DE2250498A1

DE2250498A1 - METHOD FOR ELECTRONIC MEASUREMENT OF POWER AND ENERGY WITH DIRECT TIME ENCRYPTION OF THE MEASURED SIZES

Info

Publication number: DE2250498A1
Application number: DE19722250498
Authority: DE
Inventors: Horst Dr Ing Germer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-10-14
Filing date: 1972-10-14
Publication date: 1974-04-18

Description

Verfahren zur elektronischen Messung von Leistung und Energie mit direkter Zeitverschlüsselung der Meßgrößen.Process for the electronic measurement of power and energy with direct time coding of the measured variables.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur elektronischen Messung von Leistung und Energie, vornehmlich elektrischer Leistung und Energie, mit direkter Zeitverschlüsselung der Meßgrößen. Sie bezweckt eine Reduzierung der Meßfehler auf ein für Präzisionsmessungen zulässiges Maß und erreicht dies unter gleichzeitiger Verringerung des elektronischen Aufwandes gegenüber bekannten Verfahren. Sie erlaubt ferner eine Berücksichtigung der Transportrichtung der gemessenen Energie sowie die gleichzeitige Messung und Addition von Leistungen oder Energiemengen an mehreren Meßstellen, z. Bo in den Strängen eines Mehrphasensystems. Das Verfahren gewährleistet dabei eine sehr geringe Frequenzabhängigkeit der zu seiner Durchführung vorgesehenen Gesamtschaltung innerhalb eines relativ großen Frequenzbereichs, Das Verfahren beruht auf einer kontinuierlichen- Bildung sowie einer anschließenden Mittelung der Augenblickswerte z. B. der elektrischen Leistung p=u i über eine Bezugszeit T.The invention relates to a method for electronic measurement of power and energy, primarily electrical power and energy, with direct Time coding of the measured quantities. It aims to reduce the measurement errors a level that is permissible for precision measurements and achieves this with simultaneous Reduction of the electronic effort compared to known methods. she allows also taking into account the transport direction of the measured energy as well the simultaneous measurement and addition of powers or amounts of energy on several Measuring points, e.g. Bo in the strands of a multiphase system. The procedure ensures at the same time a very low frequency dependency of the intended for its implementation Overall circuit within a relatively large frequency range, the method is based on a continuous formation as well as a subsequent averaging of the instantaneous values z. B. the electrical power p = u i over a reference time T.

Dieser Mittelwert, d. h. die Xelektrische Wirkleistung', ist dabei durch folgenden Ausdruck bestimmt: Für die kontinuierliche Bildung des Produktes aus Spannung und Strom am Meßobjekt, also einem Verbraucher oder einem Erzeuger elektrischer Energie, sowie für die zeitliche Integration der gewonnenen Produktwerte gibt es verschiedene mechanische und--qptronische Lösungen. Bekannte mechanische Verfahren sind besonders im Dynamometer und im Ferraris-Meßwerk verwirklicht. Beide sind für eine direkte Analog-Anzeige der elektrischen Leistung geeignet. Das Ferraris-Meßwerk eignet sich darüber hinaus in Verbindung mit einem mechanischen Zählwerk zur Energiemessung. Beide Systeme bieten jedoch nicht die Möglichkeit einer frequenz- oder zeitverschlüsselten Ausgabe der Meßgröße, wie sie z.B. für eine Fernübertragung erwünscht sein kann. Die Fehlergrenze derartiger Systeme liegt bei etwa 0.1 %, so daß eine Eignung für Präzisionsmessungen nur bedingt gegeben ist. Bei Anwendung von zusätzlichen Mitteln zur Kompensation der Fehlereinflüsse steigt andererseits der kostensteigernde Aufwand erheblich an. Weitere Nachteile sind außerdem die Lageabhängigkeit der Meßwerke sowie ihre Anfälligkeit gegenüber Erschütterungen und Beschleunigungseinflüssen.This mean value, i.e. the '' active electrical power '', is determined by the following expression: For the continuous formation of the product of voltage and current on the test object, i.e. a consumer or a generator of electrical energy, as well as for the temporal integration of the product values obtained, there are various mechanical and qptronic solutions. Known mechanical processes are particularly implemented in the dynamometer and in the Ferraris measuring mechanism. Both are suitable for a direct analog display of the electrical power. The Ferraris measuring mechanism is also suitable in connection with a mechanical counter for energy measurement. However, both systems do not offer the possibility of a frequency-encoded or time-encoded output of the measured variable, as can be desired, for example, for long-distance transmission. The error limit of such systems is around 0.1%, so that they are only suitable for precision measurements to a limited extent. If additional means are used to compensate for the influences of errors, on the other hand, the cost-increasing effort increases considerably. Further disadvantages are also the position dependency of the measuring mechanisms and their susceptibility to vibrations and the effects of acceleration.

Unter den bekannten elektronischen Meßverfahren sind der Hall-Multiplikator und der Time-Division-Multiplikator hervorzuheben. Beim Hall-Multiplikator sind zwar hohe Arbeitsfrequenzen anwendbar; auch ist er in der Lage, die Energieflußrichtung richtig zu erfassen. Seine Nachteile sind jedoch im wesentlichen folgende: Nullpunkt-Unsicherheit, Nichtlinearität und Temperaturabhängigkeite Für Präzisionsmessungen bei variablen Betriebsbedingungen ist daher auch der Hall-Multiplikator nicht oder nur in Verbindung mit hohem zusätzlichen Aufwand geeignet. Außerdem erfolgt auch hier keine unmittelbare Frequenz- oder Zeitverschlüsselung.The Hall multiplier is one of the well-known electronic measuring methods and highlight the time division multiplier. When the Hall multiplier is high working frequencies can be used; he is also able to determine the direction of energy flow to grasp correctly. Its main disadvantages, however, are as follows: zero point uncertainty, Non-linearity and temperature dependencies For precision measurements on variables The Hall multiplier is therefore not or only in connection with operating conditions suitable with a lot of additional effort. In addition, there is no immediate one here either Frequency or time encryption.

Auch der Time-Division-Multiplikator gestattet unter gewissen Voraussetzungen eine vorzeichenrichtige Multiplikation und damit eine selbsttätige Berücksichtigung der Energieflußrichtung. Ein Naahteil dieses Verfahrens ist zunächst darin zu sehen, daß es keine kontinuierliche Produktbildung erlaubt, sondern an eine periodische Abtastung der Meßsignale gebunden ist. Als weitere Unzulänglichkeit ist es anzusehen, daß als Meßergebnis eine analoge Zwischengröfle als Mittelwert einer rechteckförmigen Spannung ausgegeben wird, so daß es notwendig ist, für genauere Messungen besondere Filter vorzusehen, m den unerwünschten Wechselspannungsanteil herauszusieben.The time division multiplier is also permitted under certain conditions a multiplication with the correct sign and thus an automatic consideration the direction of energy flow. A close part of this process can initially be seen in that it does not allow continuous product formation, but rather a periodic one Sampling of the measurement signals is bound. Another shortcoming is that that the measurement result is an analog intermediate value as the mean value of a rectangular one Voltage is output, so it is necessary is, for more precise Measurements to provide special filters, m the unwanted AC voltage component to sift out.

Eine Digitalisierung der Ausgangsgröße kann nur durch eine zusätzliche Verschlüsselung der Analogergebnisse erreicht werden, wodurch die Kosten für ein derartiges Meßverfahren bzw. für die erforderlichen Einrichtungen nicht unerheblich ansteigen. Das Verfahren ist außerdem nur für relativ niedrige Frequenzen der Meßgröße brauchbar.A digitization of the output variable can only be done by an additional Encryption of the analog results can be achieved, reducing the cost of a such a measuring method or for the necessary facilities is not insignificant increase. In addition, the method is only the measurable variable for relatively low frequencies useful.

Da auch andere nach dem Verfahren der direkten Multiplikation arbeitende Anordnungen kein günstigeres Gesamtergebnis auf weisen, beschreibt die Erfindung den Weg der Zweiparabel-Multiplikation. Danach läßt sich die Definitionzgleichung (1) für die Größe der elektrischen Wirkleistung mit Hilfe der mathematischen Identität: in die folgende Form bringen: Mit den Abkürzungen: uA= au + bi (4a) und uB= au - bi (4b) ergibt sich aus (3): worin UA und U3 die Effektivwerte der Wechselspannungen UA und u3 sind.Since other arrangements working according to the method of direct multiplication do not have a more favorable overall result either, the invention describes the method of two-parabola multiplication. Then the definition equation (1) for the size of the electrical active power can be calculated with the help of the mathematical identity: put in the following form: With the abbreviations: uA = au + bi (4a) and uB = au - bi (4b) results from (3): where UA and U3 are the rms values of the alternating voltages UA and u3.

Ein auf dieser Grundlage arbeitendes Meßverfahren ist im 'Thermischen Wattmeter' {iJ verwirkBchte Dieses benutzt zwei Thermoumformer, denen die mit bekannten Mitteln am Meßobjekt gebildeten Spannungen uA und uB zugeführt werden, und deren Ausgänge gegeneinander geschaltet sind. Da in den Heizwiderständen die Leistungen und in Wärme umgesetzt werden, stellen die Thermospannungen der Umformer annähernd proportionale Größen für UA2 und UB2 dar, Durchihre Gegeneinanderschaltung ergibt sich entsprechend (5) ein der gemessenen Leistung proportionaler Wert, wobei der konstante Faktor der Anordnung eineichbar ist.A measuring method working on this basis is realized in the 'thermal wattmeter' {iJBchte This uses two thermo converters to which the voltages uA and uB formed by known means on the test object are fed and whose outputs are connected to one another. Since the performance in the heating resistors and are converted into heat, the thermal voltages of the transducers represent approximately proportional values for UA2 and UB2, their mutual connection results in a value proportional to the measured power according to (5), whereby the constant factor of the arrangement can be calibrated.

