals into counting chains 12 and 13. The in one of the two counting chains 12 and 13 within Pulses arriving at a constant measuring period are therefore a measure of the magnitude of tension.

Die zeitliche Umschaltung der Zählketten 12 und 13 erfolgt mit einem Zeit- oder Taktgeber. Dieser Taktgeber ist bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel gleich wie die zuvor beschriebene Einrichtung ausgeführt, nur daß mit Hilfe einer Zenerdiode 14 dafür gesorgt wird, daß der Rechteckoszillator 15 mit konstanter Frequenz arbeitet. Mit 16 ist eine Sekundärwicklung des Transformators 2 bezeichnet, dessen abgegebene Spannung mit Hilfe einer Gleichrichteranordnung 17 gleichgerichtet und mit Hilfe eines Kondensators 18 geglättet wird. Der Widerstand 19 dient als Vorwiderstand der Zenerdiode. The timing of the counting chains 12 and 13 is switched over with a Timer or clock. This clock generator is in the case of the FIG. 1 illustrated embodiment executed the same as the device described above, only that with the help of a Zener diode 14 ensures that the square wave oscillator 15 has a constant frequency is working. With a secondary winding of the transformer 2 is designated, whose delivered voltage with the help of a Rectifier arrangement 17 rectified and is smoothed with the aid of a capacitor 18. The resistor 19 serves as a series resistor the zener diode.

Mit 20 und 21 sind die Transistoren und mit 22 die Primärwicklung des Rechteckoszillators 15 bezeichnet. Die der Zeit proportionalen Impulse werden über eine Sekundärwicklung 23 abgenommen und damit die wechselweise Umschaltung der Zählketten 12 und 13 vorgenommen.With 20 and 21 are the transistors and with 22 the primary winding of the square wave oscillator 15 is designated. The pulses proportional to the time will be Taken via a secondary winding 23 and thus the alternate switching the counting chains 12 and 13 made.

Zur Erfassung des Stroms ist ein Stromwandler 24 vorgesehen, dessen Primärwicklung 25 in der PhaseR liegt. An einer Sekundärwicklung 26 wird eine dem Strom proportionale Spannung abgenommen, die mit Hilfe eines Gleichrichters 27 gleichgerichtet und einem Kondensator 28 zugeführt wird, der genau wie zuvor die Spannung auf ihren Scheitelwert bringt, welche mit Hilfe eines Rechteckoszillators 29 in eine entsprechende Impulsfrequenz umgeformt wird. Mit 30 und 31 sind die beiden Transistoren und mit 32 die Primärwicklung des Rechteckoszillators 29 bezeichnet. Über eine Sekundärwicklung 33 kann die der Höhe des Stroms proportionale Impulsfrequenz abgenommen werden. Diese dem Strom proportionalen Impulse werden einem Schieberegister34 zugeführt und schieben bei jedem Impuls den in der jeweiligen Zählkette 12 bzw. 13 eingespeicherten Wert in eine Verbrauchszählkette 35. Mit 36 ist ein Anzeigeorgan bezeichnet. Durch die Abberufung des jeweiligen Spannungswertes aus den Zählketten 12 oder 13 bei jedem Stromimpuls entsteht in der Zählkette 35 das Produkt aus Spannung und Strom, so daß die Zählkette 35 bzw. das Anzeigeorgan 36, über die Zeit gesehen, den Scheinverbrauch anzeigt. To detect the current, a current transformer 24 is provided Primary winding 25 is in the PhaseR. At a secondary winding 26 is a dem Current proportional voltage is removed, which is rectified with the help of a rectifier 27 and a capacitor 28 is fed to the same as before the voltage on their Brings peak value, which with the help of a square-wave oscillator 29 in a corresponding Pulse frequency is converted. With 30 and 31 are the two transistors and with 32 denotes the primary winding of the square-wave oscillator 29. Via a secondary winding 33 the pulse frequency proportional to the level of the current can be taken. These pulses, which are proportional to the current, are fed to a shift register 34 and shift the one stored in the respective counting chain 12 or 13 with each pulse Value in a consumption counting chain 35. With 36 a display member is designated. By the recall of the respective voltage value from the counting chains 12 or 13 each current pulse is the product of voltage and current in the counting chain 35, so that the counting chain 35 or the display element 36, seen over time, the bill consumption indicates.

Um den Wirkverbrauch zu erhalten, muß der Kosinus erfaßt werden. Das kann dadurch ermöglicht werden, daß der Strom und die Spannung gemäß F i g. 2 in ihrem phasigen Verlauf miteinander verglichen werden. In order to obtain the active consumption, the cosine must be recorded. This can be made possible by the fact that the current and the voltage according to FIG. 2 can be compared with one another in their phase progression.

