DE19805537A1 - Electricity meter with measuring value detection and processing unit - Google Patents

Electricity meter with measuring value detection and processing unit

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Abstract

The electricity meter includes an interface unit (2) which has an opto-coupler (4) formed as a discrete component. Preferably, an opto-coupler is provided for each phase of the mains for redirecting impulse signals in the interface unit to evaluation units. A multiple opto-coupler is provided for at least two phases of the mains for redirection the impulse signals. The interface unit includes a transistor switch (5) which is formed as a discrete component. The outputs of the opto-coupler are connected to the transistor switch inputs.

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßeinheit, insbesondere ein Elektrizitätszähler mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.The invention relates to a measuring unit, in particular a Electricity meter with the characteristics of the generic term of Claim 1.

Üblicherweise werden an Elektrizitätszähler zur Messung von Verbrauchsgrößen in Stromnetzen kundenseitig Zusatzaggregate (z. B. zur weiteren Auswertung der Meßimpulse) angeschlossen.Electricity meters are usually used to measure Consumers in electricity networks customer-supplied auxiliary units (e.g. for further evaluation of the measuring pulses).

Die Schnittstelle am Impulsausgang einer Meßeinheit, an die das kundenseitige Zusatzelement angeschlossen wird, muß eine hohe Spannungsfestigkeit (bis zu 12 kV) besitzen. Hierzu wer­ den an den Ausgängen der Meßeinheiten üblicherweise teuere hochspannungsfeste Relais (sogenannte "High-voltage-so­ lid-state-relays") eingesetzt.The interface at the pulse output of a measuring unit to which the additional element provided by the customer must be connected have high dielectric strength (up to 12 kV). About who the usually expensive at the outputs of the measuring units high-voltage-resistant relays (so-called "high-voltage-so lid-state relays ").

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßeinheit, insbesondere ein Elektrizitätszähler anzubieten, bei dem die gewünschte Spannungsfestigkeit an den Ausgangsschnittstellen kostengünstiger erreicht wird.The invention has for its object a measuring unit, in particular to offer an electricity meter in which the Desired dielectric strength at the output interfaces is achieved more cost-effectively.

Die Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des Patentan­ spruchs 1 in Verbindung mit dem Oberbegriff gelöst. Vorteil­ hafte Ausführungsformen der Meßeinheit werden durch die Un­ teransprüche 2-14 realisiert.The task is covered by the characterizing part of the patent Proverb 1 solved in connection with the preamble. Advantage sticky embodiments of the measuring unit are by the Un claims 2-14 realized.

Die Schnittstelleneinheit der erfindungsgemäßen Meßeinheit weist einen als diskretes Bauelement ausgebildeten Opto-Kopp­ ler auf, der, im Gegensatz zu in integrierter Bauweise aus­ geführten Photo-MOS-Elementen (Spannungsfestigkeit nur bis zu 6 kV) die erforderliche Spannungsfestigkeit an den Ausgängen der Meßeinheit sicherstellt.The interface unit of the measuring unit according to the invention has an opto-coupling designed as a discrete component in contrast to the integrated design guided Photo-MOS elements (dielectric strength only up to  6 kV) the required dielectric strength at the outputs of the measuring unit.

Durch Verwendung eines kostengünstigen diskreten Opto-Kopp­ lerelements kann in der erfindungsgemäßen Meßeinheit eine hohe Impulshäufigkeit und Standfestigkeit bei kostengünstiger Bauweise erzielt werden. Bei der integrierten Technologie mit Photo-MOS-Elementen kann aufgrund der Verwendung von Stan­ dardgehäusen mit geringen Pinabständen im Vergleich zu dis­ kreten Bauteiltechnologie nur eine geringere Spannungsfestig­ keit erzielt werden.By using an inexpensive discrete opto-coupler lerelements can in the measuring unit according to the invention high pulse frequency and stability at less cost Construction can be achieved. With the integrated technology with Photo-MOS elements can be used due to the use of Stan dard housing with small pin spacing compared to dis cret component technology only a lower voltage strength be achieved.

Die erfindungsgemäß Meßeinheit kann in einem Mehr-Leiter­ stromnetz Verbrauchsgrößen mehrerer Phasen erfassen. Vorteil­ hafterweise ist in der Schnittstelleneinheit der erfindungs­ gemäßen Meßeinheit für jede Phase des Stromnetzes zur Erhö­ hung der Spannungsfestigkeit ein diskreter Opto-Koppler vor­ gesehen.The measuring unit according to the invention can be in a multi-conductor power grid Record consumption values of several phases. Advantage is in the interface unit of the invention appropriate measuring unit for each phase of the power grid to increase a discrete opto-coupler seen.