Ein besonderer Vorteil des Thermischen Wattmeters sowie davon abgeleiteter Meßverfahren besteht in der weitgehenden Unabhängigkeit von der Frequenz und der Kurvenform des Meßsignals.A particular advantage of the thermal wattmeter and those derived from it Measurement method consists in the extensive independence of the frequency and the Waveform of the measurement signal.

rnfolge starker Nichtlinearitäten der verwendeten Umformer st Jedoch auch das Thermische Wattmeter für Präzisionsmessungen nicht geeignet. Insbesondere bestehen folgende Fehlerquellen: . Die Heizwiderstände sind temperaturabhängig; . I)ie Übertemperatur ist der Heizleistung nicht direkt proportional, weil die durch Konvektion und Strahlung an die Umgebung abgeleitete Wärmemenge nicht linear von der Übertemperatur abhängt; Z». c Thermospannung ist keine lineare Funktion der Übertemperatur.However, due to strong non-linearities of the converters used The thermal wattmeter is also not suitable for precision measurements. In particular the following sources of error exist:. The heating resistors are temperature dependent; . I) The overtemperature is not directly proportional to the heating output because the through The amount of heat dissipated by convection and radiation to the environment is not linear depends on the overtemperature; Z ». c Thermovoltage is not a linear function of Overtemperature.

in weiterer Nachteil des Thermischen Wattmeters ist es, daß für Fine digitale Ausgabe die in analoger Form vorliegenden Meßwerte erst durch einen gesonderten Umformer codiert oder @erschlüsselt werden müssen ist ist such bereits vorgeschlagen worden, in einer nach dem nzip des Thermischen Wattmeters arbeitenden Anordnung zur ringerung der erwähnten Nachteile und zur gleichzeitigen f@@@rung e@@@ direkten Frequenzverschlüsselung eine gere-@e Zusatz@ @ung des kälteren der beiden thermischen Umformer vorzusehen [2] . Die Zusatzheizung erfolgt dabei derart, daß von einem Regler gelieferte Impulse jeweils konstanten Energieinhaltes einem zusätzlichen Heizwiderstand zugeführt werden, der mit dem von der Differenzspannung uB (4b) gespeisten Heizwiderstand thermisch gekoppelt ist, wobei eine thermische Addition beider Heizungsanteile erfolgt. Die Frequenz der zusätzlichen Heizimpulse wird dabei durch den Regler so eingestellt, daß die Temperaturen der beiden die thermischen Umformer bildenden Widerstandskombinationen im Mittel übereinstimmen0 Diese Frequenz ist proportional der zusätzlich benötigten Heizleistung und damit ein Maß für (UA2 - UB2) bzw. gem. (5) für die zu messende Wirkleistung.Another disadvantage of the thermal wattmeter is that for Fine digital output the measured values available in analog form only through a separate one Transducers have to be coded or @ coded is already suggested in an arrangement based on the nzip of the thermal wattmeter to reduce the disadvantages mentioned and at the same time to f @@@ rung e @@@ direct Frequency encryption a regulated addition of the colder of the two thermal ones Converter to be provided [2]. The additional heating takes place in such a way that that pulses supplied by a controller each have a constant energy content additional heating resistor must be supplied, which corresponds to that of the differential voltage uB (4b) fed heating resistor is thermally coupled, a thermal Addition of both heating components takes place. The frequency of the additional heating pulses is set by the controller so that the temperatures of the two resistance combinations forming thermal transducers match on average 0 This frequency is proportional to the additionally required heating power and thus a measure for (UA2 - UB2) or according to (5) for the active power to be measured.

Das erläuterte Verfahren stellt unter den bekannten Möglichkeiten der Messung elektrischer Leistung das erste dar, bei dem eine direkte Digitalisierung - hier in Form einer Frequenzverschlüsselung - realisiert ist. Es hat aber noch den Nach° teil, daß der unvermeidliche Einfluß der beiden Widerstandskombinationen gemeinsamen9 vom Meßwert abhängigen absoluten Temperatur nicht ausgeschaltet ist. Hinzu kommt, daß bei der in [2] dargestellten Anordnung durch die dort notwendiger weise schwankende Temperatur des periodisch zusätzlich beheizten Elementes eine Temperaturgleichheit der Elemente nur unvollkommen erreichbar iStQ Aus diesem Grunde konnte der größte Fehler im Lastbereich 1:20 auch bei diesem Verfahren nicht unter 3 % gesenkt erden0 Das Verfahren ist daher für Präzisionsmessungen ebenfalls nicht geeignet0 Schließlich ist noch ein Verfahren bekannt ist 9 das ebenfalls mit zwei thermischen Umformern arbeitet0 Sie dienen in die sem Falle als Elemente für den Vergleich der Effektivwerte der Summen- bzw. Differenzspannungen Uk\ bzw. UE mit zwei Impulsfolgen konstanter Frequenz und Amplitude. Der Vergleich geschieht durch ein Umschalten der die Heizelemente speisenden und jeweils zu vergleichenden Spannungen, wobei, die Schaltzeiten in der Größenordnung der thermischen Zeitkonstante der Umformer liegen. Die Impulsbreiten der dem Vergleich dienenden Heizimpulse werden in beiden Kanälen so geregelt, daß die verglichenen Effektivwerte übereinstimmen und demnach die Schwankungen der Thermospannungen verschwinden.The explained procedure is among the known possibilities measurement of electrical power is the first to use direct digitization - here in the form of a frequency encryption - is implemented. But it still has the disadvantage that the inevitable influence of the two resistance combinations common9 absolute temperature dependent on the measured value is not switched off. In addition, in the case of the arrangement shown in [2], the there is more necessary wise fluctuating temperature of the periodically additionally heated element Temperature equality of the elements only imperfectly achievable iStQ For this reason the biggest error in the load range 1:20 could not be eliminated with this procedure either Reduced by 3% 0 The method is therefore not suitable for precision measurements either suitable0 Finally, another method is known 9 that also uses two thermal converters works0 They serve in this case as elements for the Comparison of the rms values of the total or differential voltages Uk \ or UE with two pulse trains of constant frequency and amplitude. The comparison is done through a switchover of the voltages which feed the heating elements and which are to be compared in each case, where, the switching times are in the order of magnitude of the thermal time constant the Converter lie. The pulse widths of the heating pulses used for comparison are regulated in both channels in such a way that the compared effective values match and therefore the fluctuations in the thermal voltages disappear.

Die Meßgröße ergibt sich aus dem Unterschied zweier Impulsdauern, wodurch eine unmittelbare Digitalisierung der Meßgröße ermöglicht wird.The measured variable results from the difference between two pulse durations, whereby an immediate digitization of the measured variable is made possible.

Das zuletzt genannte Verfahren läßt zwar eine Präzisionsmessung zu. Der elektronische Aufwand ist aber relativ groß, da für jeden der beiden Thermoumformer eine gesonderte Regeleinrichtung vorgesehen sein muß. Es läßt ferner, wie auch die vorher genannten Verfahren, die gleichzeitige Messung und Addition mehrerer Leistungs- oder Energiewerte verschiedener Stromkreise, z.B. der einzelnen Stränge eines Mehrphasensystems, ohne eine annähernd lineare Vervielfachung des meßtechnischen Aufwandes nicht zu.The last-mentioned method allows a precision measurement. However, the electronic effort is relatively large, as it is necessary for each of the two thermal converters a separate control device must be provided. It also leaves, as well as the previously mentioned methods, the simultaneous measurement and addition of several power or energy values of different circuits, e.g. the individual strings of a multi-phase system, without an approximately linear multiplication of the measurement effort.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat daher die Aufgabe, zur Gewährleistung einer stabilen Präzisionsmessung und einer einfachen direkten Digitalisierung der Meßgröße die bei bekannten Verfahren noch bestehenden Fehlerquellen unter gleichzeitiger erheblicher Verringerung des meßtechnischen Aufwandes auszuschalten und zusätzlich die Möglichkeit einer gleichzeitigen Messung und Addition von Leistung und Energie an mehreren voneinander unabhängigen Meßstellen zu schaffen.The method according to the invention therefore has the task of ensuring a stable precision measurement and a simple direct digitization of the Measured variable the sources of error that still exist in known methods while at the same time to switch off a considerable reduction in the cost of metrology and additionally the possibility of a simultaneous measurement and addition of power and energy to create at several independent measuring points.

Es löst diese Aufgabe, z.B. im Falle einer elektrischen Leistungs- bzw. Energiemessung, im wesentlichen dadurch, daß es zur Bildung der Differenz der Effektivwert-quadrate der Spannungen uA und uB ledigl~ich einen Thermoumformer sowie @@@ noch einen Regelkreis vorsieht und die von diesen Spanengen abhängigen Heizleistungen dem Heizwiderstand des Ummers @@ takgesteuerten Zeitmultiplexbetrieb abwechselnd eine@ Umschaitfrequen zuführt, deren Periodendauer in Gro. nor nung @@r thermischen Zeitkonstante des Umformers gt, @@ @@ @@ die Zuführung einer Zusatz-Heizleistung im Multiplex-Verfahren, die so bemessen ist, daß die in beiden Periodenhälften zugeführten Energiemengen übereinstimmen, wodurch mit der Schaltfrequenz korrelierte Temperaturschwankungen verschwinden. Die Zuführung der Zusatz-Heizleistung geschieht dabei dadurch, daß die zuvor erwähnte Leistungszufuhr periodisch unterbrochen wird mit einer Frequenz, deren Periodendauer wesentlich kleiner ist als die thermische Zeitkonstante des Umformers, und daß in die entstehenden Lücken Impulse definierter Höhe eingefügt werden, deren Dauer der jeweiligen Zusatz-Heizleistung proportional ist.It solves this task, e.g. in the case of an electrical power or energy measurement, essentially in that it is used to form the difference between the RMS squares of the voltages uA and uB only use a thermal transducer as well @@@ still provides a control circuit and the heating outputs dependent on these voltages the heating resistor of the Ummer @@ clock-controlled time division multiplex operation alternately a @ Umschaitfrequen supplies, the period duration in Gro. nor nung @@ r thermal Time constant of the converter gt, @@ @@ @@ the supply of additional heating power in the Multiplex method, which is dimensioned so that the supplied in both halves of the period Energy quantities match, as a result of which temperature fluctuations correlated with the switching frequency disappear. The supply of the additional heating power is done in that the aforementioned power supply is periodically interrupted at a frequency, whose period is significantly shorter than the thermal time constant of the Converter, and that inserted into the resulting gaps pulses of a defined height whose duration is proportional to the respective additional heating output.

