DE2451271C2

DE2451271C2 - "Schaltungsanordnung für den Impulswertigkeitsumformer eines elektronischen Elektrizitätszählers"

Info

Publication number: DE2451271C2
Application number: DE19742451271
Authority: DE
Inventors: Hartmut Dipl.-Ing. 3250 Hameln Tschumpel
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1974-10-29
Filing date: 1974-10-29
Publication date: 1982-06-03
Also published as: CH607036A5; DE2451271A1

Description

N_x

/V, N₂

auftreten.

2. Schaltungsanordnung na.cn Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilwertigkeitsverhältnis W₂ = Z₂I'N₂ mittels eines Dezimalzählers (12) mit zugehörigem Brückenfeld (B2Z, B2N)für einstellige Zahlen bzw. mittels maximal η Dezimalzählern (12, 15) mit η Brückenfeldern (B2, S3) und nachgeschalteten UND-Gattern (16,17) für n-stellige Zahlen programmierbar ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsfolge durch den Inverter (11) invertiert ist und gegenüber der direkt auf das UND-Gatter (13) gelangenden Impulsfolge um eine Impulslänge verzögert in den Dezimalzähler (12) einläuft.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für den Impulswertigkeitsumformer eines elektronischen Elektrizitätszählers, welcher aus den Meßwerien Nct/.spannung und Verbraucherstrom über Anpassungsglieder und ein Leistungsmeßwerk erzeugte, den ArbcitMiihalt repräsentierende Impulse im einstellbaren Verhältnis W=Z_xZN_x in ihrer Wertigkeit umformt, wobei Z> den Zahlerwert und \, den Nennerwert eines Verhältnisses -. 1 bedeuten.

Elektronische Schaltungen zur Messung von elektrischer Energie bzw. Arbeit liefern als Ausgangssignal eine Impulsfolge von Rechteckimpulsen, deren Frequenz proportional der Leistung ist Jeder Impuls selbst repräsentiert einen bestimmten Arbeitsinhalt, dessen Wertigkeit durch die Nennwerte der Meßgrößen Spannung und Strom festgelegt ist Die Meßgrößen werden für beliebige Nennwerte an eine stets gleichbleibende Nennfrequenz der elektronischen Meßschattung über Anpassungsglieder, z. B. Wandler und Spannungsteiler angepaßt, so daß die entstehenden Impulse unterschiedliche Wertigkeit erhalten. Es ist also für eine dezimale Darstellung der Arbeit in einem Anzeigesystem, beispielsweise in kWh erforderlich, daß die Impulse entsprechend umgewertet werden.

Für diesen Zweck ist ein Impulsfrequenzteiler bekannt (DE-OS 20 57 903), bei dem aus der Eingangsimpulsfolge eine einstellbare Anzahl von LH-Flanken ausgelesen werden, so daß über Differenzierglieder Nadelimpulse erzeugt werden müssen. Das erweist sich als Nachteil, wenn ein hoher Störenergieabstand gefordert wird. Außerdem wird die Programmierung des Impulsfrequenzteilers mit wachsender Zahl von bistabilen Kippstufen recht aufwendig und muß zweckmäßigerweise über einen Rechner erfolgen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Schaltungsanordnung zu schiffen, die die Nachteil·* des bekannten Impulsfrequenzteilers vermeidet, jedoch dem vorerwähnten Zweck bezüglich der Umwertung von Impulsen und den Anforderungen der Zählertechnik hinsichtlich der Zählwerke und ihrer Ansteuerung durch Schrittmotoren gerecht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Impulse zunächst durch einen Binär-Untersetzer über ein einstellbares Brückenfeld im Verhältnis MN in ihrer Wertigkeit untersetzt sind, wobei N eine ganze Zahl entsprechend der Reihe 2" mit η = ganze Zahl bedeutet und anschließend die untersetzten Impulse einerseits auf den Eingang eines UND-Gatters und andererseits über einen Inverter auf einen Dezimalzäh ler gelangen, von dem Impulse jeweils über ein einstellbares Brückenfeld für den Zählerwert Z₂ eines Teilwertigkeitsverhältnisses Z₂IN₂ auf den Takteingang eines Flip-Flops und über ein zweites einstellbares Brückenfeld für den Nennerwert N₂ des Teilwertigkeits verhältnisses Z₂IN₂ auf den Rücksetz-Eingang des Flip-Flops sowie auf den Rücksetz-Eingang des Dezimalzählers geführt sind, und daß der Ausgang des Flip-Flops mit dem zweiten Eingang des UND-Gatters verbunden ist, so daß am Ausgang des UND-Gatters Impulse mit einem Wertigkeitsverhältnis

