SU866491A1 - Electronic electricity meter - Google Patents
Electronic electricity meter Download PDFInfo
- Publication number
- SU866491A1 SU866491A1 SU792850823A SU2850823A SU866491A1 SU 866491 A1 SU866491 A1 SU 866491A1 SU 792850823 A SU792850823 A SU 792850823A SU 2850823 A SU2850823 A SU 2850823A SU 866491 A1 SU866491 A1 SU 866491A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- output
- input
- comparator
- voltage
- counter
- Prior art date
Links
Description
Изобретение относится к области измерения электрической энергии в системах постоянного и переменного тока.The invention relates to the field of measuring electrical energy in direct and alternating current systems.
Известны схемы электронных счетчицков электроэнергии (ЭСЭ), в которых сигнал, пропорциональный электрической мош- 5 ности, .получается посредством использования широтной и амплитудной модуляции с последующим преобразованием этого сигнала в частоту с помощью преобразователя напряжение—частота (ПНЧ), выход—·*® ные импульсы которого подаются на электронный или электромеханический -счетчик £11Known electronic circuit schetchitskov electricity (ESE), in which a signal proportional to the electrical mosh- 5 NOSTA, Prepared by using the latitude and the amplitude modulation with subsequent conversion of the signal in frequency by the voltage-frequency converter (VFC) The output · * ® whose pulses are fed to an electronic or electromechanical counter £ 11
Недостатком указанного устройства является наличие многократного преобразо— *5 вания входных сигналов. Один сомножитель преобразуется в длительность посредством широтного модулятора (ШИМ), другой сомножитель — в амплитуду посредст— вом амплитудного модулятора (AM), ШИМ AM сигнал усредняется, преобразуется в частоту и с помощью счетчика — в число импульсов. Указанная последовательность преобразования сигнала естественно ведет к усложнению схемы и снижает точность.The disadvantage of this device is the presence of multiple conversion of * 5 input signals. One factor is converted into duration by a latitudinal modulator (PWM), the other factor is converted into amplitude by an amplitude modulator (AM), the PWM AM signal is averaged, converted to frequency, and converted into a number of pulses using a counter. The indicated signal conversion sequence naturally leads to a complication of the circuit and reduces accuracy.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является электронный счетчик электроэнергии, содержащий счетчик импульсов, два источника сигналов-сомножителей, индикатор и широтноимпульсный модулятор, состоящий из интегратора, ко входу которого подключены выходы источника первого сигнала—сомножителя и источника опорного тока (напряжения) с управляемой полярностью, управляющий вход которого подключен к выходу охваченного положительной обратной 'связью компаратора, вход которого подключен к выходу интегратора f2j.The closest in technical essence to the proposed one is an electronic electricity meter containing a pulse counter, two sources of multiplier signals, an indicator and a pulse-width modulator, consisting of an integrator, to the input of which the outputs of the source of the first signal — multiplier and reference current (voltage) source with a controlled polarity, the control input of which is connected to the output of a comparator covered by positive feedback ', the input of which is connected to the output of the integrator f2j.
Недостатком известного устройства является сложность конструкции, обусловленная необходимостью многократного преобразования сигналов.A disadvantage of the known device is the design complexity due to the need for multiple signal conversion.
Цель изобретения - упрощение конструкции.The purpose of the invention is to simplify the design.
Указанная цель достигается тем, что в электронном счетчике электроэнергии.This goal is achieved by the fact that in the electronic electricity meter.