Der thermische Umformer erfüllt also im vorliegenden Fall.The thermal converter thus fulfills in the present case.

gleichzeitig zwei Aufgaben: er bewirkt einerseits eine Addim tion der von der Meßstelle und von dem Regler gelieferten Leistungen im Multiplexbetrieb und andererseits, ebenfalls im Multiplexbetrieb, einen Vergleich der Gesamtleistungen in beiden Kanälen. Die Leistungsaddition erfolgt dabei-im Gegensatz zu einer Anordnung mit zwei thermisch gekoppelten Heizern - streng linear, da beide Leistungsanteile im glei chen Heizwiderstand und unter exakt gleichen Bedingungen umgesetzt werden.two tasks at the same time: on the one hand, it causes an addition the power delivered by the measuring point and the controller in multiplex mode and on the other hand, also in multiplex mode, a comparison of the overall performance in both channels. The performance is added - in contrast to an arrangement with two thermally coupled heaters - strictly linear, as both power components implemented in the same heating resistor and under exactly the same conditions.

Ein weiteres bemerkenswertes Lösungsmerkmal besteht darin, daß die Impulse der Zusatz-Heizleistung je nach der sich aus der Transportrichtung der zu messenden Leistung ergebenden Größenrelation zwischen UA und UB entweder nur in der ersten oder nur in der zweiten Halbperiode der Umschaltung zwischen uA und uB der von der entsprechenden Eingangsspannung bestimmten Heizleistung überlagert werden.Another notable feature of the solution is that the Pulses of additional heating power depending on the direction of transport of the to measuring performance resulting size relation between UA and UB either only in the first or only in the second half period of switching between uA and uB the heating power determined by the corresponding input voltage are superimposed.

Die gleichzeitige Messung mehrerer Leistungs- oder Energiebeträge an verschiedenen Meßstellen, beispielsweise in den Strängen eines Mehrphasensystemsg sowie ihre direkte Addition erfolgt erfindungsgemäß in einfacher Weise dadurch, daß die Neßspannungen ( z. B. uA1, UA2, UA3 bzw. B UB2, uB3) der einzelnenStränge ebenfalls im Multiplexbetrieb jeweils abwechselnd den beiden Halbperioden der Umschaltfrequenz zugeordnet werden. Dabei ist Vorsorge zu treffen, daß die obigen Meßspannungen durch eine zuaätzliche Umschaltvorrichtung in zyklischer Aufeinanderfolge auf die ihnen jeweils zugeordnete Halbperiode verteilt werden.The simultaneous measurement of several amounts of power or energy at different measuring points, for example in the strands of a multi-phase system as well as their direct addition takes place according to the invention in a simple manner by that the measuring voltages (e.g. uA1, UA2, UA3 or B UB2, uB3) of the individual strands also in multiplex mode, alternating between the two half-periods the Switching frequency can be assigned. Care must be taken that the above Measurement voltages by an additional switching device in cyclical succession be distributed over the half-period assigned to them.

Ein weiterer Vorteil einer erfindungsgemäßen Anordnung gegenüber dem dargestellten Stand der Technik besteht darin, daß die Summen- und Differenzspannungen uA bzw. u3 nicht mehr gleichzeitig benötigt werden, also auch nicht mehr gleichzeitig erzeugt zu werden brauchen, sondern daß sie nur noch abwechselnd verfügbar sein müssen. Dadurch lassen sich unter gewissen Voraussetzungen die an sich bekannten Netzwerke oder Schaltungen zur Erzeugung dieser Spannungen erheblich vereinfachen. Wie weiter unten im einzelnen dargelegt wird, wird ein solches Netzwerk in einigen Sonderfällen gänzlich überflüssig.Another advantage of an arrangement according to the invention over the The prior art shown is that the sum and difference voltages uA or u3 are no longer required at the same time, i.e. no longer at the same time need to be generated, but that they are only available alternately have to. In this way, under certain conditions, the known Significantly simplify networks or circuits used to generate these voltages. As will be detailed below, such a network is used in some Special cases completely superfluous.

Das erfindungsgemäße Verfahren führt damit zu einer gegenfi über dem Bekannten sehr vereinfachten Elektronik. Es vereint jedoch die Vorteile der beiden zuvor beschriebenen Verfahren und ermöglicht eine Präzisionsmessung von Leistung und Energie.The method according to the invention thus leads to an opposite to the Known very simplified electronics. However, it combines the advantages of the two previously described method and enables a precision measurement of power and energy.

Dabei ist es weitgehend unabhängig von der Frequenz und der Kurvenform des Meßsignals sowie von der Alterung des Thermoumformers und dessen Temperaturverhalten. Das Verfahren gestattet außerdem ohne wesentlichen Mehraufwand diO: gleichzeitige Messung und Addition von Leistungen und Energiemengen an verschiedenen Meßstellen.It is largely independent of the frequency and the shape of the curve of the measurement signal as well as the aging of the thermo converter and its temperature behavior. The method also allows diO: simultaneous without significant additional effort Measurement and addition of powers and amounts of energy at different measuring points.

Die Erfindung stellt demnach ein Verfahren zur elektronischen Messung von Leistung und Energie mit direkter ZeitverSchlü4 selung der Meßgröße in einem Zweiparabel-Multiplizierer dar, in dem, beispielsweise aus Strom und Spannung am/MeßobJOki, eine Summen- und eine Differenzspannung erzeugt und diese einer Vorrichtung zur thermoelektrischen Umformung zugeführt werden, welche mit einer Regelvorrichtung in Wechselwirkun! steht, an deren Ausgang der zu messenden Leistung proportionale Zeitintervalle entstehen. Sie ist vorwiegend dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur thermoelektrischen Umformung der Summenspannung uA und der Differenzspannung uB sowie die Regelvorrichtung im wesentlichen aus nur einem thermischen Umformer (z. B. einem Thermoumformer) bzw0 aus nur einem Regler bestehen, und daß von den Spannungen UA und u3 abhängige Heizleistungen dem Heizwiderstand des thermischen Umformers im taktgesteuerten Multiplexbetrieb abwechselnd mit einer Umschaltfrequenz zugeführt werden, deren Periodendauer in der Größenordnung der thermischen Zeitkonstante des thermischen Umformers liegt. Die Erfindung ist weiterhin gekennzeichnet durch eine periodische Unterbrechung der zuvor erwähnten Leistungszufuhr mit einer Frequenz, deren zugehörige Periodendauer wesentlich kleiner ist als die thermische Zeitkonstante des theriiiischen Umformers, sowie dadurch, daß in mindestens einen Teil der so entstehenden Lücken Leistungsimpulse definierter Amplitude eingefügt werden, deren Dauer durch den Regler jeweils so bemessen wird, daß die in beiden Periodenhälften insgesamt zugeführten Energiemengen übereinstimmen und dadurch mit der Schaltfrequenz korrelierte Temperaturschwankungen ausgeregelt werden.The invention accordingly provides a method for electronic measurement of power and energy with direct time coding of the measured variable in one Two-parabola multiplier, in which, for example, from current and voltage at / MeßobJOki, a sum and a difference voltage generated and this to a device thermoelectric conversion are supplied, which with a control device in interaction! at the output of which is proportional to the power to be measured Time intervals arise. It is predominantly by it marked, that the device for thermoelectric conversion of the sum voltage uA and the Differential voltage uB and the control device essentially consist of only one thermal Converter (e.g. a thermal converter) or 0 consist of only one controller, and that the heating power dependent on the voltages UA and u3 the heating resistance of the thermal Converter in clock-controlled multiplex mode alternating with a switching frequency are supplied whose period duration is in the order of magnitude of the thermal time constant of the thermal converter. The invention is further characterized by a periodic interruption of the aforementioned power supply with a frequency, whose associated period is significantly shorter than the thermal time constant of the thermal converter, as well as the fact that in at least a part of the so resulting gaps power pulses of defined amplitude are inserted, whose Duration is measured by the controller in such a way that the two halves of the period total amounts of energy supplied match and thus with the switching frequency Correlated temperature fluctuations are regulated.

Gemäß der Erfindung kann außerdem vorgesehen sein, daß Zusatz-Heizimpulse in Abhängigkeit von der Transportrichtung der gemessenen Leistung jeweils nur in derjenigen Halbperiode der Umschaltfrequenz einschaltbar sind, die der kleineren der beiden Spannungen (UA, Ug) entspricht0 Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Regeleinrichtung nach Maßgabe eines phasenempfindlichen Temperaturvergleichs nur den einen oder den anderen von zwei möglichen Schaltimpulsen ausgibt, die auf zwei verschiedene Schalter der Multiplexschaltung einwirken und so die Zuordnung der Zusatz-Heizimpulse zu einer der Halbperioden der Umschaltfrequenz bestimmen.According to the invention it can also be provided that additional heating pulses depending on the direction of transport of the measured power only in that half-cycle of the switching frequency can be switched on, those of the smaller of the two voltages (UA, Ug) corresponds to 0 This is achieved according to the invention by that the control device according to a phase-sensitive temperature comparison only outputs one or the other of two possible switching impulses that are on two different switches of the multiplex circuit act and so the assignment determine the additional heating pulses for one of the half-periods of the switching frequency.

Weitere Einzelmerkmale sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnungen erläutert und in den Unteransprüchen definiert.Further individual features are based on the following description of the drawings and defined in the subclaims.

