RU2181894C1 - Electricity meter - Google Patents
Electricity meter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2181894C1 RU2181894C1 RU2001124555A RU2001124555A RU2181894C1 RU 2181894 C1 RU2181894 C1 RU 2181894C1 RU 2001124555 A RU2001124555 A RU 2001124555A RU 2001124555 A RU2001124555 A RU 2001124555A RU 2181894 C1 RU2181894 C1 RU 2181894C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pulse
- key
- voltage
- output
- proportional
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к измерениям электрической энергии. The invention relates to electrical engineering, in particular to measurements of electrical energy.
Известны индукционные счетчики электрической энергии (см. Минин Г.П. Измерение электроэнергии. - М.: Энергия, 1984). Недостатком таких устройств является наличие ряда трудно устранимых погрешностей, в частности погрешности от изменения частоты. Известны также электронные счетчики электроэнергии (см. Зыкин Ф.А., Каханович B.C. Измерение и учет электрической энергии. - М. : Энергоиздат, 1982), которые позволяют повысить точность учета потребления электроэнергии. Known induction counters of electrical energy (see Minin G.P. Measurement of electricity. - M .: Energy, 1984). The disadvantage of such devices is the presence of a number of difficult to eliminate errors, in particular errors from changes in frequency. Electronic electricity meters are also known (see Zykin F.A., Kakhanovich B.C. Measurement and metering of electric energy. - M.: Energoizdat, 1982), which can improve the accuracy of metering for electricity consumption.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому изобретению по совокупности признаков является счетчик электроэнергии, содержащий амплитудно-импульсный и широтно-импульсный модуляторы, фильтр нижних частот, преобразователь напряжение-частота и счетчик импульсов (см. там же, стр.34 и 35). The closest device of the same purpose to the claimed invention in terms of features is an electricity meter containing pulse-amplitude and pulse-width modulators, a low-pass filter, a voltage-frequency converter and a pulse counter (see ibid., P. 34 and 35).
Недостатком такого устройства является влияние сопротивления ключа, входящего в состав амплитудно-импульсного модулятора, что выражается в изменении коэффициента передачи при изменении сопротивления ключа (вследствие, например, влияния температуры). Это приводит к возрастанию погрешностей измерения электроэнергии. The disadvantage of this device is the influence of the resistance of the key, which is part of the amplitude-pulse modulator, which is reflected in a change in the transmission coefficient when the resistance of the key changes (due, for example, to the influence of temperature). This leads to an increase in energy measurement errors.
Сущность изобретения состоит в стремлении получить технический результат, заключающийся в повышении точности измерения электрической энергии. The invention consists in the desire to obtain a technical result, which consists in increasing the accuracy of measuring electrical energy.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном счетчике, содержащем широтно-импульсный модулятор, который подключен к источнику сигнала, пропорционального току, фильтр нижних частот, преобразователь напряжение-частота, счетчик импульсов и амлитудно-импульсный модулятор, включающий в себя первый и второй резисторы, операционный усилитель и первый ключ, причем первый резистор включен между источником сигнала, пропорционального напряжению, и инвертирующим входом операционного усилителя, в цепь отрицательной обратной связи которого включен второй резистор, выход широтно-импульсного модулятора подключен к входу управления первого ключа, выход аплитудно-импульсного модулятора подсоединен к последовательно соединенным фильтру нижних частот, преобразователю напряжение-частота и счетчику импульсов, особенность заключается в том, что первый ключ подсоединен между источником сигнала, пропорционального напряжению, и неинвертирующим входом операционного усилителя, к которому подсоединен также второй ключ, другой вывод которого подключен к земляной шине, а вход управления второго ключа через логический инвертор подключен к выходу широтно-импульсного модулятора. The specified technical result during the implementation of the invention is achieved by the fact that in a known counter containing a pulse-width modulator, which is connected to a signal source proportional to the current, a low-pass filter, a voltage-frequency converter, a pulse counter and an amplitude-pulse modulator, including the first and a second resistors, an operational amplifier and a first switch, the first resistor being connected between a signal source proportional to the voltage and the inverting input of the operational amplifier, in the negative feedback circuit of which a second resistor is connected, the output of the pulse-width modulator is connected to the control input of the first key, the output of the pulse-width modulator is connected to a low-pass filter, a voltage-frequency converter and a pulse counter, connected in series, the feature is that the first a key is connected between a signal source proportional to voltage and a non-inverting input of an operational amplifier, to which a second key is also connected, another terminal cerned is connected to the earth bus, and the second switch control input via a logic inverter connected to the output of the pulse width modulator.
Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что заявителем не обнаружено аналога, характеризующегося признаками, тождественными всем признакам заявленного изобретения, а определение из перечня аналогов прототипа позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "новизна". The analysis of the prior art made it possible to establish that the applicant has not found an analogue characterized by features identical to all the features of the claimed invention, and the determination from the list of analogues of the prototype made it possible to identify a set of distinctive features that are perceived by the applicant as the technical result of the claimed device set forth in the claims. Therefore, the claimed invention meets the condition of "novelty."
Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень". To verify compliance of the claimed invention with the condition "inventive step", the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify signs that match the distinctive features of the claimed device from the prototype. The search results showed that the claimed invention does not follow explicitly from the prior art for the specialist, since the influence of the transformations provided for by the essential features of the claimed invention on the achievement of the technical result is not revealed from the prior art determined by the applicant. Therefore, the claimed invention meets the condition of "inventive step".
На чертежах представлены: на фиг.1 - схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства. The drawings show: in Fig.1 is a diagram of the proposed device; figure 2 - timing diagrams explaining the operation of the device.
Оно содержит источник сигнала 1, пропорционального току, широтно-импульсный модулятор (ШИМ) 2, источник сигнала 3, пропорционального напряжению, операционный усилитель (ОУ) 4, первый 5 и второй 6 резисторы, первый 7 и второй 8 ключи, логический инвертор 9, фильтр нижних частот 10, преобразователь напряжение-частота 11, счетчик импульсов 12. It contains a signal source 1 proportional to current, a pulse-width modulator (PWM) 2, a signal source 3 proportional to voltage, an operational amplifier (op-amp) 4, first 5 and second 6 resistors, first 7 and second 8 keys, a logical inverter 9, low-pass filter 10, voltage-frequency converter 11, pulse counter 12.
Работа устройства осуществляется следующим образом. The operation of the device is as follows.
При отсутствии сигнала с источника 1, подаваемого на ШИМ 2, на выходе последнего формируются прямоугольные импульсы с периодом следования Т, причем длительность импульса равна длительности паузы (фиг.2,а):
tИ=tП. (1)
Когда сигнал с источника 1 не равен нулю, то условие (1) нарушается
tИ>tП, (2)
причем длительность импульса пропорциональна току
tИ=k1i, (3)
где k1 - коэффициент пропорциональности; i - контролируемый ток. Период Т при этом не изменяется.In the absence of a signal from source 1 supplied to PWM 2, rectangular pulses with a repetition period T are formed at the output of the latter, and the pulse duration is equal to the pause duration (Fig. 2, a):
t AND = t P. (1)
When the signal from source 1 is not equal to zero, then condition (1) is violated
t And > t P , (2)
moreover, the pulse duration is proportional to the current
t And = k 1 i, (3)
where k 1 is the coefficient of proportionality; i is the controlled current. The period T does not change.
Таким образом, с помощью ШИМ 2 осуществляется модуляция по длительности напряжения с выхода источника 1, пропорционального току. Thus, using PWM 2, the modulation of the duration of the voltage from the output of the source 1 is proportional to the current.
Далее осуществляется амплитудно-импульсная модуляция этого сигнала с помощью амплитудно-импульсного модулятора (АИМ), содержащего ОУ 4, резисторы 5 и 6, ключи 7 и 8, логический инвертор 9. Ключи 7 и 8 управляются сигналом с выхода ШИМ 2, причем благодаря инвертору 9 они работают в противофазе. Next, amplitude-pulse modulation of this signal is carried out using an amplitude-pulse modulator (AIM) containing OA 4,
Резисторы 5 и 6 имеют одинаковые сопротивления: R5=R6. При этом коэффициент передачи АИМ
когда ключ 7 разомкнут, а ключ 8 замкнут, и
когда, наоборот, ключ 8 разомкнут, а ключ 7 замкнут.
when key 7 is open and key 8 is closed, and
when, on the contrary, key 8 is open and key 7 is closed.
