KR820002104B1 - Electron type integrating watt meter - Google Patents

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KR820002104B1
KR820002104B1 KR7902296A KR790002296A KR820002104B1 KR 820002104 B1 KR820002104 B1 KR 820002104B1 KR 7902296 A KR7902296 A KR 7902296A KR 790002296 A KR790002296 A KR 790002296A KR 820002104 B1 KR820002104 B1 KR 820002104B1
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KR7902296A
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료오지 가모우
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이와다 가즈오
도오쿄오 시바우라덴끼 가부시기 가이샤
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R11/00Electromechanical arrangements for measuring time integral of electric power or current, e.g. of consumption
    • G01R11/30Dynamo-electric motor meters
    • G01R11/32Watt-hour meters

Abstract

The object of this invention is to present an integrating watt meter which has no off-set voltage even in the case of light load, to eliminate off-set voltage error especially variable with time, to increase the accuracy, and to make it suitable for large-scale fabrication. The characteristics of the watt meter are as follows.(1) It has an integrating circuit with operational amplifier where pulse width modulation(PWM) circuit integrates voltage signal proportional to load voltage.(2) It has a comparator circuit which reverses polarity when out voltage of integrating circuit reaches the prescribed valve.

Description

전자식 적산 전력계Electronic integrated power meter

제1도는 전자식 적산 전력계의 기본적인 배열을 나타내는 블록선도.1 is a block diagram showing the basic arrangement of an electronic integrated power meter.

제2도는 본 발명에 따른 전자식 적산 전력계의 일례를 보여주는 부분적으로 블록선도인 회로도.2 is a partially block diagram showing an example of an electronic integrated power meter according to the present invention.

제3도는 제2도에서 보인 펄스폭 변조회로의 동작설명을 위한 파형도.3 is a waveform diagram for explaining the operation of the pulse width modulation circuit shown in FIG.

제4도는 제2도에 보인 전압-대-주파수 변환 회로의 여러부분에서의 파형도.4 is a waveform diagram of various parts of the voltage-to-frequency conversion circuit shown in FIG.

제5도는 본 발명의 펄스폭 변조회로의 일례를 보여주는 부분적으로 블록선도인 회로도.5 is a partially block diagram showing an example of the pulse width modulation circuit of the present invention.

제6도는 제5도에 보인 펄스 폭 변조회로의 동작설명을 위한 파형도.6 is a waveform diagram for explaining the operation of the pulse width modulation circuit shown in FIG.

제7도는 제5도에 나타난 펄스폭 변조회로에서 비교(comparator)회로의 오프셋(offset)전압의 효과를 가진 등가회로도.FIG. 7 is an equivalent circuit diagram of the effect of offset voltage of a comparator circuit in the pulse width modulation circuit shown in FIG. 5. FIG.

제8도는 제5도에 나타난 펄스폭 변조회로에서 비교회로의 오프셋 전압효과의 설명도.8 is an explanatory diagram of the offset voltage effect of the comparison circuit in the pulse width modulation circuit shown in FIG.

제9도는 종래의 전압-대-주파수 변환회로의 배열을 보인 회로도.9 is a circuit diagram showing an arrangement of a conventional voltage-to-frequency conversion circuit.

제10도는 제2도에 나타난 회로의 회로상수가 미리 결정된 관계에 있지않을때 얻은 증배(multiplication) 회로의 입·출력 특성의 도해도.10 is a diagram of input and output characteristics of a multiplication circuit obtained when the circuit constants of the circuit shown in FIG. 2 are not in a predetermined relationship.

제11도는 본 발명에 따른 전자식 적산 전력계의 다른예의 전압-대-주파수회로를 보여주는 부분적으로 블록선도 회로도.11 is a partial block diagram circuit diagram showing a voltage-to-frequency circuit of another example of an electronic integrated power meter according to the present invention.

제12도는 제11도에서 보인 회로의 특별한 부분에서의 파형도.12 is a waveform diagram of a particular part of the circuit shown in FIG.

제13도는 제11도에 나타난 전압-대-주파수 변환회로의 입·출력 특성의 도해도.13 is a diagram of input and output characteristics of the voltage-to-frequency conversion circuit shown in FIG.

제14도는 제11도에 나타난 전압-대-주파수 변환회로에서 비교회로의 오프셋 전압의 효과를 포함하는 등가회로도.FIG. 14 is an equivalent circuit diagram including the effect of offset voltage of the comparison circuit in the voltage-to-frequency conversion circuit shown in FIG.

제15도는 전압-대-주파수 변환회로에서 비교회로의 오프셋 전압의 효과 설명도.15 is an explanatory diagram of the effect of offset voltage of a comparison circuit in a voltage-to-frequency conversion circuit.

제16 및 17도는 각기 본 발명에 따른 전자식 적산전력계의 세번째 및 네번째예에서 전압-대-주파수 변환 회로도.16 and 17 are voltage-to-frequency conversion circuit diagrams in the third and fourth examples of the electronic integrated power meter according to the present invention, respectively.

제18 및 19도는 각각 종래의 비교회로의 출력회로도.18 and 19 are output circuit diagrams of a conventional comparison circuit, respectively.

제20도는 본 발명에 따른 전자식 적산 전력계에서 비교회로의 출력 회로도.20 is an output circuit diagram of a comparison circuit in the electronic integrated power meter according to the present invention.

제21도는 제20도의 회로의 등가회로도.21 is an equivalent circuit diagram of the circuit of FIG. 20. FIG.

제22도는 본 발명에 따른 전자식 적산전력계에서 C-MOS형 전계효과 트랜지스터로 이루어진 인버터회로도.22 is an inverter circuit diagram of a C-MOS type field effect transistor in an electronic integrated power meter according to the present invention.

제23도는 본 발명에 따른 전자식 적산 전력계에서 사용한 적원부(electric source unit)의 회로도.23 is a circuit diagram of an electric source unit used in the electronic integrated power meter according to the present invention.

제24도는 집적회로 형태로 제작할 수 있는 본 발명에 따른 전기식 적산 전력계의 다른예를 보여주는, 부분적으로 블록선도인 회로도.FIG. 24 is a circuit diagram, partially in block diagram, showing another example of an electrical integrated power meter according to the present invention that can be fabricated in an integrated circuit form.

제25도는 본 발명에 따른 다상의(boly phase) 적산 전력계의 한 수정을 보여주는 부분적으로 블록선도인 회로도.25 is a partially block diagram showing a modification of a boly phase integrated power meter in accordance with the present invention.

본 발명은 전자식 적산 전력계에 관한것이며, 특히 그것의 경부하 특성이 개선되고 시간과의 특성이 안정화된 전자식 적산 전력계에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electronic integrated power meter, and more particularly, to an electronic integrated power meter having improved light load characteristics and stabilized with time.

전자식 적산 전력계는 기계적으로 가동소자를 가지고 있지 않으므로, 시간과의 특성에 있어서는 극히 우수하다. 즉, 그것의 정확성은 장시간동안 변하지않고 유지된다. 더우기 그것의 크기가 상대적으로 작고 대량생산에 알맞고 게다가 제작가격이 그 만큼 줄어들 수 있다는 점에서 유리하다. 이 적산 전력계는 적산전력치에 대한 충전분의 변화나 그것의 원격제어가 간단한 전기회로로 실현할 수 있는 특징을 가지고 있다.Since the electronic integrated power meter does not have a movable element mechanically, it is extremely excellent in characteristics with time. That is, its accuracy remains unchanged for a long time. Moreover, it is advantageous in that its size is relatively small, suitable for mass production, and the production price can be reduced by that much. This integrated power meter has a characteristic that the change of charge to the integrated power value or its remote control can be realized by a simple electric circuit.

따라서 전자식 적산 전력계는 본질적으로 기계적인 소자로 구성된 유도형 적산 전력계를 교체할 수 있을 듯하다. 이 기술에 있어서 다양한 전자식 적산 전력계가 제외되고 있다.Electronic wattmeters are therefore likely to replace inductive wattmeters consisting essentially of mechanical components. Various electronic integrated power meters are excluded from this technology.

이러한 종래의 전자식 적산 전력계는 제1도 에서와 같은 등가 회로를 가지고 있다. 이와 같이, 이 적산전력계는 전력공급선의 부하전압이 비례하는 전압신호 ev와 공급선의 소모전류에 비례하는 전압신호 ei가 증배(multiplication)되고 그리하여 공급선의 순시전력에 비례하는 전압신호(eo=k·ev·ei,k는 상수)를 공급하기 위한 증배회로(M)와, 증배회로(M)의 출력전압신호(eo)가 주파수신호 fout을 공급하기 위해 적분되는 전압-대-주파수 변환회로(VF)로 구성되어 있다. 따라서, 이 적산전력계는 전압-대-주파수 변환회로(VF)에서 나온 주파수 신호 fout을 계수하므로써 적산 전력치를 얻는다.This conventional electronic integrated power meter has an equivalent circuit as in FIG. In this way, the integrated power meter has a voltage signal e v in which the load voltage of the power supply line is proportional and a voltage signal e i in proportion to the consumption current of the supply line is multiplied, and thus a voltage signal e o in proportion to the instantaneous power of the supply line. = k · e v · e i , k is a constant) and a voltage-to-band where the output voltage signal e o of the multiplication circuit M is integrated to supply the frequency signal fout. It is composed of frequency conversion circuit (V F ). Therefore, this integrated power meter obtains the integrated power value by counting the frequency signal fout from the voltage-to-frequency conversion circuit V F.

그러나 제1도에서 보인 전자식 적산전력계의 증배회로(M)과 전압-대-주파수 변환회로(VF)는 연산증폭기(Operational amplifier)로 구성되어 있으므로 적산 전력계의 정확도가 전범위(정격(rating))에 관한 상오대차 대신에 사실 측정치에 관한 절대오차로 표현됐기 때문에 그것이 적산 전력계의 측정의 정확도에 영향을 주는 결과와 함께 오프셋 전압이 정확하게 나타난다는 것을 주의해야 한다. 따라서, 적산 전력계의 정확도는 입력이 정격(100%)의 1/30(3.33%)나 1/50(2%)일지라도 절대오차안에 있을 만큼 보증되어야한다. 만약 소모전류에 대응하는 전압신호 ei의 정격이 예를들어 5(V)라고 가정하면, 그때 0.5%오차는, 정격이 100%일때, 변환치 입력 25mV에 해당한다.However, since the multiplication circuit (M) and the voltage-to-frequency conversion circuit (V F ) of the electronic integrated wattmeter shown in FIG. 1 are composed of an operational amplifier, the accuracy of the integrated wattmeter is full range (rating). Note that the offset voltage appears exactly with the result that affects the accuracy of the measurement of the integrated power meter because it is expressed as the absolute error about the measured value instead of the phase error of the. Therefore, the accuracy of the integrated power meter must be guaranteed to be within absolute error even if the input is 1/30 (3.33%) or 1/50 (2%) of the rated (100%). If the rating of the voltage signal ei corresponding to the current consumption is 5 (V), for example, then the 0.5% error corresponds to the conversion value input 25mV when the rating is 100%.

그러므로, 변환치의 입력이 25mV정도에 있을지라도, 그때에 정확도는 그렇게 심히 영향을 받지 않을 것이다.Therefore, even if the input of the conversion value is on the order of 25 mV, then the accuracy will not be so severely affected.

그러나 1/50입력에 관한 0.5%오차(경부하)인 경우에는, 변환치의 입력이 0.5mV이다. 따라서, 증배회로(M)와 전압-대-수파수 변환회로(VF)의 연산 증폭기에 의해 유도된 오프셋 전압을 0.5mV이하로 줄이는 것이 필요하다. 그러나, 연산 증폭기로 부터 오프셋 전압을 제거하는 것은 상당히 어렵다. 게다가, 오프셋 전압은 시간과 온도에 의해 변환된다. 따라서 고(高)정확도로 전자식 적산전력계를 유지하기란 어렵다.However, in the case of 0.5% error (light load) with respect to 1/50 input, the input of the conversion value is 0.5 mV. Therefore, it is necessary to reduce the offset voltage induced by the operational amplifier of the multiplication circuit M and the voltage-to-frequency conversion circuit V F to 0.5 mV or less. However, removing the offset voltage from the op amp is quite difficult. In addition, the offset voltage is converted by time and temperature. Therefore, it is difficult to maintain an electronic integrated power meter with high accuracy.

따라서, 본 발명의 목적은 경부하 일지라도 그곳의 연산증폭기에 아무런 오프셋 전압오차가 발생하지 않으며, 특히 시간에 의해 변화가능한 오프셋 전압오차가 뚜렷하게 제거되는 전자식 적산 전력계를 공급하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide an electronic integrated power meter in which no offset voltage error occurs in the operational amplifier therein, even at light loads, and in particular, the offset voltage error that is changeable with time is clearly eliminated.

본 발명의 다른 목적은 제작시 그것의 정격이 조절되면, 그 후에는 그에 대한 검사나 조절을 할 필요가없는 전자식 적산 전력계를 공급하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 그것의 회로가 집적회로 형태로서, 대규모로 제작되는데 적합한 전자식 적산 전력계를 공급하는 것이다.Another object of the present invention is to supply an electronic integrated power meter, when its rating is adjusted at the time of manufacture, after which there is no need to inspect or adjust it. It is yet another object of the present invention to provide an electronic integrated power meter, in which its circuit is in the form of an integrated circuit, which is suitable for making on a large scale.

본 발명의 또 다른 목적은 어느 연산 증폭기도 증배부분에 사용되지 않는 전자식 적산 전력계를 공급하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an electronic integrated power meter in which no operational amplifier is used for the multiplication part.

본 발명의 특별한 목적은 그것의 여러회로의 전압이 안정된 전자식 적산전력계를 주어 측정의 정확도를 증가시키는 것이다.A special object of the present invention is to increase the accuracy of the measurement by giving an electronic integrated power meter with a stable voltage in its various circuits.