Die Zeichnungen stellen folgendes dar: Fig. 1 eine für das Meßverfahren geeignete elektronische Anordnung als Blockschaltung; Fig. 2a eine Darstellung der Heizimpulse im Strom-Zeitdiagramm, ohne die Anwendung einer geregelten Zusatzheizung; Fig. 2b ein Diagramm der Thermospannung bei Beheizung eines Thermoumformers mit den Heizimpulsen gemäß Fig. 2a; Fig. 3 ein Beispiel des zeitlichen Verlaufs der Heizstromimpulse gemäß Fig. 2a in Verbindung mit den Zusatz-Heizimpulsen; Fig. 4 eine beispielsweise Auslegung der Multiplexschaltung in Verbindung mit einem Thermoumformer; Fig. 5 eine beispielsweise Ausführung der Regelschaltung in Verbindung mit einem Thermoumformer und Schalteinheiten der Multiplexschaltung; Fig. 6 eine beispielsweise Blockschaltung für die Führung der Takt- und Steuerimpulse; Fig. 7 den prinzipiellen Aufbau einer Schaltung, die zur abwechselnden Bildung der Summen- und der Differenzspannung geeignet ist; Fig. 8 für einen Sonderfall die zeitlichen Verläufe zweier zu multiplizierender Eingangsspannungen, sowie den zeitlichen Heizstromverlauf; Fig. 9 eine beispielsweise Eingangs schaltung für das Verfahren zur Messung und Addition mehrerer Leistungen in verschiedenen Stromkreisen; Fig.10 ein Strom-Zeitdiagramm zur Veranschaulichung der Heizstromimpulse in den Halbperioden der Umschaltfrequenz bei der Messung und Addition mehrerer Leistungs- und Energiebeträge verschiedener Stromkreise.The drawings show the following: Fig. 1 shows one for the measuring method suitable electronic arrangement as a block circuit; 2a shows an illustration of the Heating impulses in the current-time diagram, without the use of a regulated additional heating; Fig. 2b is a diagram of the thermal voltage when heating a thermal converter with the heating pulses according to FIG. 2a; Fig. 3 shows an example of the time course of Heating current pulses according to FIG. 2a in connection with the additional heating pulses; Fig. 4 an example of the design of the multiplex circuit in connection with a thermal converter; 5 shows an exemplary embodiment of the control circuit in connection with a Thermal converters and switching units of the multiplex circuit; Fig. 6 shows an example Block circuit for guiding the clock and control pulses; Fig. 7 shows the principle Construction of a circuit that alternates between the sum and difference voltages suitable is; 8, for a special case, the time courses of two to be multiplied Input voltages, as well as the heating current curve over time; Fig. 9 shows an example Input circuit for the process of measuring and adding several powers in different circuits; 10 shows a current-time diagram for illustration the heating current pulses in the half-periods of the switching frequency when measuring and Addition of several power and energy amounts from different circuits.

In der Fig. 1 ist als Beispiel zur Durchf2hrung des esfindungsgemäßen Verfahrens eine Schaltung mit den wesentlichen für die Funktion der Anordnung erforderlichen Elementen als Blockschaltung dargestellt, Im Falle der elektrischen Leistungsmessung werden die Summen- bzw. Differenzspannungen uA bzw. uB in bekannter Weise, z.B. in einer geeigneten, in Fig. 1 angedeuteten Bruckenschaltung, aus dem Laststrom i und der Lastspannung u am Leistungsverbraucher R@ oder @erzeuger gewonnen. Da beide Spannungen durch den Meßvorgang nicht belastet werden dürfen, um Verfalschungen der Meßgröße zu vermeiden, sind den Spannungseingängen für und u3 Spanungs-Stromwandler 11 und 12 mit entsprechend hohen Eingangswid.erständen und hochohmigen Stromausgängen nåchgeschaltext, deren Ströme iA und iB den Eingangsspannungen proporsind und dem Heizwiderstand Rh des im Beispiel verwendeten Thermoumformers 15 über die Multiplexschaltung 14 zugefuhrt werden. In entsprechender Weiske wird auch ein konst@@ber Strom To an die Multiplexschaltung geführt, der der Zusatzbeheizung des Thermoumformers dient.In Fig. 1 is an example of the implementation of the invention Process a circuit with the essentials required for the function of the arrangement Elements shown as a block circuit, in the case of electrical power measurement the sum or difference voltages uA or uB are calculated in a known manner, e.g. in a suitable bridge circuit indicated in FIG. 1, from the load current i and the load voltage u at the power consumer R @ or @generator. There Both voltages must not be loaded by the measuring process in order to avoid falsifications The voltage inputs for and u3 voltage current transformers are to be avoided 11 and 12 with correspondingly high input resistance and high-resistance current outputs according to the text, whose currents iA and iB are proportional to the input voltages and the Heating resistor Rh of the thermal converter 15 used in the example via the multiplex circuit 14 are fed. In a corresponding manner, a const @@ about Strom To to the multiplex circuit, which is used for the additional heating of the thermal converter.

Wie aus Fig. 1 weiter hervorgcht, sind zwei weitere Eingänge der Multiplexschaltung mit den Ausgängen einer Regelschaltung 17 verbunden. Wie im folgenden noch im einzelnen, erläutert, bestimmen" die über diese Verbindungen an die Multiplexschaltung gelangenden Impulse C1 oder C2 die Einschaltung, die Zeitdauer und die Zuordnung der Zusatz-Heizimpulse zur ersten oder zweiten Halbperiode der Umschaltfrequenz. Zwei weitere Eingänge der Multiplexschaltung sind mit einem Frequenzteiler 191, 192 verbunden, der aus einer in einem Generator 18 erzeugten hochfrequenten Impulsfolge Po Taktimpulse B1 und B2 zur Steuerung der Multiplexschaltung ableitet.As can also be seen from FIG. 1, there are two further inputs of the multiplex circuit connected to the outputs of a control circuit 17. As in the following in detail, explained, "determine" those that reach the multiplex circuit via these connections Impulse C1 or C2 the activation, the duration and the assignment of the additional heating impulses for the first or second half cycle of the switching frequency. Two more entrances of the multiplex circuit are connected to a frequency divider 191, 192, which consists of a high-frequency pulse train Po clock pulses generated in a generator 18 B1 and B2 for controlling the multiplex circuit is derived.

Fig. 2a zeigt in einem Strom-Zeitdiagramm die prinzipielle zeitliche Impulsfolge am Verlauf des Heizstromes ih des Thermoumformers 15 ohne die anwendung einer geregelten Zusatzheizung. Die Zeiten T2 und T1 entsprechen den zu Fig. 1 erwähnten Taktimpulsen B2 und B1 und stehen in einem ganzzahligen Verhältnis n zueinander. Im gezeigten Beispiel ist dieses Verhältnis der Übersichtlichkeit halber mit n=6 angenommen worden. In der Praxis jedoch ist es von Vorteil, dieses Verhältnis wesentlich größer, z.B. n=100 zu wählen.Fig. 2a shows in a current-time diagram, the principal time Pulse sequence on the course of the heating current ih of the thermal converter 15 without the application a regulated additional heating. The times T2 and T1 correspond to those mentioned for FIG Clock pulses B2 and B1 and are in an integer relationship n to each other. In the example shown, this ratio is for clarity half have been assumed with n = 6. In practice, however, it is advantageous to do so Ratio much larger, e.g. to choose n = 100.

Die Zeiten sind so bemessen, daß T2 in der Größenordnung der thermischen Zeitkonstante des Thermoumformers liegt, T1 jedoch wesentlich kleiner ist als diese. Demzufolge kann die in Fig. 2b dargestellte Thermospannung ugh wohl der langsameren Umschaltung zwischen der Impuls gruppe ihA und der Gruppe ihB mit der Frequenz 1/T2, nicht aber der schnelleren Modulation mit der Frequenz 1/T1 der Impuls folge selbst folgen.The times are dimensioned so that T2 is in the order of magnitude of the thermal Time constant of the thermal converter is, however, T1 is much smaller than this. As a result, the thermal voltage shown in FIG. 2b may well be the slower one Switching between the pulse group ihA and the group ihB with the frequency 1 / T2, but not the faster modulation with the frequency 1 / T1 the impulse itself follows follow.

(Der im Diagramm angegebene Strom ih ist abwechselnd den Eingangsspannungen uA und u3 proportional; daher sind die Augenblickswerte des Stromes im Heizwiderstand Rh mit ihA und ihB bezeichnet worden).(The current ih indicated in the diagram is alternating with the input voltages uA and u3 proportional; therefore the instantaneous values of the current are in the heating resistor Rh has been designated with ihA and ihB).

Somit schwankt also die Thermospannung zwischen einem oberen Wert u1, der von UA² abhängt, und einem unteren Wert u2, der von UB² bestimmt wird. Ist UA²=UB², so verschwindet die Modulation der Thermospannung UTh.Thus the thermal voltage fluctuates between an upper value u1, which depends on UA², and a lower value u2, which is determined by UB². is UA² = UB², the modulation of the thermal voltage UTh disappears.

In Fig. 3 ist nun - wieder anhand eines Heizstromverlaufs mit einem Zeitverhältnis n=6 - dargestellt, wie durch Ausregelung der Schwankungen der Thermospannung eine direkte Zeitverschlüsselung des Wertes (UA2 - UB2) möglich ist.In Fig. 3 is now - again using a heating current curve with a Time ratio n = 6 - shown as by regulating the fluctuations in the thermal voltage a direct time encryption of the value (UA2 - UB2) is possible.

Qualitativ geschieht dies im dargestellten Fall dadurch, daß in der zweiten Periodenhälfte T2/2, in der infolge des niedrigeren Heizstromes IhB die kleinere Thermospannung entstehen würde, eine Zusatzheizung mit dem konstanten Strom 10 erfolgt.Qualitatively, this happens in the case shown in that in the second half of the period T2 / 2, in which due to the lower heating current IhB the smaller thermal voltage would arise, an additional heating with the constant current 10 takes place.

