PL168245B1

PL168245B1 - Electric power consumption metering circuit

Info

Publication number: PL168245B1
Application number: PL29401392A
Authority: PL
Inventors: Janusz Janiczek
Original assignee: Politechnika Wroclawska
Priority date: 1992-03-27
Filing date: 1992-03-27
Publication date: 1996-01-31
Also published as: PL294013A1

Abstract

Układ do pomiaru energii elektrycznej, zawierający dwa przetworniki, przetwarzające sygnały wejściowe na częstotliwość, znamiennytym,zewyjście pierwszegoprzetwornika(1)jestpołączone z wejściem czasowego sygnału odniesienia drugiego przetwornika (2) poprzez układ synchronizacji, który zawiera układ formujący (5) połączony z wyjściempierwszegoprzetwornika (1), przy czymjedno wyjście układu (5)jest połączone z wejściem kasującym licznika (6) pomocniczego a drugie wyjście tego układu (5) jest połączone z wejściem wpisującym pamięci (7), natomiast wyjście licznika (6) pomocniczegojestpołączonepoprzezpamięć(7) zwejściamiustawiającymi licznika (8) rewersyjnego, przy czym wejście licznika (6) pomocniczegojest połączone równolegle z wejściem czasowego sygnału odniesienia pierwszego przetwornika (1) oraz poprzez bramkę (10) zwejściemustawiającymprzerzutnika (9), apoprzezbramkę (11) z wejściem odejmującymlicznika (8) rewersyjnego, natomiast drugie wejście tej bramki (11)jest połączone równolegle z wejściem wpisującymlicznika(8)rewersyjnego,wyjśaemprzerzutnika(9)iwejściem czasowego sygnału odniesienia drugiegoprzetwornika (2), zawierającego komparator, któregowyjściejestpołączone poprzezbramkę (10) z wejściem ustawiającym przerzutnika (9) oraz z pierwszym licznikiem (3), natomiast wyjście licznika (8) rewersyjnego jest połączone z wyjściem kasującym przerzutnika (9).Electricity metering system comprising two converters converting input signals to frequency, characterized, the output of the first transducer (1) is connected with the second transducer time reference input (2) through a timing system that includes a shaping system (5) connected to the output of the first transducer (1), one circuit output (5) is connected to the counter reset input (6) auxiliary output and the second output of this circuit (5) is connected to memory write input (7), while the counter output (6) auxiliary is connected via the memory (7) to the positioning inputs a reverse counter (8), the counter input (6) auxiliary input is connected in parallel with the timer signal input first transducer reference (1) and through the gate (10) with the entry setting the trigger (9), and across the gate (11) with the subtracting input of the reverse counter (8), while the other the input of this gate (11) is connected in parallel with the input of the reverse counter (8), the output of the flip-flop (9) and the input a second transducer (2) time reference signal, including comparator, the output of which is connected via a gate (10) with the setting input of the flip-flop (9) and the first counter (3) while the output of the reverse counter (8) is connected with the flip-flop reset output (9).

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ do pomiaru energii elektrycznej, przeznaczony zwłaszcza do stosowania w licznikach energii elektrycznej.The subject of the invention is an electric energy measuring system, intended in particular for use in electric energy meters.

Z polskiego opisu zgłoszeniowego nr P. 229 712 znany jest układ do pomiaru zużycia energii elektrycznej prądu stałego, zawierający dwa przetworniki przetwarzające sygnały wejściowe na częstotliwość, uniwibrator, bramkę oraz licznik.From the Polish application description no. P. 229 712 there is known a system for measuring the consumption of direct current electricity, containing two converters converting the input signals into frequency, a univibrator, a gate and a meter.

Z patentu niemieckiego nr 3619 895 znany jest układ do pomiaru energii elektrycznej, zawierający dwa układy sumujące, dwa przetworniki analogowo-cyfrowe i układ obliczeniowy. Działanie układujest oparte na zasadzie obliczenia różnicy między kwadratem sumy i kwadratem różnicy sygnałów wejściowych. Sumę i różnicę obydwu sygnałów przetwarza się w przetwornikach analogowo-cyfrowych na sygnały cyfrowe, które są następnie podnoszone do kwadratu, odejmowane od siebie, a różnica jest dzielona przez cztery.From the German patent No. 3619 895, a system for measuring electricity is known, which comprises two summing circuits, two analog-to-digital converters and a computing circuit. The operation of the stacking is based on the principle of calculating the difference between the square of the sum and the square of the difference of the input signals. The sum and difference of both signals are converted in analog-to-digital converters into digital signals, which are then squared, subtracted from each other, and the difference is divided by four.

Niedogodnością układu według zgłoszenia polskiego jest to, że mnożenie obydwu sygnałów nie odbywa się w sposób ciągły tylko w okresach zadziałania uniwibratora, co może spowodować powstanie błędów pomiaru. Natomiast niedogodnością układu według patentu niemieckiego jest znaczna jego rozbudowa.The disadvantage of the system according to the Polish application is that the multiplication of both signals does not take place continuously, but only in the periods of operation of the univibrator, which may cause measurement errors. However, the disadvantage of the arrangement according to the German patent is its considerable expansion.