본 발명의 특성으로 간주되는 새로운 특징은 첨부된 청구권에 설명되어 있다. 그러나, 본 발명뿐만 아니라, 다른목적 및 그것에 대한 유리한 점은 다음의 상세한 예시적인 실시례의 설명을 참조하여 첨부된 도면과 함께 읽을때 잘 이해될 수 있을 것이다.New features regarded as features of the invention are set forth in the appended claims. However, other objects and advantages thereof as well as the present invention will be better understood when read in conjunction with the accompanying drawings, with reference to the following detailed exemplary embodiments.

제2도는 본 발명에 따른 전자식 적산전력계의 일례를 나타낸 블록 다이어그램이다. 본 발명의 완전이해에 도움을 주기위해, 먼저 본 발명에 대한 윤곽이 제2도를 참조하여 설명되고, 그것에 대한 구성회로는 후에 설명될 것이다.2 is a block diagram showing an example of an electronic integrated power meter according to the present invention. To assist in the full understanding of the present invention, the outline of the present invention will first be described with reference to FIG. 2, and the configuration circuit for it will be described later.

제2도에 나타난 바와 같이, 적산전력계는 전력공급선에 걸리는 부하전압에 비례하는 전압신호 eV가 트랜스포머 PT에 의해 감지되고, 그 전압신호 ev가 전압신호 ev의 값에 비례하는 펄스폭 듀-티 사이클(duty cycle)신호 D와

Figure kpo00001
의 출력을 내기위해 펄스폭 변조를 요하는 펄스폭 변조회로(101)를 가지고 있다. 펄스폭 변조회로(101)는 기준전압 ±er을 제동하기 위한 기준전압원과 인버어터 회로(G1)가 설비되어 있다. 변류기(CT)는 부하 전류검출을 위하여 전력공급선에 주어져 있고, 변류기(CT)의 권선은 저항 RL에 의해 션트(SHUNT)되어있다. 번류기(CT)의 권선의 중앙탭은 접지되어 있다. 전력공급선의 소모전류에 비례하는 전압신호 ±ei는 저항 RL의 양단에 나타나고, 두신호의 진폭은 서로같고 위상차는 180。이다. 전압신호 ±ei는 논리신호 "1"로 턴-언(turn on)되고 논리신호 "0"에 의해 턴-오프(turn off)되는 아날로그 스위치 S1-S4로 구성된 증배회로(102)에 가해진다.As shown in FIG. 2, in the integrated power meter, a voltage signal e V proportional to the load voltage applied to the power supply line is sensed by the transformer PT, and the pulse width duty ratio whose voltage signal ev is proportional to the value of the voltage signal ev. Duty cycle signal D and
Figure kpo00001
It has a pulse width modulation circuit 101 that requires pulse width modulation in order to produce the output of. The pulse width modulation circuit 101 is provided with a reference voltage source and an inverter circuit G 1 for braking a reference voltage ± e r . The current transformer CT is provided to the power supply line for detecting the load current, and the winding of the current transformer CT is shunted by the resistor RL. The center tap of the winding of the current transformer CT is grounded. The voltage signal ± ei, which is proportional to the current consumption of the power supply line, appears across the resistor RL. The two signals have the same amplitude and phase difference of 180 °. The voltage signal ± ei is applied to the multiplication circuit 102 consisting of analog switches S 1 -S 4 which are turned on by the logic signal "1" and turned off by the logic signal "0". All.

그 아날로그 스위치는 J-FET나 MOS-FET와 같은 반도체 장치로 만들어져 있다. 아날로그 스위치 S1및 S2의 입력은 변류기(CT)의 권선의 한끝에 연결된 반면에, 아날로그 스위치 S3및 S4의 입력은 다른끝에 접속되어 있다. 아날로그 스위치 S1과 S3의 출력은 저항체 R11과 커패시터 C11로 구성된 저역 통과필터(10w-pass filter)에 공통적으로 접속되어 있다. 아날로그 스위치 S2및 S4의 출력은 역시 공통적으로 저항체(R12)와 커패시터(C12)로 구성된 저역통과 필터에 접속되어 있다. 저항체(R11)의 저항값은 저항체(R12)의 저항값과 동일하다. 커패시터(C11)의 용량은 커패시터(C12)의 전기용량과 같다.The analog switches are made of semiconductor devices such as J-FETs and MOS-FETs. The inputs of analog switches S 1 and S 2 are connected to one end of the winding of the current transformer CT, while the inputs of analog switches S 3 and S 4 are connected to the other end. The outputs of analog switches S 1 and S 3 are commonly connected to a 10w-pass filter consisting of resistor R 11 and capacitor C 11 . The outputs of analog switches S 2 and S 4 are also commonly connected to a low pass filter consisting of a resistor R 12 and a capacitor C 12 . The resistance value of the resistor R 11 is the same as that of the resistor R 12 . The capacitance of the capacitor C 11 is equal to the capacitance of the capacitor C 12 .

전력 공급선의 부하전류에 비례하는 전압신호 ±ei는 전류 트랜스포머 (CT)에서 증배회로에 가해지고, 그것으로부터 절대값으로는 같고 극성이 반대인 직류전압신호 eop및 eon이 펄스폭변조 회로(101)의 펄스폭 듀-티 사이클신호 D 및

Figure kpo00002
에 의해 교대로 구동되는 아날로그 스위치 S1-S4및 저역 통과 필터를 통하여 나온다. 신호 eop및 eon은 전력 공급선의 부하전압에 비례하는 전압신호 ev와 소모전류에 비례하는 전압신호 ei의 적(積)에 비례하는 직류전압이다. 즉, 그것은 뒤에 설명되지만 순시전력에 비례하는 직류전압이다. 직류 전압신호 eop및 eon은 주파수 변환회로(103) (뒤에 설명하는)에 가해진다. 주파수 변환회로(103)은 각기 저역통과 필터에 연결된 아날로그 스위치 Sa 및 Sb를 가지고 있다.The voltage signal ± ei proportional to the load current of the power supply line is applied to the multiplication circuit in the current transformer (CT), from which the DC voltage signals e op and e on which are equal in absolute value and opposite in polarity are pulse width modulation circuits ( Pulse width duty cycle signal D and
Figure kpo00002
It comes out through the analog switches S 1 -S 4 and the low pass filter, which are alternately driven by. The signals e op and e on are direct current voltages proportional to the product of the voltage signal e v proportional to the load voltage of the power supply line and the voltage signal e i proportional to the consumption current. That is, it is a DC voltage that is described later but proportional to instantaneous power. The DC voltage signals e op and e on are applied to the frequency conversion circuit 103 (to be described later). The frequency conversion circuit 103 has analog switches Sa and Sb, respectively, connected to the low pass filter.

아날로그 스위치 Sa 및 Sb의 출력은 저항체 R21을 통해서 이미 알고 있는 연산증폭기로 구성된 적분(integration) 회로(A1)의 입력에 접속되고, 그것(적분회로 A1)의 다른 입력은 접지되어 있다. 적분회로(A1)의 출력은 그 적분출력이 미리 결정된 값에 도달할 때마다 논리신호 "1"혹은 "0"이 나오는 비교회로(연산 증폭기로 구성되어 있음)의 한 입력에 접속되어 있다. 적분회로(A1)의 출력은 커패시터(C21)을 통해서 그것의 입력에 궤환된다. 비교회로(A2)의 다른 입력은 저항체(R31)을 통해서 접지되어 있다. 스위치 Sa 및 Sb는 비교회로(A2)의 출력에 의해 동작된다. 비교회로(A2)의 출력은 인버터(G2)를 통해서 스위치 Sb에 가해지고, 그리하여 Sa가 닫칠때 Sb는 열리고, Sa가 열릴때 Sb는 닫힌다.The output of the analog switches Sa and Sb are connected to the input of the integration (integration) circuit (A 1) consisting of an operational amplifier that is already known through the resistor R21, the other input of it (the integration circuit A 1) is grounded. The output of the integrating circuit A 1 is connected to one input of a comparison circuit (consisting of an operational amplifier) in which the logic signal "1" or "0" is output whenever the integral output reaches a predetermined value. The output of the integrating circuit A 1 is fed back to its input via a capacitor C 21 . The other input of the comparison circuit A 2 is grounded through a resistor R 31 . The switches Sa and Sb are operated by the output of the comparison circuit A 2 . The output of the comparison circuit A 2 is applied to the switch Sb via the inverter G 2 , so that Sb opens when Sa closes and Sb closes when Sa opens.

더우기, 비교회로(A2)의 출력은 인버터(G3)의 저항치(R23)를 통해서 그것의 다른 입력에 접속되어 있다.Moreover, the output of the comparison circuit A 2 is connected to its other input via the resistance value R 23 of the inverter G 3 .

제2도에서 참고문자 eQ는 적분회로(A1)의 출력전압을 ec는 비교회로(A2)의 부입력(negative input)에서의 전압을, em은 스위치 Sa및 Sb를 통해서 적분회로(A1)의 부입력에 가해지는 전압을 가리킨다.In FIG. 2, the reference character e Q denotes the output voltage of the integrating circuit A 1 , e c denotes the voltage at the negative input of the comparing circuit A 2 , and e m denotes the switches S a and S b . It indicates the voltage applied to the negative input of the integration circuit (A 1 ) through.

이와 같이, 적분회로 출력전압치에 의해서 논리 신호 "1"혹은 "0"이 비교회로(A2)를 통해 나온다. 비교회로(A2)가 논리신호 "1"를 발생할때, 아날로그 스위치 Sa는 적분회로(A1)에 직류전압신호 eop를 도입하기 위해 닫혀진다.In this way, the logic signal "1" or "0" comes out through the comparison circuit A 2 by the integral circuit output voltage value. When the comparison circuit A 2 generates the logic signal "1", the analog switch S a is closed to introduce the DC voltage signal e op into the integration circuit A 1 .

비교회로(A2)가 논리신호 "0"을 발생할때, 아날로그 스위치 Sb는 적분 회로(A1)에 직류전압신호 eon을 도입하기 위해 닫혀진다. 이와 같이 적분회로(A1)의 적분출력은 직류전압신호 eop혹은 eon(순시전력)에 비례하고, 비교회로(A2)의 논리신호는 펄스 주파수를 형성하기 위해서 적분출력의 미리 설정된 전압치에 의해 역전된다(inverted). 따라서, 전력에 비례하는 주파수신호 fo는 비교기(A2)의 출력에서 얻을 수 있다.When the comparison circuit A 2 generates a logic signal "0", the analog switch S b is closed to introduce the DC voltage signal e on to the integration circuit A 1 . In this way, the integral output of the integration circuit A 1 is proportional to the DC voltage signal e op or e on (instantaneous power), and the logic signal of the comparison circuit A 2 is a preset voltage of the integral output to form a pulse frequency. Inverted by the value. Therefore, the frequency signal f o proportional to the power can be obtained at the output of the comparator A 2 .

제2도에서, 참고문자(G3)는 인버터회로를, (R31) 및 (R32)는 전압분할 저항을 가리킨다. 저항체(R31)및 (R32)는 저항값에 있어서 동일하다.In FIG. 2, reference characters G 3 denote inverter circuits, and R 31 and R 32 denote voltage divider resistors. Resistor R 31 and R 32 are the same in resistance value.

제2도에서 나타낸 적산전력계의 동작이 설명된다.The operation of the integrated power meter shown in FIG. 2 is described.

먼저, 트랜스포머(PT)에 의해 도입된 전압신호 ev는 펄스폭 변조회로 (PWM)에서 전압신호 ev에 비례하는 펄스폭 듀-티 사이클 D로 변환된다.First, the voltage signal introduced by the transformer (PT) e v is the pulse width which is proportional to the voltage signal e v dew in a pulse width modulation circuit (PWM) - is converted into a cycle T D.

이것은 제3도에 나타낸 파형도에 의해 분명해 진다.This is clarified by the waveform diagram shown in FIG.

즉, 만일 제3도의 (a)부분에서 주기 S동안에 전압신호 ev의 일부분 넓어진다면, 그때 그것은 제3도의 (d)부분에서 처럼 도시된다. 이 경우에, 전압신호 +ei및 ei는 제3도의 (b)부분이나 (c)부분처럼 표시된다. (d)부분에서의 전압신호 ev가 펄스폭 변조 당한다면, 그때 제3도의 (e)부분에서 나타난 바와 같은 펄스폭 듀-티 사이클 신호 D 및

Figure kpo00003
를 얻을수 있다. 만약 듀-티 사이클 신호 D에서 논리신호 "1"의 간격에 대한 시간폭이 ta로 표시되고, 논리신호 "0"의 간격에 대한 시간폭이 tb로 표시된다면, 그때 펄스폭변조회로(PWM)에서 ev=o이면 ta=tb이므로, 50% 듀-티 사이클 신호 D가 얻어진다. 펄스 폭은 전압신호 ev가 양의 전압일때 이고 그것이 부의 전압일때 ta<tb가 된다. 이러한 펄스폭 듀-티 사이클 신호 D 및
Figure kpo00004
는 er이 펄스폭 변조회로 (PWM)의 기준전압인 곳에서 다음과 같이 표현할 수 있다.That is, if a portion of the voltage signal e v is widened during the period S in part (a) of FIG. 3, then it is shown as in part (d) of FIG. In this case, the voltage signals + e i and e i are displayed as part (b) or part (c) in FIG. If the voltage signal e v in part (d) is subjected to pulse width modulation, then the pulse width duty cycle signal D, as shown in part (e) of FIG.
Figure kpo00003
You can get If the time width for the interval of the logic signal "1" in the duty cycle signal D is denoted by t a , and the time width for the interval of the logic signal "0" is denoted by t b , then the pulse width modulation circuit ( In PWM), if e v = o, then t a = t b, so a 50% duty cycle signal D is obtained. The pulse width is t a <t b when the voltage signal e v is a positive voltage and it is a negative voltage. This pulse width du-tee cycle signal D and
Figure kpo00004
Can be expressed as follows where e r is the reference voltage of the pulse width modulation circuit (PWM).