содержащем счетчик импульсов, два источи ника сигналов сомножителей, индикатор и широтно-импульсный модулятор, состоящий из интегратора,ко входу которого подключены выходы источника первичного сигнала-сомножителя и источника опорного тока (напряжения) с управляемой полярностью, управляющий вход которого подключен к выходу охваченного положительной обратной связью компаратора, вход которого подключен К выходу интегратора, введены генератор опорной частоты и второй компаратор, инвертирующий и неинвертирующий входы которого через резисторы подключе-., ны к выходу интегратора и через разнополярные ключи - к нулевому проводу схемы, управляющие входы ключей подключены к выходу первого компаратора, один из входов которого подключен к выходу источника второго сигнала-сомножителя, выход второго компаратора и выход генератора опорной частоты подключены к соответствующим входам двух элементов 'совпадения, выход первого из которых подключен к суммирующему входу счетчика импульсов, а выход второго - через элемент отрицания - к вычитающему входу счетчика импульсов.containing a pulse counter, two sources of multiplier signals, an indicator and a pulse-width modulator, consisting of an integrator, to the input of which the outputs of the source of the primary signal-multiplier and the source of the reference current (voltage) with controlled polarity are connected, the control input of which is connected to the output of the positive feedback of the comparator, the input of which is connected to the output of the integrator, a reference frequency generator and a second comparator are introduced, which inverts and non-inverts the inputs of which the sources are connected to the output of the integrator and through bipolar keys to the neutral wire of the circuit, the control inputs of the keys are connected to the output of the first comparator, one of the inputs of which is connected to the output of the source of the second signal-multiplier, the output of the second comparator and the output of the reference frequency generator are connected to the corresponding inputs of the two coincidence elements, the output of the first of which is connected to the summing input of the pulse counter, and the output of the second, through the negation element, to the subtracting input of the pulse counter.
В этом счетчике разность длительностей выходных импульсов широтно-импульсного модулятора сразу оказывается пропорциональной мгновенной энергии сигналов и остается только преобразовать ее в число импульсов, что и осуществляется путем подсчета импульсов генератора опорной частоты в счетчике. В результате схема значительно упрощается, так как исключается амплитудный модулятор, фильтр и преобразователь напряжение—частота. Уменьшение числа преобразований сигнала увеличивает точность работы устройства, а упрощение схемы приводит к увеличению надежности.In this counter, the difference in the durations of the output pulses of the pulse-width modulator immediately becomes proportional to the instantaneous energy of the signals and it remains only to convert it to the number of pulses, which is done by counting the pulses of the reference frequency generator in the counter. As a result, the circuit is greatly simplified, since the amplitude modulator, filter, and voltage-frequency converter are eliminated. Reducing the number of signal conversions increases the accuracy of the device, and simplifying the circuit leads to an increase in reliability.
На фиг* 1 представлена блок-схема счетчика; на фиг. 2 — реализация этой схемы на интегральных операционных усилителях; на фиг. 3 - временные диаграммы работы схемы.In Fig * 1 is a block diagram of a counter; in FIG. 2 - implementation of this circuit on integrated operational amplifiers; in FIG. 3 - timing diagrams of the circuit.
Электронный счетчик электроэнергии состоит из источников 1 и 2 входных сигналов, один из которых пропорциоанален току, а другой - напряжению контролируемой сети. Источники 1 и 2 входных сигналов подключены ко входам широтно-импульсного модулятора 3, состоящего из интегратора 4, первого компаратора 5 с узлом 6 положительной обратной связи, источника 7 опорного тока (напряжения) полярность которого определяется поляр— ностью выходного сигнала первого компаратора 5, второго компаратора 8, двух противофазных ключей 9 и 10 и двух резисторов 11 и 12. Источник 1 входного сиг— 5 нала и источник 7 опорного тока подключены ко входу интегратора 4. Источник 2 входного сигнала, узел6 обратной связи и выход интегратора 4 подключены ко входу компаратора 5. Выход интегратора 4 подключен так— 10 же через резисторы 11 и 12 соответственно к инвертирующему и неинвертирующему входам второго компаратора 8. У казанные входы через ключи 9 и 10, работтаюшие в противофазе, подключены к ну15 девой шине устройства. Управляющие входы ключей 9 и 10 соединены с выходом первого компаратора 5. Выход второго компаратора 8 является выходом широтно-импульсного модулятора 3, он подклю20 чен на первые входы элементов 13 и 14 совпадения, ко вторым входам которых подключен выход генератора 15 опорной частоты. Выход элемента 13 совпадения подключен к суммирующему входу счетчи25 ка 16, а выход элемента 14 совпадения через элемент 17 отрицания - к вычитающему входу счетчика 16. Выход последнего подключен ко .входу индикатора 18.An electronic electricity meter consists of sources 1 and 2 of input signals, one of which is proportional to the current, and the other to the voltage of the controlled network. Sources 1 and 2 of the input signals are connected to the inputs of a pulse-width modulator 3, consisting of an integrator 4, a first comparator 5 with a positive feedback unit 6, a reference current (voltage) source 7 whose polarity is determined by the polarity of the output signal of the first comparator 5, second comparator 8, two antiphase switches 9 and 10, and two resistors 11 and 12. The source 1 of the input signal 5 and the source 7 of the reference current are connected to the input of the integrator 4. Source 2 of the input signal, feedback node 6 and the output of the integrator 4 by are connected to the input of the comparator 5. The output of the integrator 4 is also connected 10 through the resistors 11 and 12, respectively, to the inverting and non-inverting inputs of the second comparator 8. The indicated inputs through the keys 9 and 10 operating in antiphase are connected to the 15th bus of the device. The control inputs of the keys 9 and 10 are connected to the output of the first comparator 5. The output of the second comparator 8 is the output of a pulse-width modulator 3, it is connected to the first inputs of coincidence elements 13 and 14, to the second inputs of which the output of the reference frequency generator 15 is connected. The output of the coincidence element 13 is connected to the summing input of the counter 25 ka 16, and the output of the coincidence element 14 through the negation element 17 to the subtracting input of the counter 16. The output of the latter is connected to the input of the indicator 18.