Istota układu polega na tym, że wyjście pierwszego przetwornica jest połączone z wejściem czasowego sygnału odniesienia drugiego przetwornika poprzez układ synchronizacji. Układ synchronizacji zawiera układ formujący połączony z wyjściem pierwszego przetwornika, przy czym jedno wyjście układu formującego jest połączone z wejściem kasującym licznika pomocniczego a drugie wyjście tego układu jest połączone z wejściem wpisującym pamięci, natomiast wyjście licznika pomocniczego jest połączone z wejściami ustawiającymi licznika rewersyjnego, przy czym wejście licznika pomocniczegojest połączone równolegle z wejściem czasowego sygnału odniesienia pierwszego przetwornika oraz poprzez bramkę z wejściem ustawiającym przerzutnika, a poprzez bramkę z wejściem odejmującym licznika rewersyjnego, natomiast drugie wejście tej bramki jest połączone równolegle z wejściem wpisującym licznika rewersyjnego, wyjściem przerzutnika i wejściem czasowym sygnału odniesienia drugiego przetwornika, zawierającego komparator, którego wyjście jestThe essence of the circuit is that the output of the first converter is connected to the input of the time reference signal of the second converter through a synchronization circuit. The timing circuit includes a shaper coupled to the output of the first transducer, one shaper output is coupled to the auxiliary counter reset input and the second output of the shaper is coupled to a memory write input and the auxiliary counter output is coupled to the reverse counter setting inputs. the auxiliary counter input is connected in parallel to the first converter time reference input and through a gate to the flip-flop set input and through a gate to the reverse counter subtract input, while the second input of this gate is connected in parallel to the reverse counter write-in input, the flip-flop output and the time reference input a second converter, containing a comparator, the output of which is

168 245 połączone poprzez bramkę z wejściem ustawiającym przerzutnika oraz z pierwszym licznikiem. Wyjście licznika rewersyjnego jest połączone z wejściem kasującym przerzutnika.168 245 connected via a gate to the setting input of the flip-flop and to the first counter. The reverse counter output is connected to the flip-flop reset input.

Układ według wynalazku pozwala na uzyskanie dużej dokładności pomiaru oraz na dokładną jego realizację w postaci układu scalonego, co jest ważne z technicznego punktu widzenia.The system according to the invention allows for high measurement accuracy and for its precise implementation in the form of an integrated circuit, which is important from the technical point of view.

Przedmiot wynalazku jest objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia schemat blokowy układu.The subject matter of the invention is elucidated in an exemplary embodiment in the drawing which shows a block diagram of the system.

Układ do pomiaru energii elektrycznej według wynalazku składa się z dwóch przetworników 1 i 2, które przetwarzają sygnały wejściowe na częstotliwość oraz licznika 3. Wyjście pierwszego przetwornika 1 napięcie-częstotliwośćjest połączone z wejściem czasowego sygnału odniesienia drugiego przetwornika 2 przez układ synchronizacji. Układ synchronizacji składa się z układu formowania 5, licznika pomocniczego 6, pamięci 7, licznika rewersyjnego 8, przerzutnika 9 i dwóch bramek 10 i 11.The electric energy measuring system according to the invention comprises two converters 1 and 2, which convert the input signals to frequency, and a counter 3. The output of the first voltage-frequency converter 1 is connected to the input of the time reference signal of the second converter 2 via a synchronization circuit. The timing circuit consists of a shaper 5, an auxiliary counter 6, a memory 7, a reverse counter 8, a trigger 9, and two gates 10 and 11.

Zadaniem układu synchronizacji jest wygenerowanie czasowego sygnału odniesienia o czasie trwania równym okresowi sygnału wyjściowego pierwszego przetwornika 1 napięcie-częstotliwość w momencie zadziałania komparatora 4 drugiego przetwornika 2 prąd-częstotliwość.The purpose of the timing circuit is to generate a time reference signal with a duration equal to the period of the output signal of the first voltage-to-frequency converter 1 at the moment when comparator 4 of the second current-frequency converter 2 operates.