Figure kpo00005
Figure kpo00005

이와 같이 얻어진 펄스폭 듀-티 사이클 신호 D와 이 신호 D를 인버터 G1에 가해서 얻은

Figure kpo00006
중에서, 신호 D는 그것이 논리레벨 "1"로 되었을때 증배회로의 아날로그 스위치 S2및 S3를 턴-언하는데 사용된다. 그리고, 신호
Figure kpo00007
는 그것이 논리 레벨 "1"로 되었을때 증배회로의 아날로그 스위치 S1및 S4를 턴-언 하는데 사용된다.The pulse width duty cycle signal D thus obtained and the signal D were applied to the inverter G 1 .
Figure kpo00006
Among them, the signal D is used to turn on the analog switches S 2 and S 3 of the multiplication circuit when it is brought to logic level "1". And signal
Figure kpo00007
Is used to turn on and off the analog switches S 1 and S 4 of the multiplication circuit when it reaches logic level " 1 &quot;.

그때에, 전력공급선의 소모 전류에 비례하는 전압신호 ±ei는 직류전압신호 eop및 eon을 얻기 위해서 아날로그 스위치 S1-S4에 도입된다. 즉, 전압신호 ev및 ei의 증배에 의해 제공되는 직류전압신호 eop및 eon은 펄스 폭 변조회로 (PWM)의 펄스 듀-티 사이클신호 D 및

Figure kpo00008
로 아날로그 스위치 S1-S4의 언-오프동작을 제어하므로써 얻을 수 있다. 신호 eop및 eon은 다음과 같이 표현할 수 있다.At that time, the voltage signal ± e i proportional to the consumption current of the power supply line is introduced into the analog switches S 1 -S 4 to obtain the DC voltage signals e op and e on . That is, the DC voltage signals e op and e on provided by the multiplication of the voltage signals e v and e i are the pulse duty cycle signal D and the pulse width modulation circuit PWM.
Figure kpo00008
This can be achieved by controlling the un-off operation of analog switches S 1 -S 4 . The signals e op and e on can be expressed as follows.

Figure kpo00009
Figure kpo00009

방정식(3) 및 (4)로부터 분명하듯이, 신호 eop및 eon은 절대값에 있어서는 같고, ei및 ev로서 나타내는 순시 전력에 비례하는 양 및 부의 직류전압 신호이다.As is clear from equations (3) and (4), the signals e op and e on are the same in absolute value and are positive and negative DC voltage signals proportional to the instantaneous power represented by e i and e v .

방정식(3) 및 (4)는 R11≪R21안 상태에서만 세워질 수 있다. 이것은 스위치 Sa및 Sb의 효과를 무시한 것이다. 즉, 스위치 S1∼S4가 턴-언 될때 제공되는 전압신호 -ei및 +ei의 평균치 eon및 eop는 펄스폭 듀-티 사이클

Figure kpo00010
및 D로 스위치 S1∼S4의 온-오프 동작을 제어하므로써 얻어질 수 있다. 따라서, 평균치 eon및 eop는 방정식(3) 및 (4)에 의해서 제공되는 직류 전압치와 비슷하다. 이점은 제3도의 (f)부분으로 부터 분명해질 것이다. 즉, 제3도의 (f)부분에서, 빗금친 부분의 평균치는 eon에 해당하고, 나머지 부분의 평균치는 eop에 해당한다.Equations (3) and (4) can only be established in the state R 11 ″ R 21 . This ignores the effects of switches S a and S b . That is, the average values e on and e op of the voltage signals -e i and + e i provided when the switches S 1 to S 4 are turned on are pulse width duty cycles.
Figure kpo00010
And D to control the on-off operation of the switches S 1 to S 4 . Therefore, the average values e on and e op are similar to the direct current voltage values provided by equations (3) and (4). This will be apparent from part (f) of FIG. That is, in part (f) of FIG. 3, the mean of the hatched portion corresponds to e on , and the mean of the remaining portions corresponds to e op .

다른 한편으로, 적분회로(A1)의 입력 부분에서 아날로그 스위치 Sa및 Sb는 아날로그 스위치 S1∼S4의 언-오프 동작과는 비동시성으로 언-오프 동작된다.On the other hand, at the input portion of the integrating circuit A 1 , the analog switches S a and S b are un-off operation asynchronously with the un-off operation of the analog switches S 1 to S 4 .

저항체(R11)의 저항은 저항체(R21)의 저항보다 훨씬 더 적은 것으로 추정된다.(R11≪R21)이 상태하에서 아날로그 스위치 Sa및 Sb가 언 (On) 및 오프(Off)로 동작될때, 직류 전압신호 eop및 eon이 번갈아 아날로그 스위치 Sa및 Sb의 공통츨력에 공급된다. 즉, 제4도의 (a)부분에 나타난 것과 같이 전압신호 em이 얻어긴다. 전압신호 em은 뒤에 설명되는 것과 같은 적분회로(A1) 및 비교회로 (A2)에 의해서 주파수 신호 f0로 변환된다.The resistance of resistor R 11 is estimated to be much less than the resistance of resistor R 21. (R 11 ≪R 21 ) Under this condition, analog switches S a and S b are on and off. When operated at, the DC voltage signals e op and e on are alternately supplied to the common output of the analog switches S a and S b . That is, the voltage signal e m is obtained as shown in part (a) of FIG. The voltage signal e m is converted into the frequency signal f 0 by the integrating circuit A 1 and the comparing circuit A 2 as described later.

이제 제2도에서 보인 전자식 적산 전력계를 구성하는 회로가 상세하게 설명될 것이다. 제2도에서 보인 펄스폭 변조회로가 더 상세히 제5도에 도해되어 있다. 정확한 전기적인 에너지(energy)는 정확한 펄스폭 변조없이 얻을 수 있다. 종래의 펄스 폭 변조회로는 연산 증폭기의 오프셋 전압의 간섭을 받는다.The circuit constituting the electronic integrated power meter shown in FIG. 2 will now be described in detail. The pulse width modulation circuit shown in FIG. 2 is illustrated in FIG. 5 in more detail. Accurate electrical energy can be obtained without accurate pulse width modulation. Conventional pulse width modulation circuits are subject to interference of the offset voltage of the operational amplifier.

제5도에서 보안 펄스폭 변조회로에서, 전압신호 ev는 저항체(R10)을 통해서 연산증폭기로 구성된 적분회로(A10)의 부(negative)의 입력에 가해진다. 적분회로(A10)의 출력은 연산증폭기로 구성된 비교회로(A11)의 양(positive)의 입력에 가해진다. 커패시터(C10)은 입력신호의 적분을 위해서 적분회로(A10)의 부의 입력과 적분회로(A10)의 출력사이에 끼워져 있다. 비교회로(A11)의 출력은 저항체(R24)를 통해서 적분회로(A10)의 부의 입력에 가해지고 그리고 또 한편으로 인버터(G4)에 가해진다. 인버터(G4)의 출력은 저항체(R22) 및 (R23)에 의해 분압되고, 합성신호는 비교회로(A11)의 부의 입력에 가해진다. 저항체(R22)의 저항은 저항체(R23)의 저항과 동일하다. 저항체(R22)의 한 단자는 비교회로(A11)의 부의 입력에 연결되어 있고, 다른 단자는 인바터(G4)의 출력에 연결되어 있다. 저항체(R23)의 한 단자는 접지되었고, 다른 단자는 저항체(R22)의 상기 한 단자에 연결되어 있다. 더우기, 저항체(R22)의 다른 단자는 저항체(R13)의 한 단자에 연결되어 있는데, 저항체(R13)의 다른 단자는 적분회로(A10)의 양의 입력에 연결되어 있으며, (A10)의 양의 입력은 커패시터(C13)을 통해 접지되어 있다. 이와 같이, 저항체(R13) 및 (C13)은 저역통과 필터를 형성한다.In the secure pulse width modulation circuit in FIG. 5, the voltage signal e v is applied to the negative input of the integrating circuit A 10 composed of the operational amplifier through the resistor R 10 . The output of the integrating circuit A 10 is applied to the positive input of the comparing circuit A 11 composed of an operational amplifier. The capacitor C 10 is sandwiched between the negative input of the integration circuit A 10 and the output of the integration circuit A10 for integration of the input signal. The output of the comparison circuit A 11 is applied to the negative input of the integration circuit A 10 via the resistor R 24 and on the other hand to the inverter G 4 . The output of the inverter G 4 is divided by the resistors R 22 and R 23 , and the synthesized signal is applied to the negative input of the comparison circuit A 11 . The resistance of the resistor R 22 is equal to the resistance of the resistor R 23 . One terminal of resistor R 22 is connected to the negative input of comparison circuit A 11 , and the other terminal is connected to the output of inverter G 4 . One terminal of the resistor R 23 is grounded and the other terminal is connected to the one terminal of the resistor R 22 . Furthermore, while the other terminal of the resistor (R 22) is there connected to one terminal of the resistor (R 13), the other terminal of the resistor (R 13) is connected to the positive input of the integrator circuit (A 10), (A The positive input of 10 is grounded through capacitor C 13 . In this way, resistors R 13 and C 13 form a low pass filter.

제5도에서, 참고문자 en은 적분회로 (A10)의 양의 입력에 가해진 입력전압을, eh는 비교회로 (A11)의 부의 입력에 가해진 입력전압을, 그리고 ek는 적분회로 (A10)의 출력전압을 가리킨다.In FIG. 5, the reference character e n is the input voltage applied to the positive input of the integrating circuit A 10 , e h is the input voltage applied to the negative input of the comparing circuit A 11 , and e k is the integrating circuit. Indicates the output voltage of (A 10 ).

이제 저역 통과 필터가 이와 같이 구성된(제5도) 펄스 폭 변조 회로에서 제거되고 적분회로(A10)이 점선과 같이 접지된 경우가 기술될 것이다.The case will now be described where the low pass filter has been removed in this configured (figure 5) pulse width modulation circuit and the integrating circuit A 10 is grounded like a dashed line.

비교회로 (A11)는 논리신호 "1"은 신호 +er이 나오고, 논리 신호 "0"으로 신호 -er이 나오게끔 고안되어 있다. 동작을 쉽게 이해하기 위해서, 전압신호 ev=0이고, 논리신호 "0"이 비교회로(Al1)의 출력에 제공되었다고 가정해보자. 이 경우에, 전압분할 저항체(R22) 및 (R23)에의 분압에 의해 얻은 부의 전압신호 eh는 비교회로(A11)의 부의 입력에 가해진다. 더우기, 양의 전압신호 +er이 저항체(R24)를 통해서 적분회로 (A10)의 부의 입력에 가해진다. 그러므로, 적분회로 (A10)은 부의 기울기 모우드(mode)로 적분을 한다. 적분회로 (A10)의 출력전압 ek가 -er/2에 따르고, ek

Figure kpo00011
en인 관계가 성립할때 그때 비교회로(A11)의 출력 논리신호 "1"은 "0"으로 바꾸어 진다.A comparison circuit (11 A) is a logic signal "1" is a signal e + r is out, it is intended gekkeum signal -e r is out a logic signal "0". For easy understanding of the operation, suppose that the voltage signal e v = 0 and the logic signal "0" is provided at the output of the comparing circuit Al . In this case, the negative voltage signal e h obtained by the divided voltage to the voltage dividing resistors R 22 and R 23 is applied to the negative input of the comparison circuit A 11 . Furthermore, a positive voltage signal + e r is applied to the negative input of the integrating circuit A 10 via the resistor R 24 . Therefore, the integration circuit A 10 integrates with the negative slope mode. The output voltage e k of the integrating circuit A 10 depends on -e r / 2 and e k
Figure kpo00011
e n is then output a logic signal "1" of the comparison circuit (11 A) when the relationship is established shall be changed to "0".

결과적으로, 값 +er/2를 가진 전압신호 eh는 비교회로 (A11)의 부의 입력에 가해진다. 더우기, 전압신호 -er은 저항체(R24)를 통해서 적분회로 (A10)의 부의 입력에 가해진다. 이와 같이, 적분회로 (A10)은 양의 기울기 모우드(mode)로 적분을 한다.As a result, the voltage signal e h with the value + e r / 2 is applied to the negative input of the comparison circuit A 11 . Furthermore, the voltage signal -e r is applied to the negative input of the integrating circuit A 10 via the resistor R 24 . As such, the integration circuit A 10 integrates with a positive slope mode.

적분 력전압 ek가 +er/2에 이르고, ek

Figure kpo00012
eh인 관계가 성립할때, 비교회로 (Al1)의 출력 논리신호 "0"은 "1"로 바꾸어진다. 펄스 폭 변조회로(PWM)은 위에 언급한 방법으로 자여발진을 수행한다.The integral force voltage e k reaches + e r / 2 and e k
Figure kpo00012
When the relationship e h is established, the output logic signal " 0 " of the comparison circuit Al is changed to " 1 &quot;. The pulse width modulation circuit PWM performs the self oscillation in the above-mentioned manner.

이 회로의 여러부분에서의 신호들은 파형도인 제6도에 표시되어 있는 것과 같다. 더 자세하게 하면, 제6도의 (a)부분은 비교회로 (A11)의 출력신호를, (b)부분은 비교회로 (A11)의 부의 입력에 가해진 입력신호 eh를, 그리고(c) 부분은 적분회로 (A10)의 출력신호를 나타낸다.The signals in the various parts of this circuit are as shown in Figure 6, the waveform diagram. If further detail, the sixth degree (a) part of the output signal of the comparing circuit (A 11), (b) part of the input signal e h is applied to the negative input of the comparator circuit (A 11), and (c) in Denotes an output signal of the integrating circuit A 10 .

제6도로 부터 명백해지듯이, 적분회로 (A10)의 부의 입력에 가한 전압신호 ev가 0 [V]에 있을때, 그때 적분 과정의 간격 ta및 tb는 서로 동일하게 된다. 즉, 50% 듀-티 펄스가 얻어진다. 전압신호 ev의 작용시, 부가적분이 저항체(R10) 및 (R24)의 도움으로 이루어지고, 따라서 펄스폭 변조가 실행되어 진다.As apparent from Fig. 6, when the voltage signal e v applied to the negative input of the integration circuit A 10 is at 0 [V], then the intervals t a and t b of the integration process become equal to each other. That is, 50% du-tee pulses are obtained. In the action of the voltage signal e v , additional integration is made with the help of resistors R 10 and R 24 , so that pulse width modulation is performed.

