DE2160064B2 - - Google Patents
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Description
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 einem Impulsgenerator erzeugte Impulse in einem oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Koinzi- 30 Voi warts-Rückwärts-Zähler summiert oder aus denzschaltung (5) ein Exklusiv-ODER-Gatter ist. diesem herausgezählt. Die bekannte Schaltung ist also3. Circuit arrangement according to claim 1 a pulse generator generated pulses in one or 2, characterized in that the Koinzi- 30 Voi warts down counters totaled or off circuit (5) is an exclusive OR gate. this one counted out. So the known circuit is
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 aus ähnlichen Elementen aufgebaut, unterscheidet oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtast- sich jedoch in der Arbeitsweise wesentlich von der schaltung (8) ein Flipflop (16) aufweist. Erfindung, die die Technik durch eine weitere vor-4. Circuit arrangement according to claim 1 constructed from similar elements, differentiates or 2, characterized in that the scanning differs, however, in its operation substantially from the circuit (8) has a flip-flop (16). Invention, which the technology by a further pre-
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, da- 35 teilhafte Lösung bereichert.5. Circuit arrangement according to claim 4, enriched there- 35 partial solution.
durch gekennzeichnet, daß ein Ausgang (Q) des Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispielecharacterized in that an output (Q) of the following are some exemplary embodiments
Flipflops an einen ersten Eingang eines UND- an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt Gatters (17) angeschlossen ist und daß der Ab- F i g. 1 eine Schaltungsanordnung zur MessungFlip-flops to a first input of an AND explained in more detail with reference to the drawings. It shows Gate (17) is connected and that the Ab- F i g. 1 shows a circuit arrangement for measurement
tastgenerator (10) über einen Inverter (18) mit elektrischer Energie und
einem zweiten Eingang des UND-Gatters (17) 40 Fig. 2 und 3 Schaltungsvarianten davon,
verbunden ist. In der F i g. 1 bedeuten 1 und 2 Modulatoren, dieprobe generator (10) via an inverter (18) with electrical energy and
a second input of the AND gate (17) 40 Fig. 2 and 3 circuit variants thereof,
connected is. In FIG. 1 mean 1 and 2 modulators that
je eine Impulsfolge /„ bzw. /( erzeugen. Hierbei ist das Verhältnis von Differenz zu Summe von ImpulsdauerGenerate a pulse sequence / „or / ( . Here is the ratio of the difference to the sum of the pulse duration
und Pausendauer der Spannung« bzw. dem Strom/and pause duration of the voltage «or the current /
45 proportional. Modulatoren dieser Art sind bekannt und brauchen daher hier nicht näher erläutert zu werden. Die Modulatoren 1, 2 sind an Eingänge 3,4 einer45 proportional. Modulators of this type are known and therefore do not need to be explained in more detail here. The modulators 1, 2 are one at inputs 3, 4
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung Koinzidenzschaltunig 5 angeschlossen, die hier ein zur Messung elektrischer Energie durch Produktbil- UND-Tor ist. Ein Ausgange der Koinzidenzschaldung aus Spannung und Strom mittels einer statisti- 50 tung 5 führt zu einem ersten Eingang 7 einer als sehen Koinzidenzmethode, insbesondere für einen UND-Gatter ausgebildeten Abtastschaltung 8, deren elektronischen Elektrizitätszähler. zweiter Eingang 9 an einen Abtastgenerator 10 an-The invention relates to a circuit arrangement connected to Koinzidenzschaltunig 5, which here is a for measuring electrical energy through product image AND gate. One of the outputs of the coincidence formwork from voltage and current by means of a statistic 5 leads to a first input 7 as see coincidence method, especially designed for an AND gate sampling circuit 8, their electronic electricity meter. second input 9 to a sampling generator 10
Bei einer durch die schweizerische Patentschrift geschlossen ist. Dieser erzeugt schmale Abtastimpulse 16° bekannten Schaltung dieser Art werden zwei mit der Impulsfolgefrequenz j,. Ein Ausgang 11 der Impulsfolgen, deren Impulsfrequenz oder deren Im- 55 Abtastschaltung 8 ist mit einem Vorwärtszähleingang pulsbreite mit der Spannung bzw. mit dem Strom 12 eines Impulszählers 13 verbunden. Ein Rüc'.iwärtsmoduliert ist, auf Koinzidenz geprüft. Die mittlere zähleingang 14 desselben ist über einen Untersetzer Koinzidenzdauer der beiden Signale entspricht der 15 mit dem Untersetzungsverhältnis 4:1 an den Abelektrischen Leistung. Durch Abtastung des Koinzi- tastgenerator 10 gekoppelt.When one is closed by the Swiss patent specification. This generates narrow sampling pulses 16 ° known circuit of this type are two with the pulse repetition frequency j ,. An output 11 of the pulse trains, their pulse frequency or their pulse 55 sampling circuit 8 is connected to an up-counting input pulse width with the voltage or with the current 12 of a pulse counter 13. A backward modulation is checked for coincidence. The middle counting input 14 of the same is via a coincidence duration of the two signals corresponds to 15 with the reduction ratio 4: 1 at the electrical output. Coupled by scanning the coincidence generator 10.