Sygnał wyjściowy przetwornika 1 napięcie-częstotliwość jest doprowadzony poprzez układ formujący 5 do wejścia kasującego licznika 6 pomocniczego i wejścia wpisującego pamięci 7. Sygnał czasu odniesienia przetwornika 1 napięcie-częstotliwość jest doprowadzony do wejścia zliczającego licznika 6 pomocniczego, a poprzez bramkę 11 do wejścia odejmującego licznika 8 rewersyjnego i poprzez bramkę 10 do wejścia ustawiającego przerzutnika 9. Do drugiego wejścia bramki 10 jest doprowadzony sygnał wyjściowy komparatora 4 przetwornika 2 prąd-częstotliwość. Sygnały wyjściowe licznika 6 pomocniczego są doprowadzone poprzez pamięć 7 do wejść ustawiających licznika 8 rewersyjnego, którego sygnał wyjściowy jest doprowadzony do wejścia kasującego przerzutnika 9. Sygnał wyjściowy tego przerzutnika jest doprowadzony do wejścia wpisującego licznika 8 rewersyjnego, drugiego wejścia bramki 11 i wejścia czasowego sygnału odniesienia przetwornika 2 prąd-częstotliwość. .The output of the voltage-frequency converter 1 is fed through the shaper 5 to the reset input of the auxiliary counter 6 and the memory write input 7. The voltage-to-frequency converter 1 reference time signal is fed to the counting input of the auxiliary counter 6, and through the gate 11 to the subtractive input of the counter 8, and via gate 10 to the setting input of the flip-flop 9. The output of the comparator 4 of the current-to-frequency converter 2 is fed to the second input of gate 10. The auxiliary counter 6 outputs are fed through memory 7 to the setting inputs of the reverse counter 8, whose output is fed to the reset input of the flip-flop 9. The output of this flip-flop is fed to the write-in input of the reverse counter 8, the second gate input 11 and the timing reference input 2 current-frequency converter. .

Układ działa w ten sposób, że każdy impuls z wyjścia przetwornika 1 napięcie-częstotliwośćjest tak kształtowany w układzie formującym 5, że najpierw powoduje zapisanie zawartości licznika 6 pomocniczego do pamięci 7, a następnie skasowanie licznika 6 pomocniczego. Liczba impulsów sygnału odniesienia f zliczona w liczniku 6 pomocniczym i zapamiętana w pamięci 7 jest więc proporcjonalna do okresu sygnału wyjściowego przetwornika 1 napięcie-częstotliwość. W momencie gdy zadziała komparator 4 przetwornika 2 prąd-częstotliwość następuje otwarcie bramki 10 i synchronicznie z impulsami sygnału odniesienia f0 następuje zmiana stanu wyjścia przerzutnika 9 co powoduje wpisanie do licznika 8 rewersyjnego zawartości pamięci 7, otwarcie bramki 11 i wysłanie na wejście czasowego sygnału odniesienia przetwornika 2 prąd-częstotliwość sygnału odniesienia. Do wejścia odejmującego licznika 8 rewersyjnego są doprowadzone impulsy sygnału odniesienia f0. Gdy wyjście licznika 8 rewersyjnego, po odliczeniu impulsów, zmieni swój stan, następuje zmiana stanu wyjścia przerzutnika 9 a tym samym kończy się proces odtwarzania okresu sygnału wyjściowego przetwornika 1 napięcie-częstotliwość.The circuit operates in such a way that each pulse from the output of the voltage-frequency converter 1 is shaped in the shaper 5 in such a way that it first writes the contents of the auxiliary counter 6 to the memory 7, and then resets the auxiliary counter 6. The number of pulses of the reference signal f counted in the auxiliary counter 6 and stored in the memory 7 is therefore proportional to the period of the output signal of the voltage-frequency converter 1. When the comparator 4 of the current-frequency converter 2 is activated, gate 10 is opened and synchronously with the reference signal pulses f0, the status of the output of the trigger 9 changes, which causes the reverse memory content 7 to be written to the counter 8, the gate 11 to be opened and the time reference signal of the converter to be sent to the input. 2 current-frequency reference signal. The reference signal pulses f0 are applied to the subtract input of the reverse counter 8. When the output of the reverse counter 8, after counting down the pulses, changes its state, the state of the output of the flip-flop 9 is changed, and thus the process of restoring the period of the output signal of the voltage-frequency converter 1 is completed.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 150 złPublishing Department of the UP RP. Circulation of 90 copies. Price PLN 150

Claims

Patent claim

Electricity metering system comprising two converters converting the input signals to frequency, characterized in that the output of the first converter (1) is connected to the input of the second converter (2) time reference signal via a synchronization circuit which comprises a shaper (5) connected to with the output of the first converter (1), where one output of the circuit (5) is connected to the reset input of the auxiliary counter (6), and the second output of this circuit (5) is connected to the memory write input (7), while the output of the counter (6) the auxiliary counter is connected via the memory (7) to the setting inputs of the reverse counter (8), the auxiliary counter input (6) being connected in parallel with the time reference input of the first converter (1) and via the gate (10) to the setting input of the flip-flop (9) , and through the gate (11) with the subtractive input of the reverse counter (8), while the second input of this gate (11) j est connected in parallel with the write-in input of the reverse counter (8), the output of the flip-flop (9) and the input of the time reference signal of a second converter (2), including a comparator whose output is connected via a gate (10) to the setting input of the flip-flop (9) and to the first counter (3), while the output of the reverse counter (8) is connected to the reset output of the flip-flop (9).