펄스폭 변조회로에 관련해서, 펄스폭 듀-티 사이클신호 D 및

Figure kpo00013
가 계산될 것이다. 만약 비교회로(A11)의 출력 논리 신호가 논리 레벨 "1"에 있는 것에 대한 간격이 ta로 표시되고, 그것이 논리수준 "0"에 있는 것에 대한 간격이 tb로 표시되면, 그때 간격 ta에 대한 적분회로 (A10)의 적분출력 ek는 다음과 같다.Regarding the pulse width modulation circuit, the pulse width duty cycle signal D and
Figure kpo00013
Will be calculated. If the interval for the output logic signal of the comparison circuit A 11 is at logic level "1" is denoted by t a , and the interval for it is at logic level "0" is denoted as t b , then the interval t e k the integral output of the integrating circuit (a 10) for a is as follows.

Figure kpo00014
Figure kpo00014

ek(ta)는 부의 방향적 분이므로, 그때에e k (t a ) is the negative directional fraction, so

Figure kpo00015
Figure kpo00015

방정식 (5),(6)으로 부터,From equations (5) and (6),

Figure kpo00016
Figure kpo00016

따라서, 간격 taThus, the interval t a is

Figure kpo00017
Figure kpo00017

만약 이 경우에, R10=R24이면 그때에 간격 ta는 다음 방정식 (8)로 나타낼 수 있다.In this case, if R 10 = R 24 then the interval t a can be represented by the following equation (8).

Figure kpo00018
Figure kpo00018

또 한편으로는, 다른 간격 tb에 대한 적분 출력 ek는 다음과 같다.On the other hand, the integral output e k for another interval t b is as follows.

Figure kpo00019
Figure kpo00019

ek(tb)는 양의 방향 적분이므로, 그때에e k (t b ) is the positive direction integral,

Figure kpo00020
Figure kpo00020

방정식(9) 및 (10)으로부터,From equations (9) and (10),

Figure kpo00021
Figure kpo00021

따라서, 간격 tb는 다음 방정식(11)로 표시된다.Therefore, the interval t b is represented by the following equation (11).

Figure kpo00022
Figure kpo00022

만약, 이 경우에, R10=R24이면, 그때에 간격 tb는 다음방정식(12)으로 표시할 수 있다.In this case, if R 10 = R 24 , then the interval t b can be expressed by the following equation (12).

Figure kpo00023
Figure kpo00023

전압신호 ev에 의한 간격 ta및 tb의 변화비, 즉 펄스폭 듀-티 사이클 신호 D와

Figure kpo00024
는 위에 언급한 결과로부터 다음과 같이 얻을 수 있다.The change ratio of the intervals t a and t b by the voltage signal e v , that is, the pulse width
Figure kpo00024
Can be obtained as follows from the above mentioned result.

Figure kpo00025
Figure kpo00025

즉, 회로(PWM)의 펄스폭 듀-티 사이클 신호 D는 입력 전압신호 ev에 정확히 비례하고, 커패시터(C10)의 특성은 방정식(l3) 및 (14)로부터 제거되어 있다. 그러므로, 펄스폭 변조회로는 이론적으로 상당히 안정하다. 펄스폭 변조회로(PWM)에서 전압신호 ev는 전력공급선의 부하 전압에 비례하고, 그것은 50/60Hz의 Ac신호이다. 그러므로, 펄스폭 변조회로(PWM)에서 자여발진 주파수는 50/60Hz보다 훨씬 높도록 선택된다. 자여 발진 주파수는 간격(ta+tb)의 역수이다.That is, the pulse width duty cycle signal D of the circuit PWM is exactly proportional to the input voltage signal e v , and the characteristics of the capacitor C 10 are removed from equations l3 and 14. Therefore, the pulse width modulation circuit is theoretically quite stable. In the pulse width modulation circuit PWM, the voltage signal e v is proportional to the load voltage of the power supply line, which is an Ac signal of 50/60 Hz. Therefore, the self-excited frequency in the pulse width modulation circuit PWM is selected to be much higher than 50/60 Hz. Now, the oscillation frequency is the inverse of the interval t a + t b .

그러나, 연산 증폭기는 사실상 펄스 폭 변조회로의 적분회로(A10)으로서 사용되므로, 연산 증폭기의 본래의 오프셋 전압은 펄스폭 듀-티 사이클 신호 D와

Figure kpo00026
에서 오차를 일으킨다.However, since the operational amplifier is actually used as the integrating circuit A 10 of the pulse width modulation circuit, the original offset voltage of the operational amplifier is equal to the pulse width duty cycle signal D.
Figure kpo00026
Causes an error in.

펄스폭 듀-티 사이클신호 D와

Figure kpo00027
가 그러한 오차를 포함하는 사실이 설명된 것이다. 연산 증폭기는 앞서 설명한 바와 같이 펄스폭 변조회로에서 적분회로(A10) 및 비교회로(A11)로 사용된다. 그러나, 비교회로(A11)에서의 오프셋 전압은 다음의 이유 때문에 아무런 오차를 일으키지 않는다. 즉, 오프셋 전압을 포함하고 있는 비교회로(A11)의 등가회로는 제7도에 나타나 있다. 오프셋전압 eos11이 제7도에 나타난 바와같이 비교회로(A11)의 부의 입력이 제공된다. 그러나, 크기에 관계없이 오프셋 전압이 비교상(제8도) 히스테리시스(hysterisis) 전압과 동상이므로, 그것은 펄스폭 듀-티 사이클 D와
Figure kpo00028
에 영향을 주는 아무런 오차를 일으키지 않는다.Pulse width due-to-cycle signal D and
Figure kpo00027
The fact that includes such error is described. As described above, the operational amplifier is used as an integration circuit A 10 and a comparison circuit A 11 in the pulse width modulation circuit. However, the offset voltage in the comparison circuit A 11 causes no error for the following reason. That is, the equivalent circuit of the comparison circuit A 11 that includes the offset voltage is shown in FIG. As the offset voltage e os11 is shown in FIG. 7, a negative input of the comparison circuit A 11 is provided. However, since the offset voltage, regardless of magnitude, is in phase with the comparative (figure 8) hysterisis voltage, it is equal to the pulse width du-tee cycle D.
Figure kpo00028
It does not cause any error that affects.

제8도는 비교회로의 출력전압을 도해하고 있다.8 illustrates the output voltage of the comparison circuit.

제8도에서 실선(solid line)은 아무런 오프셋 전압이 나타나지 않는 경우의 출력전압이고, 점선(broken line)은 오프셋 전압이 나타나는 경우의 출력전압을 가리킨다. 각각의 경우에 있어서, 전압폭은 er이고, 시간폭 ta및 tb의 값은 오프셋 전압이 있으나 없으나 관계없이 변하지 않고 유지된다.In FIG. 8, a solid line indicates an output voltage when no offset voltage appears and a broken line indicates an output voltage when an offset voltage appears. In each case, the voltage width is e r , and the values of the time widths t a and t b remain unchanged, although there is an offset voltage.

다른 한편으로, 적분회로(A10)의 오프셋 전압이 전압신호 ev에 연속하여 가해지므로, 다음 방정식과 같이 오차가 발생된다.On the other hand, since the offset voltage of the integrating circuit A 10 is continuously applied to the voltage signal e v , an error occurs as shown in the following equation.

방정식(8) 및 (12)의 경우에서,In the case of equations (8) and (12),

Figure kpo00029
Figure kpo00029

따라서, 듀-티 사이클 신호 D와

Figure kpo00030
는Therefore, the duty cycle signal D and
Figure kpo00030
Is

Figure kpo00031
Figure kpo00031

따라서 방정식(17)과 (18)에 나타나는 오프셋 전압 eos(10)을 제로Zero)로 하기 위해서 조정회로를 제공하는 것이 필요하다. 더우기 시간에 따른 오프셋 드리프트가 보다 더 적은 연산증폭기를 사용하는 것이 필요하다. 그러나, 그러한 수단은 확실성이 줄어든 결과와 함께 연산증폭기가 비용이 많이들뿐 아니라, 오프셋 전압을 조정하는데 시간이 걸린다는 점에서 바람직스럽기 못하다.Therefore, it is necessary to provide an adjusting circuit in order to set the offset voltage e os (10) shown in equations (17) and (18) to zero. Moreover, it is necessary to use an operational amplifier with less offset drift over time. However, such a measure is undesirable in that the operational amplifier is expensive, with the result of reduced certainty, and also takes time to adjust the offset voltage.

제5도의 펄스폭 변조회로에서 저항체(R13)과 커패시터(C13)으로 구성된 지역통과 필터가 적분회로(A10)의 양의 입력과 비교기(A11)에 연결되어 있는 인버터(G4)의 출력사이에 설비되어 있다. 지역 통과 필터로 인버터(G4)의 출력전압을 평활하게 하므로써 얻어진 전압 en은:In the pulse width modulation circuit of FIG. 5, an inverter G 4 having a local pass filter composed of a resistor R 13 and a capacitor C 13 is connected to the positive input of the integrating circuit A 10 and to the comparator A 11 . It is installed between the outputs. The voltage e n obtained by smoothing the output voltage of the inverter G 4 with a zone pass filter is:

Figure kpo00032
Figure kpo00032

여기서 부호(-)는 펑균치를 나타낸다.Here, the sign (-) represents a fungal value.

인버터 회로(G4)의 출력은 논리신호 "1"을 가진 +er과 논리신호 "0"을 가진 -er이다. 이들 출력은 진폭은 같고 극성에 있어서는 반대다.The output of the inverter circuit G 4 is + e r with logic signal "1" and -e r with logic signal "0". These outputs are equal in amplitude and opposite in polarity.

교류신호이며, 공급된 전압신호 ev는 아무런 직류 오프셋 전압을 가지지 않는다. 그러므로, 무한적분치는 영이다. 그런 까닭에 만약 저항체(R13)과 커패시터(C13)으로 구성된 저역 통파 필터의 시정수가 적분회로(A10)의 오프셋 전압 eos(10)을 영으로 하기 위해 전압신호 ev의 주파수보다 훨씬 더 크게 만들어져 있다면, 그때에 ∑ta=∑tb이고, en은 0볼트가 된다. 만약 오프셋 전압 eos(10)이 양이면, ∑ta

Figure kpo00033
f∑tb이고, 전압 en은 오프셋전압eos(10)의 크기에 비례하는 양의 전압을 제공한다. 따라서,
Figure kpo00034
인 관계는 인버터회로(G4)의 출력전압의 진폭을 적당히 선택하므로서 성립할 수 있다. 펄스폭 변조회로(PWM)의 특성을 나타내는 방정식(15)와 (16)에서 적분회로(A10)의 오프셋 전압 eos(10)은 적분회로(A10)의 부의 입력을 따라 형성된다.AC signal, supplied voltage signal e v has no DC offset voltage. Therefore, infinity is zero. Therefore, if the time constant of the low pass filter composed of the resistor R 13 and the capacitor C 13 is much higher than the frequency of the voltage signal e v to zero the offset voltage e os (10) of the integrating circuit A 10 . If it is made larger, then ∑t a = ∑t b and e n is 0 volts. If the offset voltage e os (10) is positive, ∑t a
Figure kpo00033
f∑t b , the voltage e n provides a positive voltage proportional to the magnitude of the offset voltage e os (10). therefore,
Figure kpo00034
The phosphorus relation can be established by appropriately selecting the amplitude of the output voltage of the inverter circuit G 4 . Offset voltage e os (10) in a pulse width modulation circuit (PWM) Equations 15 and 16 represent the characteristic of the integrating circuit (A 10) is formed along the negative input of the integration circuit (10 A).

그러므로, 만약 오프셋 전압 eos(10)과 같은 전압 en이 적분회로(A10)의 양의 입력에 귀환되면 그때 적분회로(A10)의 오프셋전압 eos(10)은 실제적으로 소거되어진다.Therefore, if the offset voltage e os offset voltage 10, when the voltage e n a return to the positive input of the integrator circuit (A 10), such as a time integration circuit (A 10) e os 10 becomes the practically erased by .

위의 설명으로부터 분명해지듯이, 제5도의 펄스 폭 변조회로에서, 적분회로(A10)의 오프셋 전압 eos은 저역통과 필터 궤환회로의 설비에 의해 중화(中和)될 수 있다. 이와같이, 제작가격을 줄이거나 오프셋 전압의 영향을 막기 위해서 여러가지 목적에 유용하고 가격이 싼 연산증폭기와 같은 수단을 사용하는 것이 가능하다. 더우기, 연산증폭기의 사용은 집적회로의 형태로 펄스폭 변조회로를 제작하는데 상당히 효과적이고 의견상으로 오프셋 전압을 조정하는 필요성을 배제한다. 부가적으로 궤환이 저항체(R13)과 커패시터(C13)으로 된 시정수의 도움으로 이루어지므로, 오프셋 전압은 시간과의 변화나 온도변화에 기인하는 시정수(수초)의 지연후에 자동적으로 조정될 수 있다.As will be apparent from the above description, in the pulse width modulation circuit of FIG. 5, the offset voltage e os of the integrating circuit A 10 can be neutralized by the equipment of the low pass filter feedback circuit. As such, it is possible to use means such as operational amplifiers that are useful and inexpensive for a variety of purposes in order to reduce manufacturing costs or prevent the effects of offset voltage. Moreover, the use of operational amplifiers is quite effective in fabricating pulse width modulation circuits in the form of integrated circuits and in principle eliminates the need to adjust the offset voltage. In addition, since the feedback is made with the help of time constants of resistor R 13 and capacitor C 13 , the offset voltage can be adjusted automatically after a delay of time constant (seconds) due to changes in time or temperature. Can be.

이와같이, 펄스폭 변조회로는 긴시간 동안 매우 안정되고, 펄스폭 변조회로로서 측정이 아주 정밀하게 이루어질 수 있다.As such, the pulse width modulation circuit is very stable for a long time, and the measurement can be made very precisely as the pulse width modulation circuit.

본 발명에서 사용된 전압-주파수 변환회로가 설명된다.The voltage-frequency conversion circuit used in the present invention is described.