denzsignals mit schmalen Impulsen konstanter Im- 60 Für die Impulsdauer <5t der vom Modulator 1 erpulsfrequenz
ergibt sich eine Impulsfolge, deren zeugten Impulsfolge /„ gilt
mittlere Impulsfrequenz ein Maß für die elektrische yDenzsignals with narrow pulses of constant duration 60 For the pulse duration <5 t of the pulse frequency from the modulator 1, a pulse sequence results whose generated pulse sequence / "applies
mean pulse frequency a measure of the electrical y
Leistung darstellt. Die elektrische Energie kann durch <5i = ---■ + kx ■ u, Represents achievement. The electrical energy can be given by <5i = --- ■ + k x ■ u,
Zählen dieser Impulse ermittelt werden. 2 Counting these pulses can be determined. 2
Bei der Energiemessung in einem Wechselstrom- 65 wobei Ti die Periodendauer und Jc1 eine Konstante netz erfolgt die Summierung der Impulse mit Hilfe bedeutet. When measuring energy in an alternating current 65 where T i is the period and Jc 1 is a constant network, the impulses are added using the help.
eines Vorwärts-Rückwärts-Zählcis. Hierbei sind Analog gilt für die Impulsdauer ^2 der Impulszwei Vorzeichendetektoren vorgesehen, die d.r> Vor- folge /,·a forward-backward counter. Analogously, two sign detectors are provided for the pulse duration ^ 2 , which dr> sequence /,
■ I.■ I.
Die Wahrscheinlichkeit p, daß in einem beliebigen Betrachtungsmoment sowohl ein Impuls der Impulsfolge /„ als auch ein Impuls dsr Impulsfolge /, vorliegt, istThe probability p that at any given moment both a pulse of the pulse train / "As well as a pulse dsr pulse train /, is present, is
τ/τ /
k,-ik, -i
Das Ausgangssignal der Koinzidenzschaltung 6 wird mit der Frequenz /r abgetastet. Für die mittlere Impulshäufigkeit /m der am Ausgang 11 der Abtastschaltung 8 auftretenden Impulse giltThe output signal of the coincidence circuit 6 is sampled at the frequency / r. The following applies to the mean pulse frequency / m of the pulses occurring at the output 11 of the sampling circuit 8
2T1 2T 1
2T2 2T 2
Die Wechselkomponenten darstellenden Glieder -—,- und -J-^.- fallen bei Mitteilung über eine volle Periode der Netzfrequsnz heraus. Da aus dem Impulszähler 13 mit der Frequenz '. dauernd ImpulseThe alternating components representing elements -—, - and -J - ^ .- drop out in the case of communication over a full period of the network frequency. Since from the pulse counter 13 with the frequency '. constant impulses
herausgezählt werden, ergibt sich für die mittlere Ausgangsfrequenz fa des Impulszählers:are counted out, the result for the mean output frequency f a of the pulse counter is:
^ d. h.^ d. H.
fafr f a f r
T1-T2 T 1 -T 2
Bei u = 0 und i = 0 ist O1 = -£- und 02 = ^With u = 0 and i = 0, O 1 = - £ - and 02 = ^
die Impulspulsfolgen/„ und /, sind genau symmetrisch. Eine Unsymmetrie, die z. B. durch Temperaturoder Alterungseinflüsse der Bauelemente der Modulatoren 1, 2 auftreten kann, bewirkt unmittelbar einen Nullpunktfehler der Energiemessung. Eine Kompensation des Unsymmetriefehlers in erster Ordnung kann auf einfache Weise dadurch erfolgen, daß die Koinzidenzschaltung S sowohl die Koinzidenz der Impulse als auch die Koinzidenz der Impulslücken der beiden Impulsfolgen /„, /( feststellt. Eine Schaltungsanordnung dieser Art ist in der F i g. 2 dargestellt, die sich von der F i g. 1 nur dadurch unterscheidet, daß als Koinzidenzschaltung 5 ein Exklusiv-ODER-Gatter eingesetzt ist und der Impulszähler 15 ein Untersetzungsverhältnis von 2:1 aufweist. Die mittlere Impulsfrequenz am Vorwärtszähleingang 12 ist gegenüber der F i g. 1 doppelt so groß. Dem Rückwärtszähleingang 14 wird deshalb hier die Frequenzthe pulse trains / „and / are exactly symmetrical. An asymmetry that z. B. can occur due to temperature or aging effects of the components of the modulators 1, 2, directly causes a zero point error in the energy measurement. The first-order asymmetry error can be compensated for in a simple manner in that the coincidence circuit S determines both the coincidence of the pulses and the coincidence of the pulse gaps of the two pulse sequences / ", / ( . A circuit arrangement of this type is shown in FIG. 2, which only differs from FIG i g. 1 twice as large. The downcounting input 14 is therefore given the frequency here
Y zugeführt.Y supplied.