In einer vorteilhaften Ausführungsform können mehrere (be­ nachbarte) Opto-Koppler in Mehrfach-Opto-Kopplern kosten­ günstig zusammengefaßt werden.In an advantageous embodiment, several (be neighboring) opto-couplers in multiple opto-couplers cost be summarized favorably.

Zur Ansteuerung der an die erfindungsgemäße Meßeinheit an­ schließbaren Zusatzelemente weist die Schnittstelleneinheit vorteilhafterweise einen als diskretes Bauelement ausgebilde­ ten Transistorschalter auf. Die Eingänge dieses Transistor­ schalters werden vorteilhafterweise mit den Ausgängen des Opto-Kopplers verbunden. Beim Durchschalten des Opto-Kopplers wird somit der Transistorschalter betätigt, wobei eine Tren­ nung zwischen dem Steuerkreis mit dem Opto-Koppler und dem Laststromkreis (mit dem angeschlossenen Zusatzelement) vor­ liegt. To control the measuring unit according to the invention the interface unit has lockable additional elements advantageously designed as a discrete component transistor switch on. The inputs of this transistor switches are advantageously connected to the outputs of the Opto-coupler connected. When switching the opto-coupler the transistor switch is thus actuated, with a door between the control circuit with the opto coupler and the Load circuit (with the connected additional element) lies.  

Über den Transistorschalter kann mindestens ein an die erfin­ dungsgemäße Meßeinheit angeschlossenes Zusatzelement ange­ steuert werden.At least one of the inventions can be made via the transistor switch measuring unit according to the attached additional element be controlled.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist in die Schnittstelleneinheit der erfindungsgemäßen Meßeinheit eine als diskretes Bauelement ausgebildete Gleichrichterschaltung, insbesondere ein Brückengleichrichter, integriert, um unab­ hängig von der Spannungscharakteristik des an die erfin­ dungsgemäße Meßeinheit angeschlossenen Zusatzelementes (Gleich- oder Wechselstrom) innerhalb der Schnittstellenein­ heit (z. B. zur Ansteuerung des Transistors) ein Gleichspan­ nungssignal zu erzeugen. Zum weiteren Schutz der Schnittstel­ leneinheit vor etwaigen über das angeschlossene Zusatzelement eingeleiteten Überspannungen dient ein als diskretes Bauele­ ment ausgebildetes Schutzelement, insbesondere ein Varistor, der bei vom Zusatzelement eingeleiteten Überspannungen seinen Widerstand verringert und die Überspannungen ableitet. Hier­ durch wird die Schnittstelleneinheit mit ihren weiteren Bau­ elementen (z. B. Gleichrichter, Transistor und Opto-Koppler) vor Überspannungen geschützt.In a further advantageous embodiment, the Interface unit of the measuring unit according to the invention rectifier circuit designed as a discrete component, in particular a bridge rectifier, integrated to unab depending on the voltage characteristics of the inventor appropriate measuring unit connected additional element (Direct or alternating current) within the interfaces unit (e.g. to control the transistor) a DC voltage generating signal. For further protection of the interface len unit before any via the connected additional element introduced overvoltages serves as a discrete component ment formed protective element, in particular a varistor, of the overvoltages introduced by the additional element Resistance is reduced and the overvoltages are discharged. Here through the interface unit with its further construction elements (e.g. rectifier, transistor and opto-coupler) protected against overvoltages.

Durch weitere Schnittstelleneinheiten mit weiteren Opto-Kopp­ lern können aus der in die erfindungsgemäße Meßeinheit inte­ grierten Meßwerterfassungs-/Verarbeitungseinheit weitere Da­ ten und Signale an die an die erfindungsgemäße Meßeinheit an­ geschlossenen Zusatzelemente zur dortigen Auswertung und/oder Weiterverarbeitung weitergeleitet werden. Damit können unab­ hängig von der Anzahl der Phasen im jeweiligen Stromnetz wei­ tere Schnittstelleneinheiten vorgesehen sein.Through further interface units with further opto-couplers can learn from the inte into the measuring unit according to the invention free measured value acquisition / processing unit further Da and signals to the measuring unit according to the invention closed additional elements for evaluation there and / or Further processing will be forwarded. This means that depending on the number of phases in the respective power grid tere interface units can be provided.