제2도에 나타난 주파수 변환회로(103)의 배열과 동작은 이미 간략하게 설명되었다.The arrangement and operation of the frequency conversion circuit 103 shown in FIG. 2 have already been briefly described.

이제, 주파수 변환회로(103)의 동작이 설명된다.Now, the operation of the frequency conversion circuit 103 is described.

비교회로(A2)의 출력 논리신호에 의해서, 스위치 Sa가 간격 tc에서 턴-언되고, 스위치 Sb가 강격 td에서 턴-언되는 경우에, 신호 eop1, eon1, eop2, eon2,······이제 4도의(a)부분에서 표시된 것처럼 적분회로(A1)에 전압신호 em으로 공급된다.By the output logic signal of the comparing circuit A 2 , when the switch S a is turned on in the interval t c and the switch S b is turned on in the force t d , the signals e op 1, e on 1, e op 2, e on 2, ... The voltage signal e m is supplied to the integrating circuit A 1 as indicated in part (a) of FIG.

전압신호 em은 적분회로(A1)에서 적분당하고, 그것의 적분출력 eQ(제4도의 (b)부분)는 비교회로(A2)의한 입력에 가해진다. 비교하기 위해서, 전압신호 ec는 비교회로(A2)의 다른 입력에 가해진다. 전압신호 ec는 제4도의 (d)부분에 나타낸 것처럼 간격 tc에서 -ep/2이고 간격 td에서 +ep/2이다. 적분회로 (A1)이 간격 tc에서 양의 직류전압신호 eop를 받고, 그것은 다운(down) 특성을 보여준다. 적분출력 eQ가 -ep/2에 도달할때 비교회로(A2)의 출력논리 신호는 역변환되고, 그것은 간격 td가 된다. 간격 td에서 부의 직류 전압신호 eon이 적분회로(A1)에 가해지고, 그러므로써 적분회로(A1)의 적분출력 eQ는 증가된다. 적분출력 eQ가 +ep/2에 도달할때, 비교회로(A2)의 출력 논리신호는 역변환되고, 간격 tc가 다시 제공된다. 이 접속에서 제4도의(C) 부분이 스위치 Sa및 Sb의 언-오프 상태를 가리킨다는 것을 주의해야 한다.The voltage signal e m is integrated in the integrating circuit A 1 , and its integral output e Q (part (b) of FIG. 4 ) is applied to the input of the comparing circuit A 2 . For comparison, the voltage signal e c is applied to the other input of the comparison circuit A 2 . The voltage signal e c is -e p / 2 at interval t c and + e p / 2 at interval t d as shown in part (d) of FIG. The integrating circuit A 1 receives a positive DC voltage signal e op at interval t c , which shows a down characteristic. When the integral output e Q reaches -e p / 2, the output logic signal of the comparison circuit A 2 is inversely transformed, and it becomes the interval t d . At an interval t d , a negative DC voltage signal e on is applied to the integrating circuit A 1 , thereby increasing the integral output e Q of the integrating circuit A 1 . When the integral output e Q reaches + e p / 2, the output logic signal of the comparison circuit A 2 is inversely converted and the interval t c is provided again. In the connection of the fourth degree (C) part of the switches S a and S b un-should be noted that points to the OFF state.

따라서, 비교회로(A2)의 역변환(inversion)주기 T0Therefore, the inversion period T 0 of the comparison circuit A 2 is

Figure kpo00035
Figure kpo00035

이다.to be.

만일 방정식(3) 및 (4)의 eop및 eon을 방정식(20)에 대입시킨다면If we substitute e op and e on in equations (3) and (4) into equation (20)

Figure kpo00036
이 된다.
Figure kpo00036
Becomes

그러므로, 다음 방정식(21)에 의해서 나타난 바와 같이 주파수 신호 f0는 비교회로(A2)의 출력에서 얻어진다.Therefore, the frequency signal f 0 is obtained at the output of the comparison circuit A 2 as shown by the following equation (21).

Figure kpo00037
Figure kpo00037

ep와 er은 항시 일정한 기준전압이므로, 주파수 신호 fo는 공급신의 소모전력(ei·ev)에 비례하는 값을 가진다. 적산 전력치는 값을 계수하므로써 얻을 수 있다.Since e p and e r are always constant reference voltages, the frequency signal f o has a value proportional to the power consumption (e i · e v ) of the supply chain. The integrated power value can be obtained by counting the values.

본 발명에 의한 전자식 적산 전력계의 주파수 변환회로는 오프셋 전압에 관하여 종래의 변환기(conveter)와 비교될 것이다. 종래의 주파수 변환회로는 제9도의 (a)부분에서 보인 바와같이, 변환회로에서 극성신호 역변환회로(Ao)는 이중 스로우프(slope) 특성을 실현하기 위해 적분회로(A1)의 앞단에 설치되어있다. 역변환 회로(Ao)는 신호 -eop를 얻기위해 설치되어 있다. 신호 ±eop는 스위치 Sw의 스위칭(switching) 동작에 의해 적분회로(A15)에 가해진다.The frequency conversion circuit of the electronic integrated power meter according to the present invention will be compared with a conventional converter in terms of offset voltage. In the conventional frequency conversion circuit, as shown in part (a) of FIG. 9, in the conversion circuit, the polarity signal inverse conversion circuit A o is applied to the front end of the integration circuit A 1 to realize a double slope characteristic. Installed. Inverting circuit A o is provided to obtain signal -e op . The signal ± e op is applied to the integrating circuit A 15 by the switching operation of the switch S w .

제9도의 (a)부분에서, 참고문자(A16)은 비교회로를 가리킨다. 따라서, 극성 신호 역 변환호로(Ao)는 연산증폭기는 필요하고 경부하시에(즉, 입력신호 eop의 레벨이 낮을 때) 연산증폭기의 본래의 오프셋 전압으로부터 간섭을 받는다. 오프셋 전압은 전 범위의 정확도 보다도 측정 정화도가 중요한 적산전력계에 의해서는 큰 특징오차를 일으킨다.In part (a) of FIG. 9, the reference character A 16 designates a comparison circuit. Thus, the polarity signal inverse conversion arc A o requires an operational amplifier and is interfering with the original offset voltage of the operational amplifier under light load (ie, when the level of the input signal e op is low). Offset voltages cause a large feature error for integrated power meters where measurement clarity is more important than the full range of accuracy.

이와 반대로, 본 발명에 의한 적산 전력계에서는, 절대치가 같고 극성신호에 있어서는 반대인 신호 eop와 eon이 ev와 ei의 증배의 과정에서 얻어진다. 그러므로 오차는 경부하일때라도 거의 야기되지 않는다.In contrast, in the integrated power meter according to the present invention, the signals e op and e on , which have the same absolute value and are opposite to the polarity signal, are obtained in the process of multiplication of e v and e i . Therefore, errors are hardly caused even at light loads.

제2도에서 보인 본 발명에 의한 전자식 적산전력계의 보기(예)의 증배회로에서 방정식(3)과 (4)의 직류전압신호 eop및 eop, 방정식(20)으로 표시되는 비교회로(A2)의 역변환주기 To, 그리고 방정식(21)의 주파수 신호 fo는 이미 설명된 바와갈이 저항체(R11)과 (R12)가 조건 R11≪R21맞을때만 성립된다. 그러므로 저항체(R11) 및(R21)의 값을 고려하면,In the multiplication circuit of the example (example) of the electronic integrated power meter according to the present invention shown in FIG. 2, the comparison circuit A represented by the DC voltage signals e op and e op and equation (20) of equations (3) and (4) (A). second frequency signal of the inverse conversion period T o, and equation (21)) is f o is the resistance (R 11) and (R 12 go previously described) is established only when the right conditions, R 11 «R 21. Therefore, considering the values of resistors R 11 and R 21 ,

Figure kpo00038
Figure kpo00038

이 방정식 (22)는 선형성 (linearity)이 0.05% 이상일때, R2

Figure kpo00039
1000R1임을 의미한다. 따라서, 예를들어, 만약 저항체(R11)의 저항이 10㏀이나 그 정도라고 하면, 그때에 저항체(R12)의 저항은 10㏁보다 높다. 그러므로 그 저항의 높은 안정성을 얻는 것이 어렵다. 이 어려움은 저항체(R11)의 저항을 줄이므르써 제거될 수도 있다. 그러나, 이 방법은 전압신호 ei및 ev가 상용 주파수(50/60Hz)의 AC 신호이므로, 상당히 큰 시정수(R1·C1)를 가지는 저역 통과 필터를 설비하는 것이 필요하다는 점에서 유리하지 못하다. 그러므로 저항체(R11)의 저항의 감소는 제한되어 있다.This equation (22) gives R 2 when linearity is 0.05% or more.
Figure kpo00039
1000R 1 means. Thus, for example, if the resistance of the resistor R 11 is 10 kΩ or so, then the resistance of the resistor R 12 is higher than 10 kΩ. Therefore, it is difficult to obtain high stability of the resistance. This difficulty may be eliminated by reducing the resistance of resistor R 11 . However, this method is advantageous in that since the voltage signals e i and e v are AC signals of commercial frequency (50/60 Hz), it is necessary to install a low pass filter having a fairly large time constant (R 1 · C 1 ). I can't. Therefore, the reduction of the resistance of the resistor R 11 is limited.

조건 R11≪R21이 만족되지 않을때, 그때의 방정식(22)에 있는 두번째 항은 2차식 특성을 나타내고, 그러므로 ev가 상수일때 상부곡선이 신제의 ei-fo-특성곡선이고 하부곡선이 이상 특성곡선인 제10도와 같이 증배회로의 입·출력 곡선은 포화모우드(mode)이다. 따라서, 위에 설명된 비선형성은 증배회로와 주파수변환회로의 출력에 연결된 펄스 계수 부분에 영향을 주고, 그러므로 높은 정확도로 전기 에너지를 측정하는 것은 어렵다.When the condition R 11 &lt; R 21 is not satisfied, then the second term in equation (22) represents the quadratic characteristic, so when e v is a constant, the upper curve is the new e i -f o -characteristic curve and the lower As shown in FIG. 10, in which the curve is an abnormal characteristic curve, the input / output curve of the multiplication circuit is a saturation mode. Thus, the nonlinearity described above affects the portion of the pulse coefficient connected to the output of the multiplication and frequency conversion circuits, and therefore it is difficult to measure electrical energy with high accuracy.

비선형성의 효과는 제9도의 (b)부분에 나타난 바와 같이 적분회로(A17)의 전단에 임피던스 변환 연산증폭기(A3)을 설치하므로써 극복될 수 있다.The effect of nonlinearity can be overcome by installing an impedance conversion operational amplifier A 3 in front of the integrating circuit A 17 as shown in part (b) of FIG. 9.

그러나 연산증폭기(A3)의 부가는 제작비용을 올리고, 연산증폭기(A3)의 오프셋 전압은 경부하시에 또다른 문제를 제공한다. 연산증폭기(A3)의 오프셋 전압이 외부에서 조정된다고 하여도 시간에 대한 변화나 온도변화 같은 문제는 그래도 존재한다. 사신상, 드리프트가 적은 값비싼 연산 증폭기를 사용하는 것이 필요하다.However, addition of the operational amplifier (A 3) raises the manufacturing cost, the offset voltage of the operational amplifier (A 3) there is provided a further problem with the light load. Even if the offset voltage of the operational amplifier A 3 is adjusted externally, problems such as a change in time or a temperature change still exist. In fact, it is necessary to use expensive op amps with low drift.

위에 설명된 어려움을 극복하고 선형성이나 정확도를 개선하기 위해서, 본 발명에 의한 전자식 적산 전력계의 다른 예는 제11도에 나타난 바와같이 주파수 변환부분이다.In order to overcome the difficulties described above and to improve linearity or accuracy, another example of the electronic integrated power meter according to the present invention is the frequency conversion portion as shown in FIG.

이 주파수 변환부분에서, 위에 설명된 연산증폭기(A3)는 적분회로(A1)의 앞단에 설치되어 있지않고, 대신에 선형성 보정(correcting) 저항체(R4)가 선형성 보정을 위해서 적분회로(A1)의 출력으로부터 같은 회로의 부의 입력에 뻗어있는 피이드 백(feed back) 시스템에 설치되어 있다. 달리 말하면, 저역 통과 필터의 저항체(R11)이나 적분회로에 연결된 저항체(R21)에 의해서 야기된 비선형성은 보정되어 입-출력특성을 선형화하게 한다. 절대치가 같고 극성이 반대인 전력에 직류 전압 신호 eop및 eon을 얻기 위한 일련의 작동과 관련 주파수를 제공하는 일련의 작동은 제2도에서와 유사하다. 따라서, 단지 선형성 보정 저항체(R4)를 설치하는 효과가 설명될 것이다.In this frequency conversion section, the operational amplifier A 3 described above is not installed in front of the integrating circuit A 1 , but instead a linearity correcting resistor R 4 is used for the linearity correction. It is installed in a feed back system extending from the output of A 1 ) to the negative input of the same circuit. In other words, the nonlinearity caused by the resistor R 11 of the low pass filter or resistor R 21 connected to the integrating circuit is corrected to linearize the input-output characteristics. The series of operations for obtaining the DC voltage signals e op and e on and the related frequencies for power of the same absolute value and opposite polarity is similar to that in FIG. Therefore, the effect of providing only the linearity correction resistor R 4 will be explained.

제12도의 (a)와 (b)부분은 각기 거기에 연결된 선형성 보정 저항체(R4)를 가진 적분회로(A1)의 입력전압 em과 출력전압 eQ를 가리키는 다이아그램이다. 저항체(R4)가 연결되어 있지 않을 때의 적분출력 특성은 점선으로 표시되어 있는 것과 같다. 연결된 저항체(R4)로, 출력 전압은 아날로그 스위치 (Sa)와 (Sb)가 스위치되었을때 es만큼 뛰어 오른다. 이 점프(jump)의 진폭은Parts (a) and (b) of FIG. 12 are diagrams indicating the input voltage e m and the output voltage e Q of the integrating circuit A 1 each having a linearity correcting resistor R 4 connected thereto. The integral output characteristic when the resistor R 4 is not connected is as indicated by the dotted line. With a connected resistor (R 4 ), the output voltage jumps by e s when the analog switches (S a ) and (S b ) are switched. The amplitude of this jump is

Figure kpo00040
Figure kpo00040

이다.to be.