Dieser wird durch den Regler 17 über die Multiplexschaltung 14 so dosiert, daß die Schwankungen der Thermospannung verschwinden, daß also die Effektivwerte der Heizströme in beiden Periodenhälften Ts/2 übereinstimmen. Zu diesem Zwecke wird in der zweiten Peo nhälfte T2/2 der Thermoumformer während jeder. ersten Perwodenhälfte von T1 für eine Zeit .T1/2 durch den Strom ihB geheizt und unmittelbar anschließend, innerhalb der zweiten Periodenhälfte von T1, durch den Normalstrom 10 jedoch nur für eine Zeit #B, die von dem auf die Multiplexschaltung einwirkenden Impuls C1 bestimmt wird. Die Zeit ist dabei proportional der zusätzlich benötigten Heizleistung und somit ein Maß für die Differenz der Effektivwert-Quadrate IhA2 - IhB2)(UA2 - UB2) Für den Fall, daß [UB] größer wird als [UA], also bei Umkehr der Transportrichtung der zu messenden Leistung, sorgt die noch näher zu erläuternde Regeleinrichtung 17 (Fig. 1) dafür, daß die Stromimpulse der Zusatzheizung 10 nicht in der zweiten Hälfte der Umschaltperiode T2, sondern in der ersten, jeweils auf die Heizimpulse ihA folgend, auftreten.This is so by the controller 17 via the multiplex circuit 14 dosed so that the fluctuations in the thermal voltage disappear, so that the effective values of the heating currents in both halves of the period Ts / 2 match. To this end, will in the second half of T2 / 2 the thermostat during each. first half of the perwoden from T1 for a time .T1 / 2 heated by the current ihB and immediately thereafter, within the second half of the period of T1, through the normal current 10 However only for a time #B, that of the pulse acting on the multiplex circuit C1 is determined. The time is proportional to the additional heating power required and thus a measure of the difference between the effective value squares IhA2 - IhB2) (UA2 - UB2) In the event that [UB] is greater than [UA], i.e. when the transport direction is reversed the power to be measured is provided by the control device to be explained in more detail 17 (Fig. 1) that the current pulses of the auxiliary heater 10 are not in the second Half of the switchover period T2, but in the first one, in each case on the heating pulses ihA following.

Die Impulsdauer TA wird dabei in analoger Weise durch den Impuls C2 des Regelkreises 17 bestimmt.The pulse duration TA is determined in an analogous manner by the pulse C2 of the control circuit 17 is determined.

Zur quantitativen Betrachtung der Zusammenhänge ist davon auszugehen, daß die umgesetzten Energiemengen in beiden Periodenhälften der Umschaltfrequenz gleich groß sind: Daraus folgt mit n = T2/T1: Mit den Übertragungsfaktoren der Spannungs-Stromwandler 1 und 12: kA = iA/uA und kB = iB/uB folgt aus bzw. mit kA = k3 = Ist - entgegen der Darstellung in Fig. 2a - [UB]> [UA] , so läßt sich, wie bereits erwähnt, durch schaltungstechnische Maßnahmen dafür Sorge tragen, daß die zusätzlichen Heizimpulsen der ersten Periodenhälfte liegen. Aus der Lage der Impulse ergibt sich somit das Vorzeichen von (UA2 - U32) bzw. gemäß (5) die Flußrichtung der zu messenden Leistung.For a quantitative consideration of the relationships, it must be assumed that the amounts of energy converted are the same in both halves of the switching frequency: From this it follows with n = T2 / T1: With the transfer factors of voltage-current transformers 1 and 12: kA = iA / uA and kB = iB / uB follows from or with kA = k3 = If - contrary to the illustration in FIG. 2a - [UB]> [UA], then, as already mentioned, circuitry measures can be used to ensure that the additional heating pulses are in the first half of the period. The sign of (UA2 - U32) or, according to (5), the direction of flow of the to be measured results from the position of the pulses Power.

Durch ein Tor, das jeweils während der Zeiten r (also A oder ft3) geöffnet ist, lassen sich hochfrequente Impulse P0 der Frequenz fH auf einen Zähler schalten, für deren Gesamtzahl Z während einer Periode T2 gilt: Wird die Gleichung (9) in (10) eingesetzt, so ergibt sich: woraus schließlich mit (5) wird: Die Zähleranzeige ist also direkt proportional der zu messenden Leistung P. Wird die Schaltzeit T2 durch die Frequenzteiler 191 und 192 mit dem gesamten Teilerverhältnis m=fT2 aus der Periodendauer der Zählimpulse abgeleitet, so wird aus (12): Da m fehlerfrei ist, ist der Proportionalitätsfaktor nur von den Größen a und b (gem. (4)), k und 10 abhängig. Alle vier Größen lassen sich mit großer Präzision darstellen, so daß eine hohe Linearität gewährleistet ist. Insbesondere ist die Anzeige unabhängig von den Temperatur- und Alterungseigenschaften des Thermoumformers. Aus diesem Grunde ist es auch ohne Einbuße an Meßgenauigkeit möglich, den Thermoumformer z.B.A gate that is open during times r (i.e. A or ft3) can be used to switch high-frequency pulses P0 of frequency fH to a counter, the total number of which Z during a period T2 applies: If equation (9) is inserted into (10), the result is: from which finally with (5) becomes: The meter display is therefore directly proportional to the power to be measured P. If the switching time T2 is derived from the period duration of the counting pulses by the frequency dividers 191 and 192 with the total division ratio m = fT2, then from (12): Since m is error-free, the proportionality factor only depends on the quantities a and b (according to (4)), k and 10. All four sizes can be represented with great precision, so that a high level of linearity is guaranteed. In particular, the display is independent of the temperature and aging properties of the thermal converter. For this reason, it is also possible to use the thermal converter, for example, without any loss of measurement accuracy

durch einen Thermistor zu ersetzen.to be replaced by a thermistor.

Die als Beispiel in Fig. 4 gezeigte Multiplexschaltung 14 ist zur Erzeugung des in Fig. 3 dargestellten Stromverlaufs geeignet. Sie besteht im wesentlichen aus fünf steuerbaren Umschaltern S1 bis S5. Wie schon zu Fig0 1 erläutert, werden der Schaltung die Ausgangsströme ; iB der Spannungs-Stromwandler 11 und 12 sowie der Strom 10 zugeführt. Um die Funktion der Schaltung leichter übersehen zu können, sind die Schaltzeitpunkte in Fig. 3 jeweils mit den Nummern derjenigen Schalterstellungen in Fig. 4 gekennzeichnet, die zu den jeweiligen Zeitpunkten eingenommen werden. Aus dem Stromdiagramm können daher zu jedem Taktzeitpunkt die gerade gültigen Stellungen der Schalter in Fig0 4 abgelesen werden.The multiplex circuit 14 shown as an example in Fig. 4 is for Generation of the current curve shown in FIG. 3 is suitable. It essentially consists from five controllable changeover switches S1 to S5. As already explained to Fig0 1, are the circuit the output currents; iB the voltage-current converter 11 and 12 and the stream 10 is supplied. In order to be able to overlook the function of the circuit more easily, are the switching times in Fig. 3 with the numbers of those switch positions in Fig. 4, which are taken at the respective times. The currently valid positions can therefore be obtained from the current diagram at each cycle time the switch in Fig0 4 can be read.

In der gezeichneten Stellung der Schalter fließt der Strom iA durch den Heizwiderstand Rh des Thermoumfprmers 15. Nach der Zeit T1/2 schaltet S2 (synchron mit S3) in die Stellung 3, wodurch der Thermoumformer kurzgeschlossen wird. Das Spiel wiederholt sich im dargestellten Beispiel (n=6) dreimal, Danach, also nach Ablauf der Zeit T2/2 schaltet S1 in die Stellung 1 und S3 in die Stellung 4, wodurch nun der Strom iB durch den Heizwiderstand Rh des Thermoumformers geleitet wird. Wiederum nach Ablauf der Zeit2 schaltet S3 nach 5, und gleichzeitig wird S5 durch einen Ausgangsimpuls Cl der Regeleinrichtung 17 umgeschaltet, so daß nunmehr der Strom 1 den Thermoumformer durchfließt und die Zusatzheizung be--o wirkt, Am Ende des Impulses C1, also nach Ablauf der Zeit schaltet S5 wieder nach 7 zurück, wodurch der Thermoumformer bis zum Ablauf der Zeit T1 wieder kurzgeschlossen wird0 Auch dieser Schaltvorgang wiederholt sich im Beispiel dreimal bis zum Ablauf der Zeit T2.In the illustrated position of the switch, the current generally flows through the heating resistor Rh of the thermal converter 15. After the time T1 / 2, S2 switches (synchron with S3) to position 3, which short-circuits the thermostat. That The game is repeated three times in the example shown (n = 6), then after The expiry of time T2 / 2 switches S1 to position 1 and S3 to position 4, whereby now the current iB is passed through the heating resistor Rh of the thermal converter. Again after the expiry of time 2, S3 switches to 5, and at the same time S5 is through an output pulse Cl of the control device 17 switched so that now the Current 1 flows through the thermo converter and the additional heating takes effect, at the end of the pulse C1, i.e. after the time has elapsed, S5 switches back to 7, whereby the thermal converter is short-circuited again until time T1 has elapsed 0 Also this switching process is repeated three times in the example until the time has elapsed T2.

Der Schalter S4 ist im beschriebenen Schaltbeispiel ohne Funktion.Er tritt anstelle von S5 in Tätigkeit, wenn IUBl>lUAt wird, und schaltet dann beim Auftreten der Impulse C2 in seiner Stellung 8 Zusatz-Heizimpulse der Dauer tA auf den Thermoumformer.The switch S4 has no function in the switching example described takes place instead of S5 when IUBl> lUAt, and then switches at Occurrence of the impulses C2 in its position 8 additional heating impulses of duration tA the thermal converter.

Der Schalter S1 wird, wie bereits zu Fig. 1 angedeutet, von Taktimpulsen B2 des Frequenzteilers 192 mit der Frequenz 1/T2 periodisch geschaltet. Die ebenfalls periodische und synchrone Umschaltung der Schalter S2 und S3 erfolgt durch Taktimpulse B1 mit der Frequenz 1/T1, die der Frequenzteiler 191 liefert.As already indicated in relation to FIG. 1, the switch S1 is controlled by clock pulses B2 of the frequency divider 192 is switched periodically at the frequency 1 / T2. That too periodic and synchronous switching of switches S2 and S3 is carried out by clock pulses B1 with the frequency 1 / T1, which the frequency divider 191 supplies.

Um zu verhindern, daß die Stromquellen in denjenigen Zeiten leerlaufen, in denen ihre jeweiligen Ströme iA ig> Io nicht benötigt werden, ist es zweckmäßig, die jeweils nicht benötigten Stromquellen auf Ersatzwiderstände arbeiten zu lassen.To prevent the power sources from running empty during those times in which their respective currents are generally not required, it is advisable to to let the power sources not required in each case work on equivalent resistors.

