DE1946245C3 - Schaltungsanordnung zur Verhinderung des Leerlaufs bei Elektrizitätszählern mit elektronischen IntegriermeBwerken - Google Patents

Description

Meßgröße / tu· dt, d.h. in dem vorliegenden Fall tungselementes 14 (Multiplizierer) arbeitet, wobei die

ein Maß für die elektrische Arbeit, die je nach der Schalter Sl und S 2 entsprechend den Signalen OS

Art des Multiplizierers 14 oder nach ein<j entspre- bzw. US nach Erreichen des oberen bzw. unteren

chenden zusätzlichen Phasendrehung einer der bei- Schwellwertes der Integrationsstufe über eine bi-

den zu multiplizierenden Meßgrößen oder ggf. nach 5 stabile Kippstufe geschaltet werden.

Gleichrichtung beider Meßgrößen eine Wirk-, Blind- Im Beispiel nach Fig. 1 ist eine allgemeine Form

oder Scheinarbeit sein kann. der erfindungsgemäßen Anordnung angegeben. Es

Das Ziel der erfindungsgemäßen Anordnung, näm- sind jedoch auch Multiplizierer bekannt, die vom lieh die VerEKädung des Zählerleerlaufes, ist leicht Prinzip her zur Produktbildung für die Durchschalersichtlich, wenn eine der beiden Meßgrößen null ist io tung einer von einer der beiden Meßgrößen abge- und somit auch die dem Produkt proportionale Aus- leiteten Größe und deren invertierten Größen mingangsgrößez am Multiplizierer null sein sollte. Bei destens je einen elektronisch gesteuerten Schalter idealen Schaltelementen würde sich in diesem Fall benötigen. Bei solchen Multiplizierern erübrigt sich das Ausgangssignal der Integrationsstufe nicht Lm allgemeinen die Anbringung von besonderen ändern, d. h. die Frequenz des Auf- und Entlade- 15 Schaltern zur Richtungsumkehr des Ladestromes für zykhis wäre null. Tatsächlich werden aber an ver- die Integrierstufe in Abhängigkeit vom Ladezustand schiedenen Stellen dieser oder einer ähnlichen Schal- des Speichers, wenn die prinzipbedingten Schalter tungsanordnung Fehierströme und Fehlerspannungen des Multiplizieren gleichzeitig für den erfindungsauftreten, die ein Eingangssignal für die Integrier- gemäßen Zweck mitverwendet werden
stufe ergeben, welches eine Auf- oder Entladung des ao Das Beispiel F i g. 4 zeigt hierzu eine spezielle Speichers bis zur Schwelle eines der beiden Schwell- Anwendung der Erfindung in Verbindung mit einer wertmelder 16 oder 17 bewirkt, welcher seinerseits Ausführungsart des an sich bekannten Time-Diviüber die Steuerschaltung 18 und die Schaltvorrich- sion-Multiplizierers Bei diesem Verfahren steuert tung 13 die Eingänge zum Multiplizierer 14 für die zum Zweck der Produktbildung eine im allgemeinen im Beispiel erwähnte, vom Wechselstrom abgeleitete as von der Meßspannung abgeleitete Größe das Tast-Eingangsgröße χ vertauscht. Sofern χ 0 ist, ändert verhältnis eines von einem Oszillator (Frequenz beisich an der Verhaltensweise der Schaltung zunächst spielsweise 10 kHz) erzeugten Rechtecksignals S und nichts, d h., die Fehlerströme und -spannungen, die dessen Komplement S Die Signale S und S bestimihre Polarität beibehalten, können den Speicher in men dabei ihrerseits die Durchschalldauer der von gleichbleibender Richtung über den vorgesehenen 30 dem anderen Multiplikanten (Strom) abgeleiteten Schwellwert hinaus aufladen, bis sich die Integrier- Größe χ und deren invertierten Größe. Wegen des stufe selbst begrenzt. Da eine Ladungsumkehr ohne Vorhandenseins der bei diesem Verfahren benötigten Eingangssignal χ nicht möglich ist, kann ein Zähler Schaltvorrichtung 33 kann bei Anwendung der Erin dieser Anordnung keinen Leerlauf haben, solange findung auf eine besondere vor dem eigentlichen die Fehlerströme und Fehlerspannungen in Bau- 35 Multiplizierer angeordnete Schaltvorrichtung zum elementen auftreten, die der Umschaltvorrichtung Polaritätswechsel einer Eingangsgröße in Abhängigzum Polaritätswechsel nachgeschaltet sind. Grund- keil vom Ladezustand des Integrierers verzichtet sätzlich ist in der erfindungsgemäßen Anordnung ein werden, wenn die vorhandene Schaltvorrichtung Leerlauf des Zählers nur dann noch möglich, wenn neben der Aufgabe der Durchschaltung in Abhängigin der Umschaltvorrichtung selbst ein Fehlerstrom 40 keit von dem Tastverhältnis noch zusätzlich vom oder eine Fehlerspannung auftritt, welche in den Ladezustand der Integrierstufe beeinflußt wird,
folgenden Schaltungselementen ein Fehlersignal her- Die Funktion einer solchen Schaltung ist aus dem vorrufen, das dem ursprünglichen Fehlersignal der Beispiel nach F i g. 4 zu ersehen. Die von dem Multinachfolgenden Schaltungselemente nach Umschal- plikanten y über einen Impulsbreitenmodulator hertung der Schaltvorrichtung 13 entgegengesetzt ge- 45 geleiteten Signale S und S steuern über die Steuerrichtet ist und das ursprüngliche Fehlersignal in sei- stufe 38 die Einschaltzeiten der Schalter S1 und S 2 ner Wirkung auf die Integration übertrifft. der Schaltvorrichtung 33 in bekannter Weise derart.