그러므로, 증배치 직류전압신호 eop혹은 eon에 비례한다. 따라서, 적분회로(A1)의 적분 과정은 점프전압(es)에 의해 줄어든다. 이와같이, 저항체(R4)가 연결되었을 때 주파수 변환부의 출력 주파수 특성은 제13에 보인 바와 갈이 제10도에 나타난 특성에 완전히 반대인데 제13도에서 위쪽 곡선은 이상적인 em-fo특성 곡선이고, 아래쪽 곡선은 신제적인 fo-em특성 곡선이다.Therefore, it is proportional to the multiplication DC voltage signal e op or e on . Therefore, the integration process of the integration circuit A 1 is reduced by the jump voltage e s . Thus, when the resistor R 4 is connected, the output frequency characteristic of the frequency converter is completely opposite to that shown in Fig. 13 and shown in Fig. 10, in which the upper curve is an ideal e m -f o characteristic curve. And the lower curve is the new f o -e m characteristic curve.

이와같이, 만일 저항체(R11),(R12) 및(R4)와 커패시터(C21)의 값이 제11도의 회로에서 적당히 선택되면 그때에 증배회로에 관한 오차는 소거되고, 값 e1및 ev에 비례하는 이상적인 특성을 가지는 주파수 신호를 얻을 수 있다.Thus, if the values of resistors R 11 , R 12 and R 4 and capacitor C 21 are properly selected in the circuit of FIG. 11, then the error with respect to the multiplication circuit is canceled, and the values e 1 and A frequency signal having an ideal characteristic proportional to e v can be obtained.

펄스폭 변조회로에서와 유사하게 연산증폭기는 또한 주파수 변환부의 적분회로(A1) 및 비교회로로서 사용되었다. 그러므로 증폭기의 오프셋 전압은 출력 오차를 야기하는데 그것은 경부하시에 문제를 제기한다. 그러나, 제7도 및 제8도에 참고하여 설명되었듯이 비교회로(A2)의 오프셋 전압은 아무런 오차를 일으키지 않는다. 이것은 제7도 및 제8도와 유사한 제14도와 제15도로부터 분명해진다. 즉, 비교회로(A2)의 오프셋 전압(eos2)는 단지 비교를 위한 기준 전압인 히스테리시스전압과 동상이고, 그것은 주파수가 결정되는 간격 Tc와 Td에서 출력에 전혀 영향을 끼치지 않는다.Similarly to the pulse width modulation circuit, the operational amplifier was also used as the integrating circuit A 1 and the comparing circuit of the frequency converter. Therefore, the offset voltage of the amplifier causes an output error, which poses a problem at light loads. However, as explained with reference to FIGS. 7 and 8, the offset voltage of the comparison circuit A 2 causes no error. This is evident from Figures 14 and 15, similar to Figures 7 and 8. That is, the offset voltage e os2 of the comparison circuit A 2 is just in phase with the hysteresis voltage, which is the reference voltage for comparison, and it has no effect on the output at intervals T c and T d at which frequencies are determined.

적분회로(A1)의 오프셋 전압 eos1은 직류전압 신호 eop및 eon과 직렬로 공급되어서 오차를 일으킨다. 적분회로(A1)의 오프셋 전압의 효과는 제2도(혹은 제12도) 및 제4도를 참조하여 설명될 것이다. 간격 Tc에서 적분출력 TQ(tc)는,The offset voltage e os1 of the integrating circuit A 1 is supplied in series with the DC voltage signals e op and e on , causing an error. The effect of the offset voltage of the integrating circuit A 1 will be explained with reference to FIGS. 2 (or 12) and 4. The integral output T Q (t c ) at the interval T c is

Figure kpo00041
Figure kpo00041

그러므로,therefore,

Figure kpo00042
Figure kpo00042

간격 td에서 적분출력eQ(td)는The integral output e Q (t d ) at interval t d is

Figure kpo00043
Figure kpo00043

Figure kpo00044
Figure kpo00044

그러므로,therefore,

Figure kpo00045
Figure kpo00045

따라서, 주기 To는,Thus, the period T o is

Figure kpo00046
Figure kpo00046

이 식으로부터 주파수 fo는;From this equation the frequency f o is;

Figure kpo00047
Figure kpo00047

ei와 ep의 증배치인 직류전압신호 eop와 함께, 방정식(26)은 다음과 같이 다시 쓸수 있다.With the dc voltage signal e op which is the multiplication of e i and e p , equation (26) can be rewritten as

Figure kpo00048
Figure kpo00048

(k는 상수)(k is a constant)

만약 적분회로(A1)의 오프셋 전압 eos1이 영이면 (eos1=0), 방정식(27)로부터,If the offset voltage e os1 of the integration circuit A 1 is zero (e os1 = 0), from equation (27):

Figure kpo00049
Figure kpo00049

이상적인 출력 주파수가 얻어진다. (k. ei. ev)≫eos1인 경우에, 2차 방정식이 얻어지고, 그런 까닭에 오차가 아주 작아질 수 있다. 그러나, 경부하일때, 그 값(k. ei. ev)이 때때로 작다. 이 경우에, 방정식(27)의 특성때문에 제2도 혹은 제11도에 나타난 주파수 변환회로에서 오차도 오프 셋 전압 eos1에 의한 오차의 결과를 피하는 것은 불가능 하다.The ideal output frequency is obtained. (k. e i. e v) »e when the os1, obtained is the quadratic equation, and can be error is very small, therefore. However, at light loads, the value (k. E i . E v ) is sometimes small. In this case, it is impossible to avoid the result of the error due to the offset voltage e os1 in the frequency conversion circuit shown in FIG. 2 or 11 due to the characteristic of equation (27).

오프셋 전압의 효과를 제거하고 높은 정확도를 지닌 측정을 하기 위해서, 본 발명에 의한 전자식 적산전 력계에서의 주파수 변환부의 다른 일례가 제16도를 참고하여 설명될 것이다. 이 주파수 변환부에서 저항체(R5)와 커패시터 (C3)로 구성된 저역통과 필터가 적분회로 (A1)의 양의 입력과 인버터 회로 (G3)(양의 입력이 직접적으로 접지 되어있지 않는) 사이에 연결되어 있다. 저역 통과 필터 R5및 C3를 가지고 인버터 회로(G3)의 출력 전압을 매끄럽게 하여 얻어진 전압 ef는 다음과 같이 계산될 수 있다.In order to eliminate the effect of the offset voltage and to make a measurement with high accuracy, another example of the frequency converter in the electronic totalizing power meter according to the present invention will be described with reference to FIG. In this frequency converter, the lowpass filter, consisting of resistor R 5 and capacitor C 3 , is connected to the positive input of integrating circuit A 1 and the inverter circuit G 3 (positive input is not directly grounded). ) Are connected. The voltage e f obtained by smoothing the output voltage of the inverter circuit G 3 with the low pass filters R 5 and C 3 can be calculated as follows.

ef= tc(-ep) +td(ep) (29)e f = t c (-e p ) + t d (e p ) (29)

인버터회로 (G3)는 논리신호 "1"을 가진 신호 +ep와 논리 신호 "0"을 가진 신호 -ep를 발생한다. 신호 ±ep는 진폭에 있어서는 같고 극성은 반대이다. 적분회로(A1)에 인가된 직류전압신호 eop와 eon도 역시 절대치는 같고 극성은 반대이다. 만약 적분회로(A1)의 오프셋 전압 eos1이 영이면, 그때에 방정식 (24) 및 (25)의 결과에 따라 tc=h이고, 전압 ef는 영이다. 만일 오프 셀 전압 eos1이 양이면, 그대에 tc<td이고, 전압 ef는 양의 전압을 제공한다. 오프 셀 전압 eos1이 부일 경우에는, 그때에 tc<td이고 전압 ef는 부의 전압을 제공한다. 따라서,

Figure kpo00050
가 인버터 회로(G3)의 출력 레벨(ep의 진폭)을 적당히 선택하므로써 얻을 수 있다.The inverter circuit G 3 generates a signal + e p having a logic signal "1" and a signal -e p having a logic signal "0". The signal ± e p is the same in amplitude and the polarity is reversed. The DC voltage signals e op and e on applied to the integrating circuit A 1 also have the same absolute value and the opposite polarity. If the offset voltage e os1 of the integrating circuit A 1 is zero, then t c = h according to the results of equations (24) and (25), and the voltage e f is zero. If the off cell voltage e os1 is positive, then t c <t d and the voltage e f provides a positive voltage. If the off-cell voltage e os1 is negative, then t c <t d and the voltage e f provides a negative voltage. therefore,
Figure kpo00050
Can be obtained by appropriately selecting the output level (amplitude of e p ) of the inverter circuit G 3 .

적분 특성을 나타내는 방정식(24) 및 (25)에 관련하여, 오프셋 전압 eos1은 적분회로)A1)의 부의 입력(제14도 참조)에 설계(model)되어 있다. 그러므로, 만약 저항체(R5)와 커패시터 C3로 구성된 저역통과 필터에 의해 매끄럽게 된후에 전압 eos1와 같은 전압 ef가 적분회로 (A1)의 양의 입력에 가해진다면, 그때에 오프셋 전압 eos1은 신체적으로 상쇄할 수 있다.Regarding equations (24) and (25) representing the integration characteristic, the offset voltage e os1 is modeled at the negative input (see FIG. 14) of the integration circuit A 1 ). Therefore, if a voltage e f equal to the voltage e os1 is applied to the positive input of the integrating circuit A 1 after being smoothed by a lowpass filter consisting of resistor R 5 and capacitor C 3 , then the offset voltage e os1 can be offset physically.

위의 설명으로부터 분명 하듯이, 제16도에 나타단 주파수 변환부에서, 연산 증폭기를 가지고 있는 적분회로(A1)의 오프셋 전압은 단순히 궤환회로, 즉 저역통과 회로를 제공하므로써 보정할 수 있다. 따라서, 여러가지 목적이 유용하고 가격이 저렴한 연산증폭기의 사용은 오프셋 전압의 효과를 제거할 수 있게 하고 집적회로의 형태로 주파수 변환부분을 제작하는 것을 가능하게 한다. 더우기, 같은 이유로, 외부에서 오프셋 전압을 조정하는 것이 불필요하다. 부가적으로, 피이드백은 저항체(R5) 및 커패시터(C3)의 시정수를 토대로 이루어졌다. 그러므로, 시간에 대한 변화나 온도 변화에서 조차도, 오프셋 전압은 자동적으로 시정수의 지연(수초)후에 조정되고, 그런 까닭에 주파수 변환부는 오랜시간동안 안정하게 유지될 수 있다.As is clear from the above description, in the frequency converter shown in FIG. 16, the offset voltage of the integrating circuit A 1 having an operational amplifier can be corrected simply by providing a feedback circuit, that is, a low pass circuit. Thus, the use of operational amplifiers for a variety of purposes and inexpensive cost makes it possible to eliminate the effects of offset voltage and to fabricate the frequency converter portion in the form of an integrated circuit. Moreover, for the same reason, it is not necessary to adjust the offset voltage externally. In addition, the feedback was made based on the time constants of the resistor R 5 and the capacitor C 3 . Therefore, even with time or temperature changes, the offset voltage is automatically adjusted after a time constant delay (several seconds), and therefore the frequency converter can remain stable for a long time.

본 발명에 의한 전자식 적산 전력계의 주파수 변환회로의 다른 예가 제17에 나타나 있다. 제16도의 주파수 변환회로에서, 인버터 회로 (G3)의 출력은 적분 회로(A1)의 양의 입력에 궤환된다. 다른 한편, 제17도의 주파수 변환 회로에서, 인버터 회로 (G3)의 출력은 다른 적분회로 (A20)을 통해서 적분회로 (A1)의 양의 입력에 궤환된다. 인버터회로 (G3)의 출력은 저항체 (R5)을 통해서 적분회로 (A20)의 부의 입력에 가해진다. 적분회로 (A20)의 양의 입력은 접지되어 있다. 커패시터 (C22)는 적분회로 (A20)의 출력과 부의 입력사이에 연결되어 있다. 적분회로 (A20)의 출력은 저항체 (R6)을 통해서 적분회로 (A1)의 부의 입력에 입력되어 있다.Another example of the frequency conversion circuit of the electronic integrated power meter according to the present invention is shown in 17th. In the frequency converting circuit of FIG. 16, the output of the inverter circuit G 3 is fed back to the positive input of the integrating circuit A 1 . On the other hand, in the frequency conversion circuit of FIG. 17, the output of the inverter circuit G 3 is fed back to the positive input of the integration circuit A 1 via another integration circuit A 20 . The output of the inverter circuit G 3 is applied to the negative input of the integrating circuit A 20 via the resistor R 5 . The positive input of integrating circuit A 20 is grounded. Capacitor C 22 is connected between the output of integrating circuit A 20 and the negative input. The output of the integrating circuit A 20 is input to the negative input of the integrating circuit A 1 via a resistor R 6 .

비교회로 (A2)의 출력은 위에 설명되었듯이 적분 회로 (A20)을 통해서 적분회로 (A1)의 부의 입력에 궤환된다. 이것은 입력전압 eop혹은 eon에서 포함하고 있는 오프셋 전압을 제거하는 것이다.The output of the comparison circuit A 2 is fed back to the negative input of the integration circuit A 1 via the integration circuit A 20 as described above. This removes the offset voltage contained in the input voltage e op or e on .