Diese werden in vorteilhafter Weise bemessen, daß die die Stromquellen belastenden Widerstände in den jeweiligen aktiven und passiven Phasen übereinstimmen, wodurch jede dynamische Belastung der Stromquellen durch den Schaltbetrieb vermieden wird0 Wegen ihres Zeitverhaltens eignen sich für die in Fig0 4 gezeigte Multiplexschaltung mechanische Schalter nicht. In Verbindung mit der schon erwähnten Wandlung der Eingangsspannungen in proportionale Ströme eignen sich dagegen Feldeffekt-Transistoren, weil in diesem Fall ihre Durchlaßwiderstände nicht von Bedeutung und ihre Sperrwiderstände in jedem Fall ausreichend groß sind, so daß durch Leckströme bedingte Fehler vernachlässigt werden können0 Fig. 5 zeigt das Blockschema einer für das erfindungsgemäße Meßverfahren geeigneten Regeleinrichtung 17 in Verbindung mit dem Thermoumformer 15 und dem Schalter S1 der Multiplexschaltung 14. Die Arbeitsweise ist folgende: Im abgeglichenen Zustand der Meßanordnung, also beispielsweise gemäß Fig. 3 bei UA1>tUBj und Zusatz-Heizimpulsen in der zweiten Periodenhälfte T2/2 sowie bei gleichen Gesamt-Heizleistungen in beiden Halbperioden, ist die Thermospannung uTh eine Gleichspannung. Der Verstärker 21 erhält in diesem Fall über den Kondensator 20 kein Eingangssignal und liefert über den als gesteuervten Gleichrichter wirkenden Schalter S6 die Ausgangsspannung Null an einen Integrator 22, dessen Ausgangsspannung, die z.B. positiv sei, sich demnach nicht ändert.These are dimensioned in an advantageous manner that the current sources stressful resistances in the respective active and passive phases match, thereby avoiding any dynamic load on the power sources due to the switching operation wird0 Because of their time behavior are suitable for the multiplex circuit shown in Fig0 4 mechanical switches do not. In connection with the already mentioned conversion of the input voltages In contrast, field effect transistors are suitable for proportional currents, because in this If their on resistances and their blocking resistances in each case do not matter Case are sufficiently large so that errors caused by leakage currents are neglected 5 shows the block diagram of a for the measuring method according to the invention suitable control device 17 in connection with the thermal converter 15 and the switch S1 of the multiplex circuit 14. The mode of operation is as follows: In the balanced state the measuring arrangement, for example according to FIG. 3 with UA1> tUBj and additional heating pulses in the second half of the period T2 / 2 and with the same total heating output in both Half periods, the thermal voltage uTh is a direct voltage. The amplifier 21 in this case receives no input signal via the capacitor 20 and delivers via the Switch S6 acts as a controlled rectifier at the output voltage zero an integrator 22 whose output voltage, which is for example positive, is accordingly does not change.

Die positive Ausgangsspannung gelangt über das Ventil 23b an den Spannungs-Zeitumsetzer 24bX der im Takt von B, (Fig. 6) den Wert der Spannung in die Dauer tB eines Impulses C1 B umsetzt. Dieser Impuls betätigt den Schalter Ss in der zuvor beschriebenen Weise.The positive output voltage reaches the voltage-time converter via valve 23b 24bX which in the cycle of B, (Fig. 6) the value of the voltage in the duration tB of a pulse C1 B implements. This pulse actuates the switch Ss in the previously described Way.

Vermindert sich jetzt z,B, tU 1 und damit die zu messende A Leistung, so wird der Thermoumformer in der Stellung 0 des Schalters S1 zunächst schwächer geheizt als in der Stellung 1.If z, B, tU 1 and thus the A power to be measured is now reduced, so the thermal converter is initially weaker in position 0 of switch S1 heated than in position 1.

Dadurch entsteht eine Schwankung der Thermospannung, die in 21 verstärkt und durch den Schalter S6 phasenrichtig gleichgerichtet wird. An den Eingang des Integrators gelangt nun eine Folge von Impulsen negativer Amplitude, wodurch sich die Ausgangsspannung des Integrators stufenweise vermindert. Das wiederum hat zur Folge, daß auch die Impuls zeiten tB vermindert und demnach auch die zusätzliche Heizleistung herabgesetzt wird. Der Vorgang ist beendet, wenn wieder Gleichheit der Heizleistungen in beiden Halbperioden besteht. Wird andererseits bei Umkehr der Transportrichtung der gemessenen Leistung IUBI) 1UAl, so wird die Ausgangsspannung am Integrator negativ, und über das Ventil 23a wird der Umsetzer 24a angesteuert, der nunmehr einen Impuls C2 an den Schalter S4 liefert, dessen Dauer TA der Größe der negativen Spannung am Integratorausgang entspricht. Die Zusatzheizung erfolgt dann in der vorbeschriebenen Weise in der ersten Halbperiode T2/2.This creates a fluctuation in the thermoelectric voltage, which is amplified in FIG and is rectified in the correct phase by the switch S6. At the entrance of the Integrator now arrives at a sequence of pulses of negative amplitude, which causes the output voltage of the integrator is gradually reduced. That in turn has to As a result, the pulse times tB are also reduced and therefore also the additional Heating power is reduced. The process is ended when they are equal again the heat output in both half-periods. Will, on the other hand, on repentance the transport direction of the measured power IUBI) 1UAl, then the output voltage negative at the integrator, and the converter 24a is activated via the valve 23a, which now supplies a pulse C2 to the switch S4, the duration of which TA is the size corresponds to the negative voltage at the integrator output. The additional heating takes place then in the manner described above in the first half period T2 / 2.

Um nun aus den Impulsen C2 bzw. C1 mit den Impulszeiten tA A bzw. TB der Meßgröße entsprechende digitale Ausgangssignale als Maß für die Leistung zu gewinnen, ist eine Quantisierung der jeweiligen Impulszeiten durchzuführen. In Fig. 6 sind noch einmal die beiden Umsetzer 24a und 24 gezeigt, die den Ventilen 23a und 23b nachgeschaltet sind. Der bereits zu Fig. 1 erwähnte Generator 18 erzeugt hochfrequente Quantisierungsimpulse P0. Eine Impulsfrequenz von 10,7 MHz hat sich aus verschiedenen Gründen als vorteilhaft erwiesen. Ein Frequenzteiler 191 mit einem Teilerverhältnis von beispielsweise 5 m1=10' erzeugt aus der Impulsfolge Po niederfrequente Taktimpulse B1 mit der Frequenz 1/T1, die in diesem Beispiel 107 Hz beträgt. Diese Taktimpulse betätigen einerseits die Schalter S2 und 53 in der Multiplexschaltung 14 und lösen zum anderen in den Umsetzern 24a bzw. 24b den Anstieg der Impulse C1 bzw. C2 aus, wogegen die Rückflanken dieser Impulse von der Regeleinrichtung selbst bestimmt werden. Ein weiterer Frequenzteiler 192, dessen Teilerverhältnis beispielsweise m2=100 sei, liefert außerdem Taktimpulse B2 mit der Frequenz 1/T2 (im Beispiel: 1,07 Hz), die sowohl den Schalter S1 in 14 als auch den Schalter 6 in 17 betätigen.In order to now use the pulses C2 or C1 with the pulse times tA A or TB of the measured variable corresponding digital output signals as a measure of the power to gain, a quantization of the respective pulse times must be carried out. In Fig. 6 shows again the two converters 24a and 24, the valves 23a and 23b are connected downstream. The generator 18 already mentioned in connection with FIG. 1 is generated high-frequency quantization pulses P0. A pulse frequency of 10.7 MHz has become the end proved beneficial for various reasons. A frequency divider 191 with a division ratio of, for example, 5 m1 = 10 'generated from the pulse train Po low-frequency clock pulses B1 with the frequency 1 / T1, which in this example 107 Hz. On the one hand, these clock pulses actuate switches S2 and 53 in the multiplex circuit 14 and solve on the other hand in the converters 24a and 24b Rise of the impulses C1 or C2, whereas the trailing edges of these impulses from the Control device itself can be determined. Another frequency divider 192, whose If the divider ratio is, for example, m2 = 100, it also supplies clock pulses B2 the frequency 1 / T2 (in the example: 1.07 Hz), which both the switch S1 in 14 and operate the switch 6 in FIG.

Wie aus Fig. 6 weiter hervorgeht, liegen die Impulse C1 oder C2 und die hochfrequenten Impulse P0 an den UND-Gattern 25 oder 26 einer Logik 27, die der Durchschaltung der hochfrequenten Zählimpulse bei Erfüllung der UND-Bedingungen dienen, Die Schaltfunktionen der beiden Ausgänge lauten: ,1 =P0 &C1 ; F2 = Po & C2 Das bedeutet: Am Ausgang 251 des Gatters 25 erscheinen die Zählimpulse F1 mit der Frequenz von P0 dann, wenn an 24b der Impuls C1 auftritt, d.h., wenn in der zweiten Periodenhälfte T2/2 Zusatz-Heizimpulse auftreten, also die Transportrichtung der gemessenen Leistung positiv ist. Dagegen treten die Zählimpulse F2 mit der gleichen Frequenz am Ausgang 261 des Gatters 26 auf, wenn eine Umkehr der Transportrichtung erfolgt ist, d.h., wenn an 24a die Impulse C2 auftreten.As can also be seen from FIG. 6, the pulses C1 or C2 and the high-frequency pulses P0 to the AND gates 25 or 26 of a logic 27, the the switching through of the high-frequency counting pulses when the AND conditions are met The switching functions of the two outputs are:, 1 = P0 &C1; F2 = Po & C2 This means: The counting pulses appear at output 251 of gate 25 F1 with the frequency of P0 when the pulse C1 occurs at 24b, i.e. when in the second half of the period T2 / 2 additional heating pulses occur, i.e. the transport direction the measured power is positive. In contrast, the counting pulses F2 occur with the same Frequency at the output 261 of the gate 26 when a reversal of the transport direction has occurred, i.e. when the pulses C2 appear at 24a.

Es leuchtet ein, daß für den Fall einer stets gleichbleibenden Transportrichtung der gemessenen Leistung eine erhebliche weitere Vereinfachung des erforderlichen elektronischen Aufwandes möglich ist. So können beispielsweise dann folgende Elemente entfallen: der Schalter S4, der Umsetzer 24as das Ventil 23a und das Gatter 26.It is obvious that in the case of a constant transport direction the measured power a significant further simplification of the required electronic effort is possible. For example, the following elements omitted: the switch S4, the converter 24as, the valve 23a and the gate 26.