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auftreten. Vorteilhafterweise ist das Teilwertigkeitsverhältnis W₂ = Z₂IN₂ mittels eines Dezimalzähiers mit zugehörigem Biückenfeld für einstellige Zahlen bzw. mittels maximal η Dezimalzählern mit η Brückenfeldern und nachgeschalteten UND-Gattern für n-stellige Zahlen programmierbar. Die aus dem Binär-Untersetzer kommende Impulsfolge wird durch den Inverter invertier: und läuft dadurch gegenüber der direk" üu' das UND-Gatter gelangenden Impulsfolge um ciin Impulslänge verzögert in den Dezimalzähler ein.

Die Erfindung ist nachfolgend unter Bezugnahme aui die Zeichnung an einem Aiisfuhrungsbeiinid näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild für einen elektronischen Elektrizitätszähler unter Verwendung eines Impulswertigkeitsumformers und

F i g. 2 die Schaltungsanordnung für den Impulswertigkeitsumformer.

In dem Blockschaltbild nach Fig. 1, an dem die grundsätzliche Verwendung sowie die Anforderungen an den Impulswertigkeitsumformer erläutert werden sollen, stellen die beiden Eingangsgrößen LJ und / die Meßgrößen Spannung bzw. Strom dar. Die Eingangsgrößen werden zunächst über Anpassungsglieder 1 und 2 geführt und auf ein Leistuiigsmeßwerk 3 gegeben, an dessen Ausgang eine Impulsfolge auftritt, deren Frequenz proportional der Leistung der Meßgrößen ist. Die Impulse werden danach in einem Impulswertigkeitsumformer 4, der Gegenstand der Erfindung ist, in ihrer Wertigkeit umgeformt und anschließend entweder auf einen elektromechanischen Umformer 5 mit nachfolgendem mechanischen Zählwerk 6 oder auf ein elektronisches Zählwerk 7 mit nachfolgender Anzeige 8 gegeben. Dem Impulswertigkeitsumformer 4 fällt nun die Aufgabe zu, für alle auftretenden Nennwerte der Meßgrößen Strom und Spannung sowie für die unterschiedlichsten Umrechnungsfaktoren der Anpassungsglieder 1 und 2 unter Berücksichtigung der Auslegung des elektromechanischen Umformers 5 bzw. des elektronischen Zählwerkes 7 eine Impulswertigkeitsumformung so vorzunehmen, daß eine dezimale Anzeige der elektrischen Arbeit in kWh durch das mechanische Zählwerk 6 oder die Anzeige 8 möglich ist. jo Dies erreicht der Impulswertigkeitsumformer gemäß der Schaltungsanordnung nach F i g. 2, indem die vom Leistungsmeßwerk kommenden Impulse im Verhältnis

werden, die durch Einer und Zehner dargestellt werden können, also

N_x

A', N-,

umgeformt werden. Bei der Beschreibung der Schaltungsanordnung und der Arbeitsweise des Impulswertigkeitsumformers wird davon ausgegangen, daß die 4(1 Funktion der diskreten Schaltungsteile als bekannt vorausgesetzt werden kann.

Bei dem Impulswertigkeitsumformer nach F i g. 2 werden die vom LeistungsmeBwerk abgegebenen Impulse zunächst auf einen Binär-Untersetzer 10 4-, gegeben und hier weitestgehend untersetzt, d. h., bei gleichzeitiger echter Frequenzuntersetzung wird eine Impulsumwertung im Verhältnis l/TVi durchgeführt. Die Auswahl des Faktors IAV, erfolgt über eir Brückenfeld Bi, auf dem sich für den Nenner N ganze Ziffern -,o entsprechend der Reihe 2" für η von z. B. 1 bis 7 einstellen lassen. Die nachfolgende Schaltung muß dadurch nur noch Wertij;keitsverhältnisse