Die Ausgänge der Schnittstelleneinheit (und damit auch der erfindungsgemäßen Meßeinheit) können mit einer Aktivierungs­ einheit in dem angeschlossenen Zusatzelement verbunden sein. Dieses Aktivierungselement (z. B. ein Relais, ein Transistor­ schalter etc.) können in der angeschlossenen Zusatzeinheit weitere getrennte Lastspannungskreise schalten oder weitere Steuerungsoperationen ausführen.The outputs of the interface unit (and thus also the measuring unit according to the invention) can be activated unit in the connected additional element. This activation element (e.g. a relay, a transistor  switches etc.) can be connected to the additional unit switch further separate load voltage circuits or more Execute control operations.

In weiteren vorteilhaften Ausführungsformen der erfindungsge­ mäßen Meßeinheit sind vom Opto-Koppler der Schnittstellenein­ heit bereits weitere diskrete Bauelemente umfaßt. Insbesonde­ re kann anstelle einer separaten, dem Opto-Koppler in der Schnittstelleneinheit nachgeschalteten Transistorschaltung eine Integration der Transistorschaltung in den Opto-Koppler in Form eines Opto-Kopplers mit Transistorausgang erfolgen.In further advantageous embodiments of the fiction The measuring units are from the optocoupler of the interfaces already includes other discrete components. In particular instead of a separate one, the opto-coupler in the Interface unit downstream transistor circuit an integration of the transistor circuit in the opto-coupler in the form of an opto-coupler with transistor output.

In Anpassung an in Verbindung mit der Schnittstelleneinheit anfallende Funktionserfordernisse können auch Opto-Koppler mit Triac-Thyristorausgang oder Opto-Koppler mit Schmitt-Trigger verwendet werden.In adaptation to in connection with the interface unit Functional requirements can also be opto-couplers with triac thyristor output or opto-coupler with Schmitt trigger can be used.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnungsfigur näher erläutert.The invention is based on an embodiment in the Drawing figure explained in more detail.

Die Zeichnungsfigur zeigt die Meßeinheit 9, die über Eingänge E1, E2 an ein Stromnetz (nicht abgebildet) angeschlossen ist. Von diesem Stromnetz werden durch die Meßwerterfassungs-/Verar­ beitungseinheit 1 Meßgrößen erfaßt und in Impulssignale umgeformt.The drawing shows the measuring unit 9 , which is connected to a power supply system (not shown) via inputs E1, E2. From this power supply 1 measured quantities are acquired by the measured value acquisition / processing unit and converted into pulse signals.

Diese Impulssignale werden in den Opto-Koppler 4 eingeleitet, so daß bei vorliegenden Impulssignalen ein Ansprechen und Durchschalten des Opto-Kopplers 4 erfolgt, wodurch die Tran­ sistorschaltung 5 anspricht.These pulse signals are fed into the optical coupler 4, so that when the present pulse signals a response and switching through takes place of the opto-coupler 4, whereby the Tran sistorschaltung 5 responds.

Der Transistorschalter 5 ist mit der Gleichrichterschaltung 6, in vorliegendem Fall einem Brückengleichrichter verbunden. Insgesamt wird die gesamte Schnittstelleneinheit 2 sowie die Ausgangsseite des Opto-Kopplers 4 über die Strom-/Spannungs­ quelle 10 des an die Meßeinheit 9 angeschlossenen kundensei­ tigen Zusatzelementes 3 mit Energie versorgt.The transistor switch 5 is connected to the rectifier circuit 6 , in the present case a bridge rectifier. Overall, the entire interface unit 2 and the output side of the opto-coupler 4 is supplied with energy via the current / voltage source 10 of the customer-side additional element 3 connected to the measuring unit 9 .

Beim Vorliegen eines Impulses aus der Meßwerterfassung-/Ver­ arbeitungseinheit 1 schaltet der Opto-Koppler 4 durch, so daß die Transistorschaltung 5 aktiviert wird und der Stromkreis mit der Strom-/Spannungsquelle 10 geschlossen ist, so daß das Relais 8 anspricht und weitere Laststromkreise schalten kann.In the presence of a pulse from the measured value acquisition / processing unit 1 , the opto-coupler 4 switches through, so that the transistor circuit 5 is activated and the circuit with the current / voltage source 10 is closed, so that the relay 8 responds and switch further load circuits can.