На вход АИМ с источника 2 подается сигнал, который пропорционален контролируемому напряжению u, поэтому амплитуда выходного сигнала ОУ 4, с учетом (4) и (5),
UОУ4= |u| (6)
Сигнал на выходе ОУ 4 имеет вид, показанный на фиг.2,б. При этом среднее значение этого сигнала за период Т пропорционально мгновенной мощности
UСР=kp=k1•i•u. (7)
Формирование напряжения, пропорционального средней мощности Р, производится с помощью фильтра нижних частот 10. Преобразователь напряжение-частота 11 осуществляет преобразование этого напряжения в частоту импульсов. Количество импульсов за некоторый интервал времени будет пропорционально энергии, потребляемой нагрузкой.A signal is input to the AIM input from source 2, which is proportional to the controlled voltage u, therefore, the amplitude of the output signal of the OS 4, taking into account (4) and (5),
U ОУ4 = | u | (6)
The signal at the output of the OS 4 has the form shown in figure 2, b. Moreover, the average value of this signal for the period T is proportional to the instantaneous power
U CP = kp = k 1 • i • u. (7)
The formation of a voltage proportional to the average power P is performed using a low-pass filter 10. A voltage-frequency converter 11 converts this voltage into a pulse frequency. The number of pulses for a certain time interval will be proportional to the energy consumed by the load.
Оценим влияние сопротивления ключей 7 и 8 в предлагаемом устройстве. В режиме инвертирующего усилителя, как отмечалось, ключ 7 разомкнут и имеет сопротивление R7, а ключ 8 замкнут и имеет сопротивление r8. Тогда в этом случае более точное выражение (по сравнению с (4)) для коэффициента передачи АИМ будет иметь вид
При использовании ключей на основе полевых транзисторов (например, серии К590) r8 составляет обычно не более 100...200 Ом, а сопротивление R7 - более нескольких сотен мегом, поэтому коэффициент (4') отличается от "-1" менее, чем на десятитысячные доли процента. Соответственно влияние изменения сопротивления ключа в открытом состоянии r8 (вследствие, например, влияния температуры) практически исключается.Let us evaluate the effect of resistance of keys 7 and 8 in the proposed device. In the inverting amplifier mode, as noted, the key 7 is open and has a resistance of R 7 , and the key 8 is closed and has a resistance of r 8 . Then, in this case, a more accurate expression (in comparison with (4)) for the transmission coefficient of the AIM will have the form
When using keys based on field-effect transistors (for example, the K590 series), r 8 is usually not more than 100 ... 200 Ohms, and the resistance R 7 is more than several hundred megohms, so the coefficient (4 ') differs from "-1" less, than ten thousandths of a percent. Accordingly, the effect of changes in the resistance of the key in the open state r 8 (due, for example, the influence of temperature) is practically eliminated.
В режиме неинвертирующего усилителя ключ 8 разомкнут и имеет сопротивление R8, а ключ 7 замкнут и имеет сопротивление r7. Коэффициент передачи АИМ в этом случае будет иметь вид
Аналогично можно показать, что коэффициент (5') практически равен "1", поскольку R8>r7, а изменение сопротивления r7, соответственно, не влияет на результат.In non-inverting amplifier mode, key 8 is open and has resistance R 8 , and key 7 is closed and has resistance r 7 . The transmission coefficient of the AIM in this case will be
Similarly, it can be shown that the coefficient (5 ') is practically equal to "1", since R 8 > r 7 , and the change in resistance r 7 , respectively, does not affect the result.
В отличие от предложенного решения в прототипе влияние сопротивления открытого ключа намного существеннее, поскольку он включается последовательно с резистором, сопротивление которого не превышает десятков килоом. В итоге погрешности устройства, выполненного по предложенной схеме, будут существенно ниже. In contrast to the proposed solution in the prototype, the influence of the resistance of the public key is much more significant, since it is connected in series with a resistor whose resistance does not exceed tens of kilo-ohms. As a result, the errors of the device made according to the proposed scheme will be significantly lower.
Таким образом, для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в изложенной ниже формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке средств. Также, устройство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата. Thus, for the claimed device in the form as described in the claims below, the possibility of its implementation using the means described in the application is confirmed. Also, a device embodying the claimed invention in its implementation is capable of achieving the achievement of the technical result perceived by the applicant.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость". Therefore, the claimed invention meets the condition of "industrial applicability".