Die digitale Anzeige der Leistungsgröße ist in einfacher Weise dadurch möglich, daß die Ausgänge 251 und 261 auf getrennte Zähler geschaltet werden, wodurch eine gesonderte Registrierung der in unterschiedlichen Richtungen transportierten Leistungen erreicht wird. Die Zähler sind dabei so einzurichten, daß jeweils nach Ablauf einer Schaltperiode T2 eine Rückstellung erfolgt, wenn die Wirkleistung gemessen werden soll. Soll dagegen die Energie gemessen werden, so erfolgt keine Rückstellung, und durch die weitere Integration durch den Zähler wird statt der Leistung die Energie angezeigt.The digital display of the power size is thereby in a simple manner possible that the outputs 251 and 261 are switched to separate counters, whereby a separate registration of those transported in different directions Achievements is achieved. The counters are to be set up in such a way that each time after At the end of a switching period T2, a reset occurs when the active power is measured shall be. If, on the other hand, the energy is to be measured, there is no reset, and through further integration by the meter, instead of the power, the energy becomes displayed.

Soll andererseits lediglich die Differenz der in beiden Richtungen transportierten Energiemengen gemessen werden, so ist zweckmäßig ein Vor-Rückwärtszähler zu verwenden.On the other hand, it should only be the difference in both directions transported amounts of energy are measured, an up / down counter is useful to use.

Wie weiter oben bereits erläutert wurde, ist ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens darin zu sehen, daß die Summen- und die Differenzspannung uA bzw uB nur abwechselnd benötigt werden5 also auch abwechselnd erzeugt werden können. In Fig. 7 ist der prinzipielle Aufbau einer Schaltung dargestellt, die diese Aufgabe für den Fall erfüllt, daß zumindest eine der zu multiplizierenden Größen eine reine Wechselgröße ist. Diese Größe (im Beispiel die Spannung u2) wird im dargestellten Fall einem Transformator 28 zugeführt, dessen Sekundärwicklung symmetrisch ausgeführt ist, wodurch die Spannungen +u2 und -u2 verfügbar werden. Ein von den Taktimpulsen B2 gesteuerter Schalter S7 schaltet abwechselnd +u2 und -u2 auf einen (beispielsweise als Operationsverstärker ausgeführten) Analogaddierer 29, der die zweite Eingangsgröße (im Beispiel die Spannung U1) additiv überlagert. Das Ausgangssignal des Analogaddierers 29 ist somit abwechselnd ein Maß für UA=Ul+U2 und ug= u1-u2. Bei Anwendung einer derartigen Schaltung vereinfacht. sich natürlich auch die in Fig. 4 dargestellte Multiplexschaltung erheblich, So werden beispielsweise die dort eingezeichneten Schalter S 3 und S5 entbehrlich, wenn der Schlter 54 für beide Energietransportrichtungen durch geeignete Impulse C2 gesteuert wird. Es ist einleuchtend, daß in diesem Fall auch die in Fig. 5 als Beispiel dargestellte Regelschaltung einer geringfügigen Modifikation bedarf.As already explained above, there is a particular advantage of the method according to the invention can be seen in the fact that the sum and the difference voltage uA or uB are only required alternately5 so they can also be generated alternately can. In Fig. 7, the basic structure of a circuit is shown that this Task fulfilled in the event that at least one of the variables to be multiplied is a pure change. This variable (in the example the voltage u2) is shown in Case fed to a transformer 28, the secondary winding of which is symmetrical is, whereby the voltages + u2 and -u2 become available. One of the clock pulses B2 controlled switch S7 alternately switches + u2 and -u2 to one (for example designed as an operational amplifier) analog adder 29, which the second input variable (in the example the voltage U1) superimposed additively. The output of the analog adder 29 is thus alternately a measure for UA = Ul + U2 and ug = u1-u2. When using a such a circuit simplified. Of course, the one shown in FIG. 4 also applies Multiplex circuit considerably, for example those shown there Switches S 3 and S5 are not necessary if switch 54 is used for both directions of energy transport is controlled by suitable pulses C2. It is obvious, that in this case the control circuit shown as an example in FIG needs minor modification.

Anhand eines als Beispiel gewählten Sonderfall es ist weiterhin in Fig. 8 gezeigt, daß unter gewissen Voraussetzungen ein wie in Fig. 1 dargestelltes Netzwerk zur Erzeugung von UA und ugentbehrlich ist, da auch diese Funktion von den Multiplexschaltern übernommen werden kann. Es seien i1 und i2 zwei Ströme, die so beschaffen sein sollen, daß i1 als erster Faktor ein Gleichstrom und i2 ein sinusförmiger Wechselstrom ist, dessen Amplitude 12 den zweiten Faktor bildet. Durch eine gesteuerte Gleichrichtung ist dafür gesorgt, daß in der ersten Hälfte der Schaltzeit T2 nur die positiven Wechaelstrom-Halbwellen dem Gleichstrom überlagert werden und die Lücken während der negativen Halbwellen entstehen und daß in der zweiten Hälfte der Zeit T2 die Uberlagerung während der negativen Halbwellen erfolgt und die Lücken während der positiven Halbwellen entstehen. Es läßt sich zeigen, daß dann die Differenz der Effektivwert-Quadrate beider Halbperioden dem Produkt I1t2 proportional ist. Durch Einfügen von Impulsen der Dauer h läßt sich auch hier die Differenz der Heizleistungen kompensieren, wobei die Impuladauer B, wie bereits erläutert, dem zu messenden Produkt proportional ist.Using a special case chosen as an example, it is still in Fig. 8 shows that under certain conditions, as shown in FIG Network for the generation of UA and is indispensable, since this function of the multiplex switches can be taken over. Let i1 and i2 be two currents which should be such that i1 is the first factor a direct current and i2 a sinusoidal Is alternating current, the amplitude of which 12 forms the second factor. Controlled by a Rectification is ensured that in the first half of the switching time T2 only the positive alternating current half-waves are superimposed on the direct current and the Gaps arise during the negative half-waves and that in the second half the time T2 the superposition takes place during the negative half-waves and the gaps arise during the positive half-waves. It can then be shown that the difference of the root mean square of the two half-periods is proportional to the product I1t2. By inserting pulses of duration h, the difference between the heating powers can also be determined here compensate, the pulse duration B, as already explained, the product to be measured is proportional.

Das vorstehende Verfahren ist z.B. dann von Interesse, wenn eine der zu multiplizierenden elektrischen Größen das Ausgangssignel einer Trägerfrequenzmeßbrück. ist.The above procedure is of interest, for example, if one of the to be multiplied electrical quantities the output signal of a carrier frequency measuring bridge. is.

Es ist zwar zweckmäßig, aber vom Prinzip her nicht erforderlich, daß die Frequenzen des Eingangssignals sowie der Schalt- und Zählimpulse in ganzzahligen Verhältnissen zueinander stehen.It is useful, but not necessary in principle that the frequencies of the input signal as well as the switching and counting pulses in whole numbers Relationships to each other.

Schließlich soll noch darauf hingewiesen werden daß die Eingangs-Wechselgröße nicht notwendigerweise einen sinusförmigen zeitlichen Verlauf aufweisen muß. Die Kurvenform geht zwar im vorliegenden Ball im allgemeinen in die Eichung der Meßanordnung ein; bleibt sie jedoch (unabhängig von der Amplitude) stets erhalten, so ist auch jede andere Kurvenform zulässig und eineichbar, sofern es sich um ein periodisches und zur Zeitachse symmetrisches reines Wechselspal handelt. Von besonderem Interesse ist dabei die Rechteckform des Eingangssignals. So läßt sich z.B. eine Gleichspannung durch einen Zerhacker in eine Rechteckspannung umwandeln, deren Amplitude ein Maß für den Betrag der Gleichspannung ist. Eine entsprechende Anordnung führt im Falle zweier zu multiplizierender Gleichspannungen bzw. -ströme ebenfalls zu einer Meßeinrichtung, die eine separate Schaltung zur Erzeugung der Summe und der Differenz der zu multiplizierenden Größen entbehrlich macht.Finally, it should be pointed out that the input variable not necessarily sinusoidal temporal course must have. The curve shape goes into the present ball in general Calibration of the measuring arrangement; however, it always remains (regardless of the amplitude) received, any other curve shape is also permissible and calibratable, provided it is a periodic and purely alternating column symmetrical to the time axis. The rectangular shape of the input signal is of particular interest. So lets E.g. a direct voltage is converted into a square wave voltage by a chopper, whose amplitude is a measure of the amount of direct voltage. A corresponding Arrangement leads in the case of two direct voltages or currents to be multiplied also to a measuring device, which has a separate circuit for generating the Makes the sum and the difference of the sizes to be multiplied unnecessary.

Bisher ist davon ausgegangen worden, daß die Leistungs-' und Energiemessung nur in einem einzelnen Verbraucher- oder Erzeugerkreis vorgenommen werden soll. Es ist aber S wie an früherer Stelle bereits erwähnt, mit einer relativ geringfügigen Erweiterung des Meßverfahrens und der dafür erforderlichen Mittel ohne weiteres auch möglich3 in vorteilhafter Weise eine gleichzeitige Messung und Addition der Einzelleistungen oder der Einzelenergiem in mehreren Strom kreisen, s.B. in den Strängen eines Mehrphasensystems vorzunehmen und auch dabei mit nur einem einzigen Thermoumformer und einer Regeleinrichtung auszukommene Voraussetzung ist dafür lediglich, daß in jedem dieser Meßkreise, also etwa in den Verbraucherkreisen eines Dreiphasensystems eine geeignete Schaltung zur Erzeugung der Summen- und Differenzspamaungen uA und uB vorgesehen ist0 Die entsprechenden, aus den drei Strängen abgeleiteten Spannungen würden dann also mit uA1, uA2, uA3 bzw. uB1, uB2, uB3 zu bezeichnen sein. Die erforderliche Addition der Effcktivwert-Quadrate UA1² + UA2² + UA3² und UB1² + UB2² + UB3² geschieht dabei ebenfalls im Zeitmultiplexverfahren, also auf die gleiche Weise, wie gem. den Gleichungen (6) und (7) die Zusatzheizung durch den Strom Io erfolgt.So far it has been assumed that the power 'and energy measurement should only be carried out in a single group of consumers or producers. But it is S as mentioned earlier, with a relatively minor one Extension of the measuring method and the means required for it without further ado a simultaneous measurement and addition of the Individual services or the individual energy in several circuits, see B. in the Make strands of a multi-phase system and also with only one The only prerequisite for this, which is to get by with a thermal converter and a control device, is that in each of these measuring circuits, thus approximately in the consumer circuits of a three-phase system a suitable circuit for generating the sum and difference spamings uA and uB is provided 0 The corresponding voltages derived from the three strands would then have to be designated with uA1, uA2, uA3 or uB1, uB2, uB3. The required Addition of the effective value squares UA1² + UA2² + UA3² and UB1² + UB2² + UB3² takes place also in the time division multiplex process, so in the same way as according to. the equations (6) and (7) the additional heating by the electricity Io he follows.