In einer Schaltung nach F i g. 2 mit einem Strom- daß am Ausgang der Schaltvorrichtung eine dem

wandler 22 mit sekundärer Mittelanzapfung und Produkt der Multiplikanten χ und y proportionaler

einem mechanischen Umschaltkontakt (z. B Relais- 50 Mittelwert ζ erscheint. Erfindungsgemäß wird nun

kontakt) als Schaltvorrichtung 23 ist dieser Fall die Steuerstufe 38 zusätzlich von den Signalen OS

praktisch ausgeschlossen. und VS der Schwellwertmelder der Integrierstufe

In Schaltvorrichtungen mit elektronischen Schal- so beeinflußt, daß während der Entladephase des tern ist ein Leerlauf der genannten Art im Prinzip Integrierers eine Richtung des Ausgangssignals ζ ermöglich, doch ist die Wahrscheinlichkeit seines Auf- 55 zwungen wird, die der während der Aufladephase tretens gegenüber einem Zähler ohne die erfindungs- vorhandenen entgegengesetzt ist. Die für diesen gemäße Anordnung stark herabgesetzt. Zweck in der Steuervorrichtung 38 vorhandene lo-

Insbesondere bei Verwendung von einer Um- gische Schaltung sorgt für die Erfüllung der hierzu

schaltvorrichtung mit Feldeffekttransistoren als notwendigen Bedingungen für die Steuersignale A Schalter in einer Anordnung nach F i g. 3 sind die 60 und B der Schalter S1 und 5 2 gemäß den Verknüp-

Fehlerströme in den Schaltern so gering, daß die fungen mit den Signalen Q und 5 am Ausgang der

Fehlerstrom- oder Fehlerspannungskomponenten so von OS und US gesteuerten Kippstufe K wie folgt:

klein bleiben, daß auch hier Leerlauf praktisch aus- ^ = Q AS\/ Q AS und

geschlossen ist. Das Beispiel zeigt die Umschaltvor- _Β""^ίη) _ η Α$\/Ό AS

richtung 33 und die Steuerstufe 28, die dem Strom- 65 ^(einl ^ ^v

wandler 12 und den Stromteilerelementen 34 und 35 Auch im Beispiel für einen Elektrizitätszähler nach

nachgeordnet sind, wenn das Steuersignal auf einen F i g. 4 wird durch die Anwendung der erfindungs-Eingangswiderstand -*0 des nachfolgenden Schal- gemäßen Anordnung die Möglichkeit des Leerlaufs