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001124555A RU2181894C1 (en) | 2001-09-04 | 2001-09-04 | Electricity meter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001124555A RU2181894C1 (en) | 2001-09-04 | 2001-09-04 | Electricity meter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2181894C1 true RU2181894C1 (en) | 2002-04-27 |
Family
ID=20253005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001124555A RU2181894C1 (en) | 2001-09-04 | 2001-09-04 | Electricity meter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2181894C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2474825C1 (en) * | 2011-08-11 | 2013-02-10 | Олег Фёдорович Меньших | Device to inspect operation of single-phase induction electric counters |
| RU2474826C1 (en) * | 2011-09-30 | 2013-02-10 | Олег Фёдорович Меньших | Device to inspect sensitivity of inducation devices of power metering to frequency modulation of working current |
| RU2532861C1 (en) * | 2013-05-30 | 2014-11-10 | Олег Фёдорович Меньших | Device for testing of inductive electric meters |
| RU2581185C1 (en) * | 2015-03-13 | 2016-04-20 | Олег Фёдорович Меньших | Half-wave scheme for testing electricity meters for selection of electric power |
| RU2581186C1 (en) * | 2015-03-13 | 2016-04-20 | Олег Фёдорович Меньших | Full-wave scheme for testing electricity meters for selection of electric power |
-
2001
- 2001-09-04 RU RU2001124555A patent/RU2181894C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ЗЫКИН Ф.А., КАХАНОВИЧ В.С. Измерение и учет электрической энергии. - М.: Энергоиздат, 1982, с.34 и 35. * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2474825C1 (en) * | 2011-08-11 | 2013-02-10 | Олег Фёдорович Меньших | Device to inspect operation of single-phase induction electric counters |
| RU2474826C1 (en) * | 2011-09-30 | 2013-02-10 | Олег Фёдорович Меньших | Device to inspect sensitivity of inducation devices of power metering to frequency modulation of working current |
| RU2532861C1 (en) * | 2013-05-30 | 2014-11-10 | Олег Фёдорович Меньших | Device for testing of inductive electric meters |
| RU2581185C1 (en) * | 2015-03-13 | 2016-04-20 | Олег Фёдорович Меньших | Half-wave scheme for testing electricity meters for selection of electric power |
| RU2581186C1 (en) * | 2015-03-13 | 2016-04-20 | Олег Фёдорович Меньших | Full-wave scheme for testing electricity meters for selection of electric power |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2181894C1 (en) | Electricity meter | |
| US3995178A (en) | Pulse-width and frequency modulator circuit | |
| RU2504793C1 (en) | Method for determination of heat-transfer resistance for digital cmos integrated circuits | |
| EP3392664B1 (en) | Electric quantity measuring device | |
| RU2127887C1 (en) | Instrument ac transducer | |
| RU2182361C1 (en) | Ac voltage integrating device | |
| RU15803U1 (en) | INTEGRATOR | |
| RU2174692C1 (en) | Device for measuring transition-body heat resistance of digital integral microcircuits | |
| SU851769A1 (en) | Multichannel converter of parameters of inductive sensors to time intervals | |
| SU1148002A1 (en) | Device for measuring resistance of electrochemical resistors | |
| SU949545A1 (en) | Device for measuring linear four-terminal network complex i and s parameters | |
| RU21827U1 (en) | SIGNAL MULTIPLIER | |
| RU2231920C2 (en) | Device for comparing length of diverse pulses | |
| SU1016696A1 (en) | Device for measuring temperature having frequency output | |
| JPS6144247B2 (en) | ||
| RU2066068C1 (en) | Current-to-voltage converter | |
| RU2190860C2 (en) | Electricity meter | |
| RU2111498C1 (en) | Electric energy meter | |
| SU661378A1 (en) | Digital power meter | |
| USRE29079E (en) | Multiplier, divider and wattmeter using a switching circuit and a pulse-width and frequency modulator | |
| SU1567985A1 (en) | Bridge measuring device | |
| KR830000409Y1 (en) | Electronic flow meter | |
| RU2032884C1 (en) | Integrating meter of ratio of two time intervals | |
| RU2310271C1 (en) | Current-to-pulse-frequency converter | |
| RU2156981C1 (en) | Portable meter of heavy direct currents |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080905 |