제16도에 나타난 주파수 변환회로에서, 적분회로(Aj)의 오프셋 전압은 보정되지만 입력전압 eop혹은 eon에 포함된 오프셋 전압을 완전히 제거하는 것은 불가능하다. 입력 전압 eop혹은 eon에 포함된 그 입력전압은 증배회로에서의 스위치 S1∼S4및 스위치 Sa및 Sb의 언-오프 동작탓이어서, eop의 값은 오프셋전압에 의해서 eon의 값으로 부터 끌어낼 수도 있다. 이때문에, 적분회로 (A20)의 출력은 적분회로 (A1)의 부의 입력에 궤환되어서 적분회로 (A1)의 부의 입력에 있는 전압 es를 0[v]로 놓는다. 이와 같이, 입력전압 eop혹은 eon이 포함된 오프셋 전압은 보정될 수 있다.In the frequency conversion circuit shown in FIG. 16, the offset voltage of the integrating circuit A j is corrected but it is impossible to completely remove the offset voltage included in the input voltage e op or e on . Input voltage e op or an input voltage included in the e on the switch S 1 ~S 4 and switches S a and S b of the unloading of the multiplication circuit, the value of the off operation because then, op e is offset by the voltage e on You can also derive from the value of. For this reason, the output of the integrating circuit (A 20) sets the voltage e s in the input portion of the be fed back to the negative input of an integrating circuit (A 1) an integrating circuit (A 1) as a 0 [v]. As such, the offset voltage including the input voltage e op or e on may be corrected.

비교회로의 출력전압의 안정화가 설명될 것이다. 비교회로가 제2도 혹은 제5도에 관계하여 설명되어 왔다. 그 비교기의 출력은 논리신호 "1"을 가진 값 +ep혹은 +er이나 논리신호 "0"을 가진 값 -ep혹은 -er을 가져야 한다.The stabilization of the output voltage of the comparison circuit will be described. The comparison circuit has been described with reference to FIG. 2 or FIG. The output of the comparator should have a value + e p or + e r with logic signal "1" or a value -e p or -e r with logic signal "0".

일반적으로, 이 형태의 비교회로의 출력회로는 제18도에 나타난 바와 같이 쌍극 집적회로로 구성되어 있다.In general, the output circuit of this type of comparison circuit is composed of a bipolar integrated circuit as shown in FIG.

제18도에서, 참고 문자 ein은 미분입력을 변환시키므로써 얻은 신호이다. 트랜지스터(Q3)가 신호 ein에 의해 통전(언(On)될때, 트랜지스터(Q2)도 역시 통전되고 약 -Vee의 전압출력이 나온다. 다른 한편, 트랜지스터 (Q3)가 비통전될때, 트랜지스터 (Q1)이 통전되어 약 +Vee의 전압 출력이 나온다.In Fig. 18, the reference character e in is a signal obtained by converting the differential input. When transistor Q 3 is energized (on) by signal e in , transistor Q 2 is also energized and produces a voltage output of approximately -V ee . On the other hand, when transistor Q 3 is deenergized Transistor (Q 1 ) is energized, resulting in a voltage output of approximately + V ee .

그러한 회로에서, 트랜지스터(Q1) 및 (Q2)의 포화전압이 제한된다. 특히 약 2V의 오프셋 전압이 트랜지스터(Q2)에서 나온다. 그러므로 예를들어 ±15V전원이 사용된 경우에 출력전압은 논리신호 "1"일때 약 14.5V이고, 논리 신호 일때 약 -13V이다.In such a circuit, the saturation voltages of transistors Q 1 and Q 2 are limited. In particular, an offset voltage of about 2V comes from transistor Q 2 . Thus, for example, when a ± 15V power supply is used, the output voltage is about 14.5V when the logic signal is "1" and about -13V when the logic signal is used.

이 어려운점을 극복하기 위해, 한 방법이 사용될 수 있는데, 그 방법에는 제l9도에 나타난 바와 같이 제너 다이오드(Zener diode) Dz가 출력 전압을 클램프(clamp)하기 위해 비교회로의 출력에 연결되어 있어서 출력전압의 진폭을 안정하게 한다.To overcome this difficulty, one method can be used, in which a Zener diode D z is connected to the output of the comparison circuit to clamp the output voltage as shown in FIG. This stabilizes the amplitude of the output voltage.

그러나, 이 방법과 함께, 제너 다이오드(Dz)가 제너 전압에서 변동하기 때문에 양 및 부의 출력전압을 같게 유지하는 것이 어렵다.However, with this method, it is difficult to keep the positive and negative output voltages the same because the zener diode Dz fluctuates in the zener voltage.

이 문제를 해결하기 위해서, 비교회로의 출력회로는 제20도에 나타난 바와같이 전자식 적산전력계의 각 예에서 C-MOS회로로 구성되어 있고, 제20도에서 참고문자 Q11 및 Q12는 엔한스 먼트(enhancement) MOS형 전계효과 트랜지스터이다. 트랜지스터(Q11)는 P채널형 전계효과 트랜지스터인 반면에, 트랜지스터(Q11)는 N채널형 전계효과 트랜지스터이다. 이 회로에서, 트랜지스터(Q13)이 통전될때, P채널형 전계효과 트랜지스터가 통전되고, 트랜지스터(Q13)이 통전되지 않을때, N채널형 전계효과 트랜지스터(Q12)가 통전된다.In order to solve this problem, the output circuit of the comparison circuit is composed of C-MOS circuits in each example of the electronic integrated power meter as shown in FIG. 20, and in FIG. enhancement) MOS field effect transistor. Transistor Q11 is a P-channel field effect transistor, while transistor Q11 is an N-channel field effect transistor. In this circuit, when the transistor Q13 is energized, the P-channel field effect transistor is energized, and when the transistor Q13 is not energized, the N-channel field effect transistor Q12 is energized.

이 회로의 특징은 전계 효과 트랜지스터(Q11) 및 (Q12)가 전압 조절소자이므로, 아무런 오프셋 전압이 실제적으로 일어나지 않는다는데 있다. 그러므로, 제21도에 나타난 바와같은 등가회로는 제20도의 회로를 저항회로로 바꿈으로써 얻을 수 있다. 일반적으로, 각 MOS형 전계효과 트랜지스터(Q11) 및 (Q12)는 통전될때 수십오옴[Ω]내지 수백오옴을 보여주고, 수천메가오옴[㏁]의 높은 저항을 보여준다. 따라서 제20도에서의 회로는 제21도에 나타난 바와같이 스위칭 회로로 바꾸어질 수 있다. 그러므로, C-MOS형 전계효과 트랜지스터(Q11) 및 (Q12)를 사용하는 비교회로의 출력전압의 진폭은 출력논리신호 "1"일때의 다음 방정식(30)에 의해 표시되고, 출력논리신호 "1"일때의 다음 방정식(31)에 의해 표시된다.The characteristic of this circuit is that since the field effect transistors Q11 and Q12 are voltage regulating elements, no offset voltage actually occurs. Therefore, an equivalent circuit as shown in FIG. 21 can be obtained by replacing the circuit of FIG. 20 with a resistance circuit. In general, each of the MOS type field effect transistors Q11 and Q12 shows tens of ohms to hundreds of ohms when energized, and shows high resistance of several thousand mega ohms. Thus, the circuit in FIG. 20 can be replaced with a switching circuit as shown in FIG. Therefore, the amplitude of the output voltage of the comparison circuit using the C-MOS type field effect transistors Q11 and Q12 is represented by the following equation (30) when the output logic signal "1", and the output logic signal "1". Is represented by the following equation (31).

Figure kpo00051
Figure kpo00051

여기서 eOH는 높은 수준의 출력 eO이고, eOL은 낮은 수준의 출력 eO이다.Where e OH is a high level of output e O and e OL is a low level of output e O.

제21도에서, 각각 참고문자 rds.n 및 rds.n는 전계효과 트랜지스터(Q11) 및 (Q12)의 저항을 가리키고, 참고문자 RL은 부하저항이다.In Fig. 21, reference characters rds.n and rds.n respectively denote resistances of the field effect transistors Q11 and Q12, and the reference character RL is a load resistance.

따라서, 만일 공급전압 VDD가 공급전압-VSS같게되고 전계효과 트랜지스터(Q11)의 스위치된(switch-on)저항이 전계효가 트랜지스터(Q12)의 그것과 갈게 되면 값(진폭의 절대치)eOH를 값 eOL과 동일하게 하는 것이 가능하다. 이와같이, 전술한 비교회로의, 출력전압 ±ep및 ±er은 제20도에 나타난 회로망(회르구성)에 의해 정확히 얻을 수 있다.Therefore, if the supply voltage V DD becomes equal to the supply voltage -V SS, and the switched-on resistance of the field effect transistor Q11 becomes that of the field effect transistor Q12, the value (absolute value of amplitude) e OH It is possible to make equal to the value e OL . In this manner, the output voltages ± e p and ± e r of the comparison circuit described above can be accurately obtained by the network (circle configuration) shown in FIG.

인버터 회로의 출력 안정화가 설명될 것이다.The output stabilization of the inverter circuit will be described.

제20도의 비교 회로처럼 유사하게 C-MOS형 전계효과 트랜지스터(Q21) 및 (Q22)로 구성된 인버터회로가 제22도에 나타나 있다.Similarly to the comparison circuit of FIG. 20, an inverter circuit composed of C-MOS type field effect transistors Q21 and Q22 is shown in FIG.

전압+ep가 이 회로의 입력에 가해질때 N 채널형 전계효과 트랜지스터(Q22)가 신호-ep를 발생하도록 통전되고, 전압-ep가 이 회로의 입력에 가해질때, P채널 형 전계효과 트랜지스터가 통전하고 출력신호 +ep를 발생한다. 역시 이 회로에서, 입력전압을 역변환하여서 얻어진 출력전압은 전계효과 트랜지스터(Q21) 및 (Q21)의 스위치된(switch-on)저항을 서로 같게 하므로써 정확히 얻어질 수 있다. 위의 설명으로부터 명백해지듯이, 비교회로와 인버터 회로의 출력회로는 C-MOS형 전계효과 트랜지스터로 구성되고, 전원 +VSS에 연결된 P채널형 전계효과 트랜지스터의 포화 "on"저항은 전원 -VSS에 연결된 N채널형 전계효과 트랜지스터의 그것과 같게 되어 있고, 그리고 이 전원 +VDD및 -VSS는 트랜지스터를 구동하기 위해 진폭은 같고 안전성이 크게 만들어져 있다. 그러므로, 미리 설정된 전압 출력은 높은 정확도를 가지고 얻어질 수 있다.N-channel field effect transistor Q22 is energized to generate signal-e p when voltage + e p is applied to the input of this circuit, and P-channel field effect is applied when voltage-e p is applied to the input of this circuit. The transistor energizes and generates an output signal + e p . Also in this circuit, the output voltage obtained by inverting the input voltage can be accurately obtained by making the switch-on resistances of the field effect transistors Q21 and Q21 equal to each other. As will be apparent from the above description, the output circuits of the comparison circuit and the inverter circuit are composed of C-MOS field effect transistors, and the saturated "on" resistance of the P-channel field effect transistor connected to the power supply + V SS is the power supply -V SS. This is the same as that of the N-channel field effect transistor connected to the power supply, and this power supply + V DD and -V SS is made of the same amplitude and high safety to drive the transistor. Therefore, the preset voltage output can be obtained with high accuracy.

제23도는 전자식 적산 전력계의 여러 부분을 구동하기 위한 전원부(unit)를 나타낸다.23 shows a power supply unit for driving various parts of the electronic integrated power meter.

전자식 적산 전력계에서, 전원 +VDD및 -VSS는 실제적으로 기준전압 ep및 er서 사용되었다. 따라서, 기준전압 ep및 er의 특성때문에 전압 진폭이 같은 양 및 부의 전원을 공급하는 것이 필요하다.In the electronic integrated wattmeter, the power supplies + V DD and -V SS were actually used for the reference voltages e p and e r . Therefore, it is necessary to supply positive and negative power with the same voltage amplitude because of the characteristics of the reference voltages e p and e r .

본 발명의 전자식 적산 전력계에서 소모된 총전류가 수미리 암페어 정도이므로 제23도에 나타난 바와같이, 완전히 트래킹(tracking)되기 쉬운 전원이 적산 전력계에서 쓰였다. 제23도에서 참고문자 REG는 양의 전압 조절기를 가리킨다. 조절기 REG의 출력전압 eo는 다음식에 맞게끔 선택되었다.Since the total current consumed in the electronic integrated wattmeter of the present invention is about several amperes, as shown in FIG. 23, a power that is easily tracked is used in the integrated wattmeter. In FIG. 23, the reference character REG indicates a positive voltage regulator. The output voltage e o of the regulator REG was chosen to fit the equation:

eo+VDD-(-VSS)e o + V DD -(-V SS )

중간 점 전압 OV는 저항체(R40) 및 (R41)과 임피던스 변환 완충 증폭기(A30)에 의해 결정된다. 따라서, 예를들어 전원으로 ±12V가 되기 위해서는 24V조절기를 설비하고 저항체(R40)의 저항을 저항체(R41)의 저항과 같게 하는 것이 필요하다(R40=R41). 연산증폭기가 완충 증폭기(A30)으로 사용되었다. 제23도에 나타난 회로의 구성 때문에, 연산 증폭기는 무한의 입력 임피던스를 가지고, 실제적으로 제로(Zero)출력 임피던스를 가진다. 그러므로, 완충 증폭기(A30)의 입력전압 ez는;The midpoint voltage OV is determined by the resistors R40 and R41 and the impedance conversion buffer amplifier A30. Thus, for example, in order to be ± 12V as a power source, it is necessary to equip a 24V regulator and make the resistance of the resistor R40 equal to the resistance of the resistor R41 (R40 = R41). An operational amplifier was used as the buffer amplifier A30. Because of the configuration of the circuit shown in FIG. 23, the operational amplifier has an infinite input impedance and practically has a zero output impedance. Therefore, the input voltage e z of the buffer amplifier A30 is;

Figure kpo00052
Figure kpo00052

이 값은 이 회로의 중간 점의 전압이 OV임을 보여준다. 따라서, 완충 증폭기(A30)의 출력전압이 OV인 경우에,This value shows that the voltage at the midpoint of this circuit is OV. Therefore, when the output voltage of the buffer amplifier A30 is OV,

Figure kpo00053
Figure kpo00053

그러므로,

Figure kpo00054
therefore,
Figure kpo00054

따라서, 이 전원부에서, 조절기(REG)의 출력전압 eo의 변화는 균등하게 전압 +VDD및 -VSS에 분배된다. 이와같이, 이 전원부는 완전히 트랙(track)된 전원부로서 쓰인다.Therefore, in this power supply section, the change in the output voltage e o of the regulator REG is evenly distributed to the voltages + V DD and -V SS . In this way, this power supply is used as a fully tracked power supply.