Wird der Symmetriefehler der Impulsfolge /,, mit E1 und derjenige der Impulsfolge /, mit ε2 bezeichnet, so giltIf the symmetry error of the pulse train / ,, is denoted by E 1 and that of the pulse train / is denoted by ε 2 , then the following applies
= Zi + ε2 + ki-i = Zi + ε 2 + ki-i
Für die mittlere Ausgangsfrequenz fa ergibt sich dannThe mean output frequency f a then results
Wenn nicht nur die Koinzidenz der Impulse, sondernIf not only the coincidence of the impulses, but
ίο auch diejenige der Impulslücken ausgewertet wird, wird also erreicht, daß nur das Produkt y^jr der Unsymmetrien der beiden Impulsfolgen /„ und /( einen Nullpunktfehler mit sich bringt. Dieser Fehler ist aberIf that of the pulse gaps is also evaluated, the result is that only the product y ^ jr of the asymmetries of the two pulse sequences / „and / ( brings about a zero point error. However, this error is
außerordentlich klein, da im allgemeinen bereits e, und ε, gegen T1 und T2 sehr klein ist.extremely small, since in general e , and ε, are already very small compared to T 1 and T 2.
Bei den Schaltungen nach den Fig. 1 und 2 müssen die Impulse des Abtastgenerators 10 schmal sein gegenüber den von den Modulatoren 1 und 2 ab-In the circuits according to FIGS. 1 and 2 the pulses of the sampling generator 10 must be narrow compared to those of the modulators 1 and 2
zo gegebenen Impulsen. Ferner muß, z.B. durch entsprechende Ausgestaltung der Abtastschaltung 8 oder des Untersetzers 15, dafür gesorgt werden, daß die an den Rückwärtszähleingang 14 gelangenden Impulse gegenüber den am Vorwärtszähleingang 12 ein-zo given impulses. Furthermore, e.g. by appropriate design of the scanning circuit 8 or of the reducer 15, it is ensured that the pulses arriving at the downward counting input 14 compared to the counting up input 12
treffenden Impulsen zeitlich verschoben sind. Nachfolgend wird an Hand der F i g. 3 gezeigt, wie die Schaltung mit einem verhältnismäßig breite Impulse erzeugenden Abtastgenerator ausgestaltet und gleichzeitig auch die zweite der erwähnten Bedingungen aufrelevant impulses are shifted in time. In the following, on the basis of FIG. 3 shown how the Circuit designed with a relatively wide pulse generating sampling generator and simultaneously also the second of the mentioned conditions
einfache Weise erfüllt werden kann.can be met easily.
In der F i g. 3 sind gleiche Teile wie in den vorangehenden Zeichnungsflguren mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet. Die Abtastschaltung 8 weist ein vom Abtastgenerator 10 getaktetes D-Flipflop 16In FIG. 3 are the same parts as in the preceding drawings with the same reference numerals designated. The sampling circuit 8 has a D flip-flop 16 clocked by the sampling generator 10
auf, dessen Q-Ausgang an einen ersten Eingang eines UND-Gatters 17 angeschlossen ist. Der Abtastgenerator 10 ist über einen Inverter 18 mit einem zweiten Eingang des UND-Gatters 17 verbunden. Der D-Eingang des Flipflops 16 ist an den Ausgang 6 der Koin- on, the Q output of which is connected to a first input of an AND gate 17. The sampling generator 10 is connected to a second input of AND gate 17 via an inverter 18. The D input of the flip-flop 16 is connected to the output 6 of the Koin-
zidenzschaltung 5 angeschlossen.cidenz circuit 5 connected.
Eine Zustandsänderung des Ausgangssignals der Koinzidenzschaltung 5 wird jeweils beim positiven Spannungssprung des nächsten Abtastimpulses des Abtastgenerators 10 auf den Q-Ausgang des FlipflopsA change in state of the output signal of the coincidence circuit 5 is always positive Voltage jump of the next sampling pulse of the sampling generator 10 to the Q output of the flip-flop
16 übertragen. Am Q-Ausgang entsteht somit ein dem Ausgangssignal der Koinzidenzschaltung entsprechendes Signal, dessen Flanken jedoch jeweils mit einer Flanke eines Abtastimpulses zusammentreffen. Bei der Abtastung dieses Signals im UND-16 transferred. A signal corresponding to the output signal of the coincidence circuit thus arises at the Q output Signal, the edges of which, however, coincide with an edge of a sampling pulse. When this signal is sampled in the AND
Gatter 17 kann daher die Breite der Abtastimpulse keinen Einfluß mehr auf das Ergebnis der Abtastung ausüben.Gate 17 can therefore no longer influence the width of the scanning pulses on the result of the scanning exercise.
Der Inverter 18 bewirkt, daß am Vorwärtszähleingang 12 ein den Impulszähler 13 weiterschaltender Spannungssprung erst bei der abfallenden Flanke der Abtastimpulse auftritt.The inverter 18 has the effect that a pulse counter 13 which advances the pulse counter 13 at the forward counting input 12 The voltage jump only occurs on the falling edge of the sampling pulses.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (2)
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