Компаратор 5 выполнен неинвертирую30 шим, цепь его положительной обратной связи создается резистором 6, в качестве источника 7 эталонного напряжения используется диодный мост, в диагональ которого включен стабилитрон, осуществляющий стабилизацию выходного напряжения компаратора. Ключи 9 и 10 выполнены на полевых транзисторах с каналами р и η типа.The comparator 5 is non-inverting 30 PWM, the circuit of its positive feedback is created by the resistor 6, a diode bridge is used as the source 7 of the reference voltage, the zener diode of which includes the stabilization of the output voltage of the comparator. The keys 9 and 10 are made on field-effect transistors with channels p and η type.
Счетчик работает следующим образом.The counter works as follows.
<0 Пусть в некоторый момент времени, обозначенный на временных диаграммах (фиг. 3) t0 напряжение Uo на выходе компаратора 5 положительно, а на выходе интегратора 4 равно нулю.. Интегратор 4 интегрируют сумму напряжения Uq и напряжения источника 1 входного сигнала Uj в отрицательную сторону. Ключ 10 замкнут, а ключ 9 разомкнут и на инвертирующий вход компаратора 8 подается отрицательное напряжение с выхода интег50 ратора 4. При этом напряжение на выходе компаратора 8 будет положительным и импульсы генератора 4 через открытый элемент 13 будут проходить на суммирующий вход счетчика 16. <0 Suppose that at some point in time indicated on the time diagrams (Fig. 3) t 0, the voltage U o at the output of the comparator 5 is positive, and at the output of the integrator 4 it is equal to zero. Integrator 4 integrates the sum of the voltage Uq and the voltage of the source 1 of the input signal Uj in the negative direction. The key 10 is closed, and the key 9 is open and a negative voltage is supplied to the inverting input of the comparator 8 from the output of the integrator 50 of the rotor 4. In this case, the voltage at the output of the comparator 8 will be positive and the pulses of the generator 4 through the open element 13 will pass to the summing input of the counter 16.
Когда отрицательное напряжение на выходе интегратора 4 в момент времени 1 станет равным по модулю сумме напря — жения срабатывания компаратора 5 0ц и источника 2 входного сигнала Ц* j компаратор 5 скачком изменит знак. Длительность интервала времени t^+o определится какWhen the negative voltage at the output of the integrator 4 at time 1 becomes equal in absolute value to the sum of the operating voltage of the comparator 5 0ts and the source 2 of the input signal C * j, the comparator 5 will change its sign in a jump. The duration of the time interval t ^ + o is defined as
ио+м4 (I) но поменять местами входы компаратора 8 или входы счетчика 16.and o + m 4 (I) but interchange the inputs of the comparator 8 or the inputs of the counter 16.