praktisch ausgeschaltet. Durch das Verfahren ist bedingt, daß jeder der beiden Schalter S1 und S 2 über eine Periode der Frequenz der Meßgröße im Mittel gleich lange eingeschaltet ist. Dies hat zur Folge, daß ein merklicher Fehlerstrom in einem der beiden S Schalter stets mit gleichem Vorzeichen und Betrag den Speicher des Integrators lädt auch wenn die Schaltfolge der Schalter S1 und S 2 nach Erreichen eines der Schwellwerte am Integrator vertauscht wird, so daß auch bei dieser Anordnung beim Nicht-Vorhandensein einer Eingangsgröße χ eine Umkehr der Ladungsrichtung am Speicher des Integrierers, welche einen Leerlauf zur Folge hätte, nicht stattfinden kann. Die Wirkung der erfindungsgemäßen Anordnung im Beispiel nach Fig. 4 ist somit die gleiche, die vorhanden ist, wenn dem Time-Division-Multiplizierer eine zusätzliche von der Ladungsrichtung des Integrierers gesteuerte Schaltvorrichtung 13 gemäß F i g. 1 vorgeschaltet wird.

Im Beispiel nach F i g. 5 wird die erfindungsgemäße Anordnung bei einem Drehstrom-Vierleiter-Zähler mit 3 elektronischen Multiplizierern angewendet. Sie unterscheidet sich von der Anordnung iir Beispiel nach Fig. 1 nur dadurch, daß die Anpassungsglieder 11 und 12 (Stromwandler, Spannungs wandler oder Spannungsteiler), die Schaltvorrichtung 13 und der Multiplizierer 14 im allgemeinen je 3facl benötigt werden, während die Integrierstufe 15, die Schwellwertmelder 16 und 17 und die Steuerschaltunj 18 nur einmal erforderlich sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

nung) unterdrückt wird —, jedoch wird hierdurch die Patentansprüche· Meßgenauigkeit besonders bei kleinen Meßgrößen, ' d. h. im Kleinlastbereich des Zählers, wesentlich be einträchtigt Der Meßbereich des Zählers wird durch

1. Schaltungsanordnung zur Verhinderung von s diese Maßnahmen nach unten beschnitten.
Leerlauf bei Elektrizitätszählern mit elektrant- Dieser Nachteil wird durch die erfindungsgemäße sehen Meßwerken und Integrationsstufen mit lei- Schaltungsanordnung beseitigt
stungsproportionaler Auf- und Entladung des Sie dient praktisch der Verhinderung von Leerlauf Speichers insbesondere infolge von Nullpunkt- bei Elektrizitätszählern mit elektronischen Meßwerfehlem und -driften der Verstärkerelemente, d a - ίο ken und Integrationsstufen mit leistungsproportiodurch gekennzeichnet, daß eine der bei- naler Auf- und Entladung des Speichers, insbesonden für die Energiemessung benötigten und von dere infolge von Nullpunktfehlern und -driften der den Meßgrößen Strom oder Spannung hergeleitete Verstärkerelemente und ist dadurch gekennzeichnet, Größe (Strom oder Spannung) bereits vor dem daß eine der beiden für die Arbeitsmengenmessung Eintritt in das erste erfahrungsgemäß fehler- oder 15 benötigte und von den Meßgrößen Spannung oder driftbehaftete Bauelement, beispielsweise Verstär- Strom hergeleitete Strom- oder Spannungsgröße beker, Brückenschaltung, Modulator, Multiplizierer reits vor dem Eintritt in das erste erfahrungsgemäß usw., in Abhängigkeit von der Ladungsrichtung drift- oder fehlerbehaftete Bauelement, beispielsweise in dem Speicher eines Analog/Frequenz-Wand- Verstärker, Brückenschaltung, Modulator, Muitiplilers für die Zählung der Auf- und/oder Entladun- _l0 zierstufe usw., in Abhängigkeit von der Ladungsrichgen mit ladestrom- oder ladespannungsproportio- tung in dem Speicher eines Analog Frequenz-Wandnaler Auf- und Entspannung umgepolt wird. lers für die Zahlung der Auf- und oder Entladungen

2. Anordnung nach Anspruch 1 in Verbindung mit ladestrom- oder ladespannungsproportionaler mit Multiplizierern, deren Prinzip für die Produkt- Auf- und Entladung umgepolt wird

bildung für die Durchschaltung einer von einer »5 Die Wirkung der erfindungsgemäßen Anordnung der beiden Meßgrößen abgeleiteten Größe und wird in den folgenden Beispielen näher erläutert,
deren invertierten Größe mindestens je einen elek- Gemäß der Schaltung nach F i g. 1 wird der Multi-