Der Transistorschalter 5 kann als invertierende oder nicht­ invertierende Schaltung ausgebildet sein, so daß abhängig von sonstigen Funktionserfordernissen beim Vorliegen/Nichtvorlie­ gen eines Impulses aus der Meßwerterfassungs/Verarbeitungs­ einheit 1 ein Ansprechen/Nichtansprechen des Transistorschal­ ters 5 und damit des Relais 8 erfolgt.The transistor switch 5 can be designed as an inverting or non-inverting circuit, so that depending on other functional requirements in the presence / non-conditions of a pulse from the measured value acquisition / processing unit 1, a response / non-response of the transistor switch 5 and thus the relay 8 takes place.

Durch den Varistor 7 werden etwaige über die Ausgänge A1, A2 der Meßeinheit 9 durch die Strom-/Spannungsquelle 10 des Zu­ satzelementes 3 in die Meßeinheit 9 eingeleitete Überspannun­ gen abgefangen. Beim Auftreten von Spannungsspitzen an den Ausgängen A1, A2 verringert sich der Widerstand des Varistors 7, so daß ein Stromabfluß und damit eine Spannungsbegrenzung über den Varistor 7 erfolgt.Through the varistor 7 any overvoltages introduced over the outputs A1, A2 of the measuring unit 9 by the current / voltage source 10 of the additional element 3 into the measuring unit 9 are intercepted. When voltage peaks occur at the outputs A1, A2, the resistance of the varistor 7 decreases, so that a current drain and thus a voltage limitation takes place via the varistor 7 .

In der Zeichnungsfigur weist die Meßeinheit 9 neben der Schnittstelleneinheit 2 eine weitere Schnittstelleneinheit 2' auf, an welcher über die Eingänge E3, E4 und über die Meß­ werterfassungs-/Verarbeitungseinheit 1 etwaige weitere Infor­ mationen und Meßgrößen aus dem Stromnetz (z. B. einer weiteren Phase des Stromnetzes) in die Meßeinheit 9 eingeleitet wer­ den. Grundsätzlich entspricht der Aufbau der Schnittstellen­ einheit 2' dem Aufbau der Schnittstelleneinheit 2 und es ist ein korrespondierender Opto-Koppler 4', ein Transistorschal­ ter 5,, eine Gleichrichterschaltung 6' sowie ein Varistor 7' vorgesehen. In the drawing Figure 9, the measuring unit in addition to the interface unit 2, a further interface unit 2 ', to which on the input E3, E4 and the measured werterfassungs- / processing unit 1 any further infor mation and z variables from the power grid (. As a further phase of the power network) who initiated the measuring unit 9 . Basically, the construction of the interfaces corresponding unit 2 'to the structure of the interface unit 2 and there is a corresponding opto-coupler 4', a transistor scarf ter 5 ,, a rectifier circuit 6 'as well as a varistor 7' is provided.

Die Ausgänge A3, A4 der Schnittstelleneinheit 2' sind nun mit einem weiteren Zusatzelement 3' verbunden, welches ein kor­ respondierendes Relais 8' und eine Strom-/Spannungsquelle 10' umfaßt.The outputs A3, A4 of the interface unit 2 'are now connected to a further additional element 3 ', which comprises a cor responding relay 8 'and a current / voltage source 10 '.

Die Opto-Koppler 4, 4' können in Mehrfach-Opto-Kopplern 11 (gestrichelt gezeichnet) zusammengefaßt sein.The opto-couplers 4 , 4 'can be combined in multiple opto-couplers 11 (shown in broken lines).

Ferner können in jeder Schnittstelleneinheit 2 die Opto-Kopp­ ler 4 mit nachfolgendem Bauelement (z. B. den Transistorschal­ ter 5) zusammengefaßt werden (nicht abgebildet). Mit dem Opto-Koppler 4 können auch weitere Bauelemente, z. B. Triac-Thyristoren und Schmitt-Trigger, zusammengefaßt werden.Furthermore, in each interface unit 2, the opto-coupler 4 with the following component (for example the transistor switch 5 ) can be combined (not shown). With the opto-coupler 4 , other components such. B. triac thyristors and Schmitt triggers are summarized.