Легко -показать, что число, записанное в счетчик 16 за период работы схемы Т} 5 пропорционально энергии входных сигналов за это время. Период работы схемы Т состоит из четырех тактов и рагде То - постоянная времени интегратора UK> 1Л ; и0 7 Un · При изменении полярности компаратора 5 изменится по величине и знаку скорость интегрирования, ключ 10 разомкнется, а ключ 9 замкнется, полярность напряжения на выходе компаратора 8 изменится на противоположную и импульсы генератора 15 через элемент 14 и элемент 17 поступят на вычитающий вход счетчика 16.It is easy to show that the number recorded in the counter 16 for the period of operation of the circuit T } 5 is proportional to the energy of the input signals during this time. The period of operation of the circuit T consists of four clock cycles and where T o is the integrator time constant U K >1L; and 0 7 U n · When changing the polarity of the comparator 5, the integration speed will change in magnitude and sign, the key 10 will open, and the key 9 will be closed, the polarity of the voltage at the output of the comparator 8 will be reversed and the pulses of the generator 15 through element 14 and element 17 will go to the subtracting counter input 16.
В момент времени напряжение на выходе интегратора 4 достигнет нулевого уровня и компаратор 8 снова изменит знак, при этом импульсы генератора 15 вновь поступят на суммирующий вход счётчика 16. Интервал времени равен Uk+0.At a point in time, the voltage at the output of the integrator 4 will reach zero and the comparator 8 will again change sign, while the pulses of the generator 15 will again arrive at the summing input of the counter 16. The time interval is equal to Uk + 0 .
(2)(2)
В момент времени положительное напряжение на выходе интегратора 4 венAt a point in time, the positive voltage at the output of the integrator is 4 veins
4 Wo (6) откуда 4Т0 у 4 Wo (6) where 4T 0 y
Поставив это выражение в (5) получимPutting this expression in (5) we get
Η-.-.ϋώΖ_ε.2ο_ эт, .Η -.-. ΫώΖ_ ε .2ο_ et t .
Dg и0 и^и0 скомпенсирует отрицательное напряжение (UK+UJ. Компараторы 5 и 8 опять изменят знак выходного сигнала и импульсы генератора 15 поступят на вычитающий вход счетчика. Интервал времени'с равен % _ т »’ » и0-и4 (3) где Эт - энергия за время Г.Dg and 0 and ^ and 0 will compensate for the negative voltage (U K + UJ. Comparators 5 and 8 will again change the sign of the output signal and the pulses of the generator 15 will be fed to the subtracting input of the counter. The time interval 's is equal to% _t "' and 0 4 (3) where т t is energy during G.
Такйм образом, за любой интервал времени кратный целому числу периодов работы схемы, показания счетчика пропорциональны 'энергии входных сигналов, т.е.Thus, for any time interval that is a multiple of an integer number of periods of operation of the circuit, the meter readings are proportional to the energy of the input signals, i.e.
в данном устройстве широтно—импульсный модулятор оказывается перемножающим.in this device, the pulse-width modulator is multiplying.
Если в известном устройстве относи— тел£наяд>азность выходных импульсов 9= у! ~ = линейно зависит от одно30 го вводного сигнала, то в предлагаемом устройстве относительная разность длительностей за четыре такта линейно зависит от произведения входных сигналов „ a ^+^+^+^4 U0UgIf in the known device the relativities> the accuracy of the output pulses are 9 = y! ~ = linearly depends on a single input signal, then in the proposed device the relative difference in duration over four clock cycles linearly depends on the product of the input signals „a ^ + ^ + ^ + ^ 4 U 0 Ug
Наконец в момент времени -14 положительное напряжение на выходе интегра—’ тора уменьшаясь снова достигнет нуля, компаратор 8 снова изменит полярность на положительную и описанный выше про— цесс повторится. Интервал времени определится как < -т 4 0 Uo+U4 (4)Finally, at time -14, the positive voltage at the output of the integrator decreasing again reaches zero, comparator 8 again reverses the polarity to positive and the process described above repeats itself. The time interval is defined as <-t 4 0 U o + U4 (4)
Таким образом, по сравнению с известными предлагаемый счетчик исключает ряд 40 преобразований входных сигналов - амплитудную модуляцию, фильтрацию и преобразования напряжения в частоту. Из схемы исключаются амплитудный модулятор и преобразователь; напряжение—частота, что 45 значительно упрощает, устройство счетчика и способствует увеличению точности и надежности.Thus, in comparison with the known, the proposed counter eliminates a number of 40 transformations of the input signals - amplitude modulation, filtering and converting voltage to frequency. The amplitude modulator and converter are excluded from the circuit; voltage — frequency, which 45 greatly simplifies the design of the meter and increases accuracy and reliability.
Число импульсов, записанное в счетчике, за