tronisch gesteuerten Schalter besitzt, dadurch ge- plizierstufe 14 eine von der Meßspannung U über den kennzeichnet, daß die elektronisch gesteuerten Wandler (oder Spannungsteiler) U abgeleitete Größe y Schalter in ihrer prinzipbedingten Schaltfolge 30 und eine von dem Meßstrom über den Wandler 12 während der Entladephase eines nachgeschalteten hergeleitete und über die Umschaltvorrichtung 13 Integrierers gegenüber der Schaltfolge während polaritätsgesteuerte Größe χ zugeführt. Die von der der Aufladephase vertauscht werden, so daß das Multiplizierstufe 14 abgegebene, der Meßgröße Lei-Vorzeichen der Ausgangsgröße des Multiplizierers stung proportionale Größe ζ verursacht in der Intezwischen der Auf- und Entladephase ebenfalls 35 grationsstufe 15 je nach Richtung eine Auf- bzw. wechselt. Entladung eitles kapazitiven, induktiven oder auch

chemischen Speichers. Der Ausgang der Integrations-

stufe 15 ist mit je einem Melder (z. B. Schmitt-Trigger) 16 und 17 für einen oberen bzw. unteren 40 Schwellwert verbunden. Erreicht der Ladezustand der Integrationsstufe jeweils einen der vorgegebenen

Der breite Einsatz von Elektrizitätszählern mit Schwellwerte, so wird die Steuerschaltung 18 angeelektronischen Meßwerken zur Energiemessung und stoßen, die ihrerseits in der Vorrichtung 13 einen Energieverrechnung ist neben der Kostenfrage für die Polaritätswechsel der dem Multiplizierer zugeführ-Herstellung der Geräte in erster Linie eine Frage der 45 ten Eingangsgröße χ auslöst. Die Wirkungsweise ist Meßsicherheit, d. h. der Zuverlässigkeit während lan- dabei folgende:

ger Betriebszeiten. Die Zuverlässigkeit elektronischer Angenommen die Eingangsgrößen y und χ ergeben

Bauelemente an sich würde zwar bereits ausreichen, in 14 eine Ausgangsgröße z, die bewirkt, daß die jedoch ist in Schaltkreisen mit elektronischen Bau- Ausgangsspannung der Integrationsstufe 15 in Richelementen auch mit Nullpunktdriften zu rechnen, die 50 tung auf den oberen Schwellwert ansteigt. Bei Erzürn Leerlauf der Elektrizitätszähler führen können. reichen dieses Wertes wird in der Steuerschaltung 18 Diese Leerlaufneigung ist allen bekannten Elektrizi- eine bistabile Stufe, beispielsweise ein sogenannter tätszählern mit elektronischen Meßwerken eigen. Sie Flip-Flop, umgeschaltet und ein Polaritätswechsel tritt auch in solchen Zählern auf, die zur Erweiterung der Eingangsgröße χ mittels der Umschaltvorrichtung des Meßbereiches oder zur Verbesserung der Lineari- 55 13 erzwungen. Sofern die Richtung der Eingangstät eine Integrierschaltung verwenden, in welcher das größe y unverändert bleibt, ändert auch die Aus-Speicherelement bei Erreichen einer vorgegebenen gangsgröße ζ des Multiplizierers das Vorzeichen, elektrischen Arbeit nicht plötzlich entladen wird, son- Damit kehrt sich auch die Ladungsrichtung des dem durch eine der Integrierstufe unmittelbar vor- Speichers um, dessen Ausgangssignal sich nunmehr geschaltete Vorrichtung zur Umkehrung der Polarität 60 vom oberen in Richtung auf den unteren Schwellder Eingangsgröße der Integrierstufe ein ständiger wert ändert. Bei Erreichen des unteren Schwell-Wechsel der Richtung der Integration erfolgt. Der wertes wird die Steuerschaltung in den ursprüng-Leerlauf läßt sich in diesen Zählern zwar durch be- liehen Zustand zurückgeschaltet und der Polaritätskannte Kompensationsmaßnahmen vermindern — wechsel wieder rückgängig gemacht, so daß sich auch z. B. durch Vorgabe eines solchen Kompensations- 65 die Ladungsrichtung des Speichers wieder umkehrt. Stromes oder einer solchen Kompensationsspannung Auf- und Entladung wiederholen sich, so lange die an einem geeigneten Punkt der Schaltung, daß auch Meßgröße ζ nicht verschwindet. Die Zahl der Aufder größte zu erwartende Fehlerstrom (oder span- und/oder Entladungen ist dabei ein Maß für die