.V;

bilden. Hierzu gelangen die Impulse vom Brückenfeld Bi einerseits auf ein UND-Gatter 13 und andererseits über einen Inverter 11, der die Impulsfolge um eine _D(i Impulslänge verzögert, auf einen Dezimalzähler 12. Von diesem werden Übertragsimpuise über den Ausgang C auf den Eingang eines Cezimalzählers 15 gegeben. Der Dezimalzähler 12 ist für die Einer und der De/iiviaizähler 15 für die Zehner von Wertigkeitsverhältnissen mit „-, zweiziffrigen Brüchen. Grundsätzlich ist eine weitere Anordnung von Dezimalzählern möglich, jedocb sollen hier nur Wertigkeitsvsxhähnisse Ζ2/Λ/2 besehrieben 51 100

N₂

99 100'

wobei außerdem Z₂/M^l ist Den Dezimalzählern 12 und 15 sind entsprechende Brückenfelder BI und S3 für die Ziffern des Zählerwertes Zi und des Nennerwertes N₂ nachgeschaltet Von den Brückenfeldem für den Zählerwert gelangen Impulse auf ein UND-Gatter 16 und von da auf den Takteingang eines Flip-Flops 14, während die Impulse von den Brückenfeldem für den Nennerwert über ein UND-Gatter 17 auf den /?-Eingang des Flip-Flops 14 und die Ä-Eingänge der Dezimalzähler 12 und 15 gelangen. Das Flip-Flop 14 ist auf den zweiten Eingang des UND-Gatters 13 geschaltet und gibt die vom Brückenfeld Bi hier anliegenden Impulse frei, die damit auf den Ausgang, d. h. auf den elektromechanischen Umformer 5 oder das elektronische Zählwerk 7 gelangen.

Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung für den Impulswertigkeitsumformer ist folgendermaßen:

Für ein Wertigkeitsverhältnis von

16 . „

= — ist

1 Z,

79 N₁ N₂

64 79 "

Der Binär-Untersetzer 10 mit entsprechend eingestelltem Brückenfeld Bi nimmt die Impulsumwertung im Verhältnis 1/Ni, d. h. im gewählten Beispiel 1/4, vor. Am Ausgang des Brückenfeldes B1 gelangt damit nur noch jeder 4. Impuls auf das UND-Gatter 13 und über den Inverter 11 auf den Dezimalzähler 12. Der erste bis Z2-Impuls, d. h. im Beispiel der 1. bis einschließlich 64. Impuls, die vom Brückenfeld B 1 kommen, können das UND-Gatter 13 passieren, da der Ausgang Q des Flip-Flops 14 dieses mit Η-Potential vorbereitet. Durch den Inverter 11 wird die Impulsfolge um eine Impulslänge verzögert, wodurch erreicht wird, daß die abfallende Flanke des Z^.-Impulses bzw. des ^.-Impulses als Schaltflanke wirksam wird. Damit ist gewährleistet, daß das Brückenfeld B 2Zdirekt auf den Zz-Impuls, im Beispiel auf den 64.-Impuls, und nicht auf den Nachfolgeimpuls programmierbar ist und daß der Z2.-lmpuls trotzdem in voller Länge am Ausgang des Gatters 13 erscheint. Programmiert man die Brückenfel der ß2Zohne Inverter auf den Z₂.-Impuls, dann erhält man am Ausgang der Schaltung einen Nadelimpulsrest, der erst wieder aufbereitet werden muß. Programmiert man auf den (Zi+ 1).-Impuls, im Beispiel auf den 65.-Impuls, dann muß der in diesem Fall überflüssige Nadelimpuls durch zusätzliche Schaltungsmaßnahmen unterdrückt werden.

Die auf den Dezimalzähler 12 gelangenden Impulse werden gezählt und nach jeweils 10 Impulsen wird über den Ausgang C auf den Eingang des Dezimalzählers 15 ein Übertragungsimpuls gegeben. Ist die über die Brückenleider BlZ und 83Z für den Zähler vorprogrammierte Impulssumme in die Dezimalzähler eingezählt, so ist die UND-Bedingung für das Gatter 16, d. h. im Beispiel bei dem 64. Impuls, erfüllt und der Ausgang des Gatters 16 geht von i -Potential auf Η-Potential, se daß eint Schaltflanke auf den Takteingang des 1-i.p-l lops 14 gelangt, wodurch der (T-Ausgang vor. H-Potentiai auf L-F^!otential springt und damit das UND-Gatter 13 sperrt Das Flip-Flop 14 bleibt nur solange im sperrenden Zustand, bis ein RückstellimpuL