In Fig. 9 ist eine Schaltung angedeutet, die in diesem Falle geeignet ist, die den vorerwähnten Spannungen entsprechenden Ausgangsströme der Spannungs-Stromwandler 111 bis 113 und 121 bis 123 in zyklischer Folge und mit einem in Fig. 10 als Anschauungsbeispiel gewählten Zeitverhältnis T2/T1=12 dem Thermoumformer abwechselnd zuzuführen. Gegenüber der Schaltung in Fig. 1 sind zur Lösung dieser Aufgabe lediglich zwei zusätzliche Multiplexschalter 31 und 32 vorgesehen.In Fig. 9 a circuit is indicated which is suitable in this case is the output currents of the voltage-current transformers corresponding to the aforementioned voltages 111 to 113 and 121 to 123 in a cyclical sequence and with one in FIG. 10 as an illustrative example alternately feed the selected time ratio T2 / T1 = 12 to the thermo converter. Opposite to the circuit in Fig. 1 are only two additional ones to solve this problem Multiplex switches 31 and 32 are provided.

Die dafür erforderlichen Taktimpulse können, falls die Impulse B1 hierfür nicht unmittelbar geeignet sind, entweder aus den hochfrequenten Impulsen PO oder, wie im dargestellten Beispiel gezeigt, als Taktimpulse B3 aus der Impulsfolge B1 abgeleitet werden.The clock pulses required for this can, if the pulses B1 are not directly suitable for this, either from the high-frequency pulses PO or, as shown in the example shown, as clock pulses B3 from the pulse train B1 can be derived.

In Fig. 10 ist schließlich ein Diagramm gezeigt, das den zeitlichen Verlauf des Heizstromes ih im Falle der beschriebenen Dreiphasenmessung für eine Schaltperiode darstellt.Finally, FIG. 10 shows a diagram which shows the time Course of the heating current ih in the case of the three-phase measurement described for a Represents switching period.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist bei Bedarf auch dafür geeignet, außer dem digitalen Ausgangssignal bzw. stattdessen ein analoges Ausgangssignal in einfacher Weise dadurch zu erzeugen, daß die Folge der Zusatz-Heizimpulse 10 einem den arithmetischen Mittelwert bildenden System, etwa einem Drehspulmeßwerk, zugeführt wird. Der angezeigte Mittelwert, etwa der Zeigerausschlag des genannten Meßwerkes, ist ein Maß für den Meßwert.If necessary, the method according to the invention is also suitable for apart from the digital output signal or an analog output signal instead to be generated in a simple manner in that the sequence of additional heating pulses 10 a system that forms the arithmetic mean, such as a moving-coil measuring mechanism, is fed. The displayed mean value, for example the pointer deflection of the above Measuring mechanism is a measure of the measured value.

In der bisherigen Darstellung ist vorwiegend die Messung elektrischer Leistung und Energie behandelt worden. Es ist aber durchaus möglich, mit Hilfe des beschriebenen Verfahrens auch in anderer als elektrischer Form vorliegende Leistungen und Energien zu messen. Z.B. eignet sich das beschriebene Verfahren zur Messung mechanischer Leistung, wenn die vorliegenden mechanischen Größen (z.B. Drehmoment urld Drehzahl) durch auch bekannte Mittel zuvor in elektrische Größen umgewandelt werden. Wird dabei der Wert des Drehmomentes beispielsweise mit in einer Trägerfrequenzmeßbrücke angeordneten Dehnungsmeßstreifen ermittelt gelangt man auf einfache Weise zu einer Anordnung, wie sie anhand der Fig. 8 erläutert wurde.In the previous illustration, the measurement is mainly electrical Performance and energy have been treated. But it is quite possible, with the help of the described method also in other than electrical form available services and measure energies. For example, the method described is suitable for measurement mechanical power, if the existing mechanical quantities (e.g. torque urld speed) by also known means previously in electrical Sizes being transformed. If the value of the torque is included, for example, in a Carrier frequency measuring bridge arranged strain gauges determined one arrives at simple way to an arrangement as it was explained with reference to FIG.

Schrifttum: [1i H. Neumann, Das Messen mit elektrischen Geräten, Springer-Verlag, Berlin/Göttingen/Heidelberg, 1960, S. 334 - 335; F2] H. J. Schrader, Leistungs-Frequenzwandler auf thermischer Grundlage, Zeitschrift für Instrumeütenkunde 71 (1963), Heft 12, S. 330 - 334; L3] P. L. Richman, Electrical Measuring System, United States Patent 3,633,116, 1970/1972.Literature: [1i H. Neumann, Measuring with electrical devices, Springer-Verlag, Berlin / Göttingen / Heidelberg, 1960, pp. 334-335; F2] H. J. Schrader, Power Frequency Converter on a thermal basis, Zeitschrift für Instrumeütenkunde 71 (1963), issue 12, Pp. 330-334; L3] P.L. Richman, Electrical Measuring System, United States Patent 3,633,116, 1970/1972.

Claims

(1Procedure for the electronic measurement of power and energy with direct time coding of the measured variable in a two-parabolic multiplier, the for example, a sum and a difference voltage from the current and voltage at the test object generated and this feeds a device for thermoelectric conversion, which is in interaction with a control device, at the output of which is to be measured Power proportional time intervals arise, characterized in that the Device for thermoelectric conversion of the sum voltage (u.) And the difference voltage (u3) and the control device essentially consist of only one thermal converter, z. B. a thermal converter (15>, or from only one i n e m controller (17) and that on the voltages (usa) and (u3) dependent heating powers the heating resistor (Rh) of the thermal converter in clock-controlled multiplex operation alternately with a switching frequency are fed, the period duration (T2) of which in the sizes order of the thermal time constant of the thermal converter lies, furthermore thereby characterized in that the aforementioned power supply is interrupted periodically with a frequency whose associated period (T1) is significantly smaller than the thermal time constant of the thermal converter and that in at least one Additional HBizimpulses (Io) of defined amplitudes are inserted into part of the resulting stoop whose duration (t) is determined by the controller (17) each dimensioned so is that the total amounts of energy supplied in both halves of the period of duration T2 / 2 coincide and thus with the switching frequency (1 / T2) correlated temperature fluctuations be adjusted.

2. The method according to claim 1, characterized in that the ratio of times (T2 / g1) is, for example, n = 100.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that that the additional heating pulses (Io) depending on the direction of transport of the measured Power can only be switched on in one of the half periods (p2 / 2).

4. The method according to claim 3, characterized in that in the controller (17) the temperature fluctuations of the thermal converter, e.g. B. the thermal voltage (UTh) of the thermal converter (15), during a switching period (T2) in such a way in phase can be evaluated that at its output only one of two possible control pulses (C1 or C2) \ occurs on a switch (S4 or S5) of a multiplex circuit (14) can act and thus the assignment of the additional heating pulses to one of the half-periods certainly.

5. The method according to claims 1 and 3, characterized in that that the heating resistor (Rh) of the thermal converter (15) the heating power than Loaded currents proportional to the total and differential voltages (UA, uB) (iAs iB) and the additional heating pulses as constant, impressed currents (Io) through the Multiplex circuit (14) can be fed, and that these currents are useful in their respective shutdown can be switched to the same size replacement resistors.

6. The method according to claims 1 to 5, characterized in that that the clock pulses (B1, B2, B3) for controlling the multiplex circuit (14), des Switch (S6), the converter (24a, 24b) and the multiplex switch (31, 32) Frequency divider (191, 192, 193) from high-frequency pulses generated in a generator (18) (PO) can be derived, which in turn are used as counting pulses for the incremental output serve the measurand.

7. The method according to claim 1 and 4, characterized in that the Controller (17) essentially consists of a controlled rectifier (S6),, an integrator (22) and at least one converter (24a, 24b) exists.

8. The method according to claims 1 and 5, characterized in that that the currents to be supplied to the thermal converter (15) are controlled by superimposing them a direct current (I1) representing the first factor of the power product and an alternating current (i2), the amplitude of which represents the second factor, is formed will.

9. The method according to claim 8, characterized in that the overlay arrangement contains controlled switches, for example in the first half of the switching time (? 2) superimpose the positive alternating current half-waves on the direct current (11) and during of the negative half-waves form current gaps, and those in the second half of the switching time (T2) superimpose the negative half-waves on the direct current and the current gaps during of the positive Habwellen, with the additional heating pulses (Io) in those Half-cycle of the switching time can be switched on in which the direct current is negative AC half-wave is superimposed,

10. The method according to claims 1 and 5, characterized in that the total voltage (uA) and the difference voltage (u3) are formed alternately.

11. The method according to claims 1 and 5, characterized in that that for measuring the total power or energy of energy consumers or -generators in more than one circuit, e.g. B. in the strands of a three-phase system, two additional switches (31, 32) are assigned to the multiplex circuit (14), which can be controlled by pulses (B3) with a period time that is significantly shorter is than the thermal time constant of the thermal converter (15), and the den Corresponding input voltages (uA1, uA2I UA3 or

uB1, uB2, UB3) in the cyclic sequence of the multiplex circuit as impressed Apply currents (in1, i31; iA2, i32 etc.).

L e r s e i t e