F i g. 3 zeigt den Verlauf der gleichgerichteten Spannung und Strom bei induktiver Belastung. Erreicht die Spannung ihren höchsten Wert und läßt man ab diesem Punkt keine Stromzunahme mehr zu, so drückt man dem Strom den Faktor des Kosinus auf und kann damit den Wirkverbrauch zählen. F i g. 3 shows the course of the rectified voltage and current with inductive load. If the tension reaches its highest value and you let go from this point onwards there is no more increase in current, the current is expressed by the factor des Cosine and can thus count the active consumption.

Bei kapazitiver Belastung eilt der Strom der Spannung vor. Sorgt man nun dafür, daß beim Strommaximum die jeweilige Spannung sich nicht mehr erhöht, so wird der Spannung nunmehr der Kosinus aufgedrückt, wie Fig.4 zeigt. With capacitive loading, the current leads the voltage. Cares one now ensures that at the current maximum the respective voltage no longer increases, the cosine is now impressed on the voltage, as shown in FIG.

Soll der Blindverbrauch gezählt werden, so muß der Sinus mit in die Rechnung einbezogen werden. If the reactive consumption is to be counted, the sine must be included in the Invoice to be included.

Das kann dadurch erfolgen, daß beim Nulldurchgang der Spannung oder des Stroms die Spannung oder der Strom abgeschaltet bzw. festgehalten wird, wie in F'ig. 5 angedeutet ist.This can be done in that at the zero crossing of the voltage or of the current, the voltage or the current is switched off or retained, how in Fig. 5 is indicated.

Um den Zähler gemäß der Erfindung auch für einen sehr kleinen Strom benutzen zu können, kann der Stromoszillator 29 mit einer kleinen Vorspannung betrieben werden, die so groß sein sollte, daß in jeder Zeiteinheit 26 ein Impuls zuviel ist, den man dann vor dem Schieberegister 34 wieder abziehen muß. To use the meter according to the invention even for a very small current To be able to use, the current oscillator 29 can be operated with a small bias voltage which should be so large that in each time unit 26 one pulse is too many, which one then has to subtract again in front of the shift register 34.

Will man einen Zähler für einen größeren Strombereich bauen, so wird ein Wandler mit mehreren Anzapfungen verwendet. Vorzugsweise werden diese Anzapfungen in Abhängigkeit von der Größe des Stroms selbsttätig vorgewählt. Die Umschaltung muß dann stets bei einem Zeitimpuls erfolgen. If you want to build a meter for a larger current range, then a multi-tap converter is used. These are preferably taps automatically preselected depending on the size of the current. The switchover must then always take place with a time pulse.

Claims

Claims: 1. Electronic electricity meter, in which the Voltage and current are each converted into a sequence of pulses, i.e. indicated that the voltage and the current in one of their respective Pulse frequency corresponding to the size can be converted into that which is proportional to the voltage Pulse frequency at constant time intervals in one of two alternately working counting chains are counted and that with each current pulse in the Counting chains each stored value in a counter registering consumption is convicted.

2. Electronic electricity meter according to claim 1, characterized in that that the stored value is transferred with the aid of a shift register.

3. Electronic electricity meter according to claims 1 and 2, characterized in that to obtain the pulse frequency proportional to the voltage the supply voltage or a part proportional to it is rectified and with With the help of a capacitor it is brought to its peak value, the on this DC voltage obtained wisely operates a square-wave oscillator whose frequency is proportional to the applied voltage.

4. Electronic electricity meter according to one of claims 1 to 3, characterized in that to obtain the pulse frequency proportional to the current the consumer current with the help of a converter to one of the current strength appropriate Voltage is transformed, rectified and fed to a square-wave oscillator, whose frequency is proportional to the current.

5. Electronic electricity meter according to one of claims 1 to 4, characterized in that a square-wave oscillator is also used as a timer which is connected to a constant DC voltage.

6. Electronic electricity meter according to claim 5, characterized in that that the constant DC voltage for the square wave oscillator from the supply voltage is obtained by connecting a Zener diode.

7. Electronic electricity meter according to one of claims 1 up to 6, characterized in that to record the active consumption (cos is the current and the voltage are compared with one another in their course in such a way that at When the maximum of the first size is reached, the further increase in the other size is prevented will.

8. Electronic electricity meter according to claim 7, characterized in that that for counting the reactive consumption, switching off one variable at the zero crossing the other size is made.

9. Electronic electricity meter according to one of claims 1 to 8, characterized in that a current transformer with several taps is provided which, depending on the magnitude of the current, switch automatically with a time pulse.