Claims (14)

1. Meßeinheit, insbesondere Elektrizitätszähler, mit einer Meßwerterfassungs- und Verarbeitungseinheit zur Erfassung und Auswertung von Meßwerten eines Stromnetzes und zur Erzeugung von Impulssignalen sowie einer Schnittstelleneinheit zur Wei­ terleitung der Impulssignale an weitere anschließbare Zu­ satzelemente (z. B. Auswerteeinheiten), dadurch gekennzeichnet, daß die Schnitt­ stelleneinheit (2) einen als diskretes Bauelement ausgebilde­ ten Opto-Koppler (4) aufweist.1.Measuring unit, in particular electricity meter, with a measured value acquisition and processing unit for acquiring and evaluating measured values of a power network and for generating pulse signals, and an interface unit for forwarding the pulse signals to other connectable additional elements (e.g. evaluation units), characterized in that that the interface unit ( 2 ) has a trained as a discrete component th opto-coupler ( 4 ). 2. Meßeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Weiter­ leitung der Impulssignale in der Schnittstelleneinheit (2) für jede Phase des Stromnetzes ein Opto-Koppler (4) vorgese­ hen ist.2. Measuring unit according to claim 1, characterized in that for forwarding the pulse signals in the interface unit ( 2 ) for each phase of the power network, an opto-coupler ( 4 ) is hen vorgese. 3. Meßeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Weiter­ leitung der Impulssignale in der Schnittstelleneinheit (2) für mindestens zwei Phasen des Stromnetzes ein Mehr­ fach-Opto-Koppler vorgesehen ist.3. Measuring unit according to claim 1 or 2, characterized in that a multiple opto-coupler is provided for forwarding the pulse signals in the interface unit ( 2 ) for at least two phases of the power network. 4. Meßeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnitt­ stelleneinheit (2) einen als diskretes Bauelement ausgebilde­ ten Transistorschalter (5) aufweist.4. Measuring unit according to one of claims 1 to 3, characterized in that the interface unit ( 2 ) has a trained as a discrete component th transistor switch ( 5 ). 5. Meßeinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge des (Mehrfach-)Opto-Koppler (4) mit den Eingängen des Transi­ storschalters (5) verbunden sind. 5. Measuring unit according to claim 4, characterized in that the outputs of the (multiple) opto-coupler ( 4 ) are connected to the inputs of the transi storschalter ( 5 ). 6. Meßeinheit nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Transi­ storschalter (5) zur Aktivierung mindestens eines Zusatzele­ ments (3) dient.6. Measuring unit according to claim 4 or 5, characterized in that the transistor switch ( 5 ) serves to activate at least one additional element ( 3 ). 7. Meßeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnitt­ stelleneinheit (2) eine als diskretes Bauelement ausgebildete Gleichrichterschaltung (6), insbesondere einen Brückengleich­ richter, aufweist.7. Measuring unit according to one of claims 1 to 6, characterized in that the interface unit ( 2 ) has a rectifier circuit ( 6 ) designed as a discrete component, in particular a bridge rectifier. 8. Meßeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnitt­ stelleneinheit (2) ein als diskretes Bauelement ausgebildetes Schutzelement, insbesondere einen Varistor (7), aufweist.8. Measuring unit according to one of claims 1 to 7, characterized in that the interface unit ( 2 ) has a protective element designed as a discrete component, in particular a varistor ( 7 ). 9. Meßeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Schnittstelleneinheiten (2') vorgesehen sind.9. Measuring unit according to one of claims 1 to 8, characterized in that further interface units ( 2 ') are provided. 10. Meßeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Schnittstelleneinheit (2) mit einer Aktivierungseinheit, insbesondere einem Relais (8), im an die Meßeinheit (9) an­ schließbaren Zusatzelement (3) verbunden sind.10. Measuring unit according to one of claims 1 to 9, characterized in that the outputs of the interface unit ( 2 ) with an activation unit, in particular a relay ( 8 ), are connected to the measuring unit ( 9 ) at closable additional element ( 3 ). 11. Meßeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Opto-Koppler (4) weitere diskrete Bauelemente umfaßt.11. Measuring unit according to one of claims 1 to 10, characterized in that the opto-coupler ( 4 ) comprises further discrete components. 12. Meßeinheit nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Opto-Koppler (4) einen Transistor-Ausgang aufweist. 12. Measuring unit according to claim 11, characterized in that the opto-coupler ( 4 ) has a transistor output. 13. Meßeinheit nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Opto-Koppler (4) einen Triac-Thyristor-Ausgang aufweist.13. Measuring unit according to claim 11, characterized in that the opto-coupler ( 4 ) has a triac thyristor output. 14. Meßeinheit nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Opto-Koppler (4) einen Schmitt-Trigger aufweist.14. Measuring unit according to claim 11, characterized in that the opto-coupler ( 4 ) has a Schmitt trigger.
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