am Ä-Eingang eine Rückstellung in die Ausgangslage vornimmt. Dieser Rückstellimpuls wird vom UND-Gatter 17 abgegeben, und zwar dann, wenn der /V₂.-Impuls, d. h. im Beispiel der 79. Impuls vom Brückenfeld B 1 in die Dezimalzähler 12 und 15 eingezählt worden ist. Hierzu sind die Eingänge des Gatters 17 auf die Brückenfelder B 2N und B 3/V geführt und mit den dem Nenner zugeordneten Ausgängen der Dezimalzähler 12 und 15 jeweils für Einer bzw. Zehner verbunden. Nachdem also Wrlmpulse von den Dezimalzählern eingezählt worden sind, ist über die vorprogrammierten Brückenfelder die UND-Eiedingung für das Gatter 17 erfüllt, und es erfolgt eine Rückstellung des Flip-Flops 14, so daß mit dem nächsten Impuls das UND-Gatter 13 wieder freigegeben wird. Der erste Impuls einer neuen Impulsfolge von Z2-Impulsen kann das Gatter 13 erneut passieren und auf den Ausgang gelangen, anschließend wird das Gatter 13 wieder bis zur Vollendung des N2.-Impulses gesperrt, und der Vorgang wiederholt sich erneut. Man erhält auf diese Weise eine Impulswertung im Verhältnis Z₂ZN₂. Es treten somit Pausen und Impulsschübe auf, wobei die maximale Frequenz der Impulsschübe durch den vorgeschalteten Binär-Untersetzer 10 bestimmt ist, der seinerseits bereits eine Impulswertung im Verhältnis \/N\ vornimmt. Dieses Verhältnis sollte, falls nachfolgend elektromechanische Impulsumformer angesteuert werden, auf dem Brückenfeld B1 so eingestellt werden, daß in der nachgeschalteten Stufe nur noch Teilwertigkeitsverhältnisse von

umgewertet werden müssen. Das gesamte Impulswertigkeitsverhältnis erhält man durch Multiplikation der ι η einzelnen Quotienten zu

W =

-V₁ ■ N₂

Die Erfindung hat den Vorteil, daß mit einer einfachen Schaltungsanordnung Impulse in ihrer Wertigkeit umgeformt werden können und dabei die Auswahl des Verhältnisses über Brückenfelder ohne großen rechnerischen Aufwand anhand der angegebenen Ziffern beliebig einstellbar ist Das System läßt sich mit zusätzlichen Dezimalzählern und UND-Gliedern mit Eingängen entsprechend der Anzahl der Dezimalzähler noch weiter unterteilen, so daß auch Wertigkeits-Verhältnisse mit mehrstelligen Brüchen auf die gleiche Weise realisiert werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für den Impulswertigkeitsumformer eines elektronischen Elektrizitäts- Zählers, welcher aus den Meßwerten Netzspannung und Verbraucherstrom über Anpassungsglieder und ein Leistungsmeßwerk erzeugte, den Arbeitsinhalt repräsentierende Impulse im einstellbaren Verhältnis IV= Z_xZN_x in ihrer Wertigkeit umformt, wobei Z_x ι ο den Zählerwert und N_x den Nennerwert eines Verhältnisses < 1 bedeuten, dadurch gekennzeichnet, daß ein Binär-Untersetzer (10) zunächst die Impulse über ein einstellbares Brückenfeld (BX) im Verhältnis \/N in ihrer Wertigkeit untersetzt, wobei Ni eine ganze Zahl entsprechend der Reihe 2" mit π = ganze Zahl bedeutet, und anschließend die untersetzten Impulse einerseits auf den Eingang eines UND-Gatters (13) und andererseits über einen Inverter (11) auf einen Dezimalzäh- ler (12) gelangen, von dem Impulse jeweils über ein einstellbares Brückenfeld (B 2Z) für den Zählerwert Z₂ eines Teilwertigkeitsverhältnisses ZiINi auf den Takteingang eines Flip-Flops (14) und über ein zweites einstellbares Brückenfeld (B 2N) für den Nennerwert N₂ des Teilwertigkeitsverhältnisses Z2/N2 auf den Rücksetz-Eingang des Flip-Flops (14) sowie auf den Rücksetz-Eingang des Dezimalzählers (12) geführt sind, und daß der Ausgang des Flip-Flops (14) mit dem zweiten Eingang des jo UND-Gatters (13) verbunden ist, so daß am Ausgang des UND-Gatters (13) Impulse mit einem Wertigkeitsverhältnis