위에 설명된 적산 전력계에서, 펄스 폭 변조회로 및 주파수 변환부는 각기 적분회로, C-MOS형 전계효과 트랜지스터를 이용하는 출력완충을 가진 비교회로, 그리고 아날로그 스위치 S1-S4및 Sa와 Sb를 사용한다.In the integrated power meter described above, the pulse width modulation circuit and the frequency converter are respectively integrated circuits, comparison circuits with output buffers using C-MOS field effect transistors, and analog switches S 1 -S 4 and S a and S b . use.

일반적으로, 모놀리딕 (monolithic) IC가 수동소자(Passive Component)를 혼합하는 것은 어렵지만, 모놀리딕 IC가 능동소자(active component)를 혼합하는 것은 가능하다. 따라서, 만일 연산증폭기들로 구성된 적분회로와, 그리고 아날로그 스위치가 능동소자로서 이루어진다면, 그때에 이 적산전력계는 모놀리딕 IC의 형태로 만들어질 수 있다.In general, it is difficult for a monolithic IC to mix passive components, but it is possible for a monolithic IC to mix active components. Thus, if an integrating circuit composed of operational amplifiers and an analog switch are made as an active element, then this integrated power meter can be made in the form of a monolithic IC.

제24도는 집적회로(IC)형태로 구성된 적산전력계의 일례를 나타낸다. 제24도에서, 펄스 폭 변조회로(점선으로 나타나 있음)을 가지고 있는 증배회로부(10)은 증배 후의 전압 eop및 eon이 주파수 변환되기에 적합하게된 주파수 변환부분 20과 배열상 동일하다.24 shows an example of an integrated power meter configured in the form of an integrated circuit (IC). In Fig. 24, the multiplication circuit section 10 having the pulse width modulation circuit (shown in dashed lines) is identical in arrangement with the frequency conversion section 20 in which the voltages e op and e on after the multiplication are adapted for frequency conversion.

제24도에서, 제5도와 제16도를 참고하여 이미 설명되어진 그 소자는 그런까닭에 비슷하지 번호가 매겨겨있고, 그들 동작들은 전에 설명된 그것과 역이 비슷하다. 스위치 Sc및 는 주파수 변환부(20)에 부가적으로 주어져 있다. 스위치 Sc및 Sd는 직류전압신호 eop및 eon으로부터 보이듯이 스위치 Sa∼Sd의 언-오프 동작과는 관계없이 저항(R20)을 가지고 부하저항(R20)을 일정하게 하는 것이다. 더 정확히, 적분회로(A1)의 입력 저항과 같은 값을 가지는 저항체(R20)은 아날로그 스위치 Sc및 위의 공통 접점에 연결되어 있다. 제24도에 나타난 회로구성은 구조상 같은 두개의 IC를 설치함으로서 얻어질 수 있다, 그것은 전달 데이터 및 제작비를 줄이게 하고 정비(접점과 유지)를 용이하게 한다. 높은 정밀도를 가지고 제24도에 나타난 적산 전력계를 작동하기 위해서, 위에 설명한 제23도에서 사용된 전원부가 사용되어야 한다.In Fig. 24, the elements already described with reference to Figs. 5 and 16 are therefore numbered dissimilarly, and their operations are inversely similar to those previously described. The switches S c and are additionally given to the frequency converter 20. Switch S c and S d is the DC voltage signal e op e and on the switch as shown in the unloading Sa~S d from - to be turned OFF and has a resistance (R 20), regardless of the constant load resistance (R 20) . More precisely, a resistor R 20 having the same value as the input resistance of the integrating circuit A 1 is connected to the analog switch S c and the common contact above. The circuit configuration shown in Fig. 24 can be obtained by installing two ICs which are structurally the same, which reduces transmission data and manufacturing cost and facilitates maintenance (contact and maintenance). In order to operate the integrated power meter shown in FIG. 24 with high precision, the power supply section used in FIG. 23 described above should be used.

본 발명은 단상 2선형 적산 전력계를 참고하여 설명되어 왔다. 그러나, 만일 트랜스 포머(PT)나 변류기(CT)를 포함한 다수의 신호 검출부와 다수의 증배회로부(10)이 설비된다면, 그때에 본 발명은 다상의(poly phase)적산 전력계에도 응용할 수 있다.The present invention has been described with reference to a single phase two linear integrated power meter. However, if a plurality of signal detection units including transformers PT or current transformers CT and a plurality of multiplication circuit units 10 are installed, then the present invention can also be applied to a poly phase integrated power meter.

제25도는 본 발명에 의한 다상의 적산 전력계의 일례를 나타낸다. 이 다상의 적산 전력계에서, 전기 에너지는 다상 전력의 합이다.25 shows an example of a multiphase integrated power meter according to the present invention. In this multiphase integrated power meter, electrical energy is the sum of the polyphase power.

Po=evl·ei1+ev2·ei2+evn·ein(35) P o = e v l · e i 1 + e v2 · e i2 + e vn · e in (35)

이 경우에, 대응 위상의 소모전류에 비례하는 전압신호 ei는 펄스 폭변조 회로의 펄스 폭 듀-티 사이클신호 D 및

Figure kpo00055
의 도움으로 아날로그 스위치 S1∼S4에 의해 스위치 되어, 그리하여 위상에 대해 각기 증배되는 신호들은 저역통과 필터에 의해 더해진다. 결과적으로, 방정식(35)를 만족하는 전력 Po가 얻어질 수 있다. 역시 위에 설명한 다상의 적산전력계에서, 펄스폭 변조회로를 포함하는 증배 회로부(10)은 매 위상에 대해 한개의 IC로 구성될 수 있다.In this case, the voltage signal e i proportional to the consumption current of the corresponding phase is equal to the pulse width duty cycle signal D of the pulse width modulation circuit and
Figure kpo00055
With the help of the switches are switched by analog switches S 1 to S 4 , so that the signals each multiplied with respect to the phase are added by a low pass filter. As a result, a power Po that satisfies the equation 35 can be obtained. Also in the multiphase integrated power meter described above, the multiplication circuit section 10 including the pulse width modulation circuit may be composed of one IC for each phase.

주파수 변환부(20)이 모든 위상에 대해 공통적으르 사용될 수 있으므로, 다상의 적산 전력계는 이점에서 단상의 적산 전력계와 유사하다.Since the frequency converter 20 can be used in common for all phases, the multiphase integrated power meter is similar to the single phase integrated power meter in this respect.

위에 설명한 예에서, 전압신호 ev가 펄스 폭 변조회로에 가해지고, 전압신호 ei는 증배회로에 가해진다. 그러나, 전압신호 ev가 증배회로에 가해질 수도 있고 전압신호 ei가 펄스 폭 변조회로에도 가해질 수 있다는 것이 분명하다. 위의 설명으로부터 명백하듯이, 본 발명에 의하면, 연산 증폭기로 구성된 적분회로와 비교회로를 가지는 펄스 폭 변조회로에서, 오프 셋 전압은 연산 증폭기에 의해서 야기되지만, 오프셋 전압은 오프셋 전압과 동일한 전압을 궤환계통에 설비된 저역 통과 필터에 의해서 연산 증폭기의 입력에 가하므로써 제거할 수 있다. 따라서, 펄스 변조 회로는 가격이 저렴한 일반목적용 연산 증폭기로 만들어질 수 있고, 펄스 폭 듀-티 사이클은 외부적으로 오프셋 전압을 조절하지 않고 높은 정확도로 얻어질 수있다. 저역 통과 필터에서, 궤환은 저항체와 커패시터에 의해 제공되는 시정수에 의해 이루어진다. 그러므로, 오프셋 전압이 시간과 함께 변화되거나 온도변화에 의해 변화될지라도, 저역 통파필터는 오프셋전압의 변화에 따르도록 자동적으로 조절된다.In the example described above, the voltage signal e v is applied to the pulse width modulation circuit, and the voltage signal e i is applied to the multiplication circuit. However, it is clear that the voltage signal e v may be applied to the multiplication circuit and the voltage signal e i may also be applied to the pulse width modulation circuit. As is apparent from the above description, according to the present invention, in a pulse width modulation circuit having an integral circuit and a comparison circuit composed of an operational amplifier, the offset voltage is caused by the operational amplifier, but the offset voltage is equal to the offset voltage. It can be removed by applying to the input of the op amp by a low pass filter installed in the feedback system. Therefore, the pulse modulation circuit can be made into a general purpose op amp inexpensive, and the pulse width duty cycle can be obtained with high accuracy without externally adjusting the offset voltage. In a low pass filter, the feedback is made by the time constant provided by the resistor and the capacitor. Therefore, even if the offset voltage changes with time or changes with temperature, the low pass filter is automatically adjusted to comply with the change of the offset voltage.

이와같이, 본 발명에 의한 적산 전력계는 오랜시간 동안 안정하게 동작할 수 있다.As such, the integrated power meter according to the present invention can operate stably for a long time.

또한 주파수 변환 부분은 연산 증폭기들로 구성한 적분회로 및 비교회로로 구성되어 있어서 위에 설명된 것과 같이 효과를 가지고 있다.In addition, the frequency conversion portion is composed of an integration circuit and a comparison circuit composed of operational amplifiers, and have an effect as described above.

각 펄스 폭 변조회로나 주파수 변환부분의 비교회로의 출력회는 P채널 C-MOS전계효과 트랜지스터와 N-채널 C-MOS전계효과 트랜지스터로 구성되어 있으므로, 종래의 기술에서 처럼 쌍극 IC나 크램프 다이오드에 포함된 양 및 부의 출력 전압의 변동을 제거한다. 즉, C-MOS형 전계 효과 트랜지스터는 전압 조절된 소자이므로, 그것의 "언" 저항과 "오프"저항의 차이는 상당히 크다. 그러므로, C-MOS형 전계효과 트랜지스터는 완전한 스위칭 회로로서 이용한다. 이 원리는 주파수 변환 부분의 적분회로 뿐만 아니라 인버터 회로에도 응용될 수 있다.The output circuit of each pulse width modulation circuit or the comparison circuit of the frequency conversion portion is composed of a P-channel C-MOS field effect transistor and an N-channel C-MOS field effect transistor. Eliminate variations in the positive and negative output voltages involved. That is, since the C-MOS type field effect transistor is a voltage regulated device, the difference between its "on" resistance and "off" resistance is quite large. Therefore, the C-MOS type field effect transistor is used as a complete switching circuit. This principle can be applied to the inverter circuit as well as to the integral circuit of the frequency conversion part.

양 및 음의 공급전압을 얻기 위해서, 출력 임피던스가 영이고 무한입력 임피던스를 가진 연산 증폭기는 한 조절기의 출력회로의 전압 분할저항회로에 연결되어 있고, 그 결과로 정확히 양 및 음의 전원이 얻어진다. 더우기, 본 발명에 의하면, 펄스 폭 변조 회로를 가지고 있는 증배회로는 주파수 변환부분과 구조상 동일하고 증배회로 및 주파수 변환부분은 능동소자로 구성되어 있다.To obtain a positive and negative supply voltage, an op amp with an output impedance of zero and infinite input impedance is connected to the voltage division resistor circuit of the output circuit of one regulator, resulting in exactly positive and negative power. . Furthermore, according to the present invention, the multiplication circuit having the pulse width modulation circuit is the same in structure as the frequency conversion portion, and the multiplication circuit and the frequency conversion portion are composed of active elements.

그러므로, 이 회로들은 집적회로 형태로 적당하게 제작되어지고, 그 결과로 전자식 적산 전력계의 크기는 최소화된다.Therefore, these circuits are suitably manufactured in the form of integrated circuits, and as a result, the size of the electronic integrated power meter is minimized.

Claims (1)

펄스폭 듀티사이클신호를 얻기위하여 전력 공급선의 부하 전압에 비례하는 전압신호를 펄스 폭 변조하기 위한 펄스폭 변조회로와; 전력 공급선의 소모전류에 비례하는 전압신호의 결과와 부하 전압에 비례하는 전압신호에 기인한 펄스폭 듀티 사이클 신호의 결과로 부터 얻어진 양 및 부의 직류전압이 절대치에 있어서 같도록 펄스폭 변조회로로 부터 생긴 펄스폭 듀티 사이클 신호의 도움으로 다수의 아날로그 위위치가 선택적으로 동작되는 증배 회로와; 양 및 부의 직류전압을 주파수 신호로 변환하기 위한 이중 스로우프형 주파수 변환회로;로 구성된 전자식 적산 전력기에 있어서, 상기 펄스폭 변조회로가 부하 전압에 비례하는 전압 신호의 부가 직분을 위해 그것의 부의 입력에 가해지는 연산 증폭기를 가진 적분회로와, 적분회로의 적분출력전압이 미리 결정된 값에 도달할때마다 극성이 역전되는 비교회로로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자식 적산전력계.A pulse width modulation circuit for pulse width modulating a voltage signal proportional to the load voltage of the power supply line to obtain a pulse width duty cycle signal; From the pulse width modulation circuit so that the positive and negative DC voltages obtained from the result of the voltage signal proportional to the current consumption of the power supply line and the pulse width duty cycle signal resulting from the voltage signal proportional to the load voltage are equal in absolute value. A multiplication circuit for selectively operating a plurality of analog positions with the aid of the generated pulse width duty cycle signal; A double integrated frequency conversion circuit for converting a positive and negative DC voltage into a frequency signal, wherein the pulse width modulation circuit is configured for the negative input of the negative signal for an additional part of the voltage signal proportional to the load voltage. An integrated integrated power meter comprising: an integrating circuit having an operational amplifier applied to the comparator; and a comparing circuit in which the polarity is reversed whenever the integral output voltage of the integrating circuit reaches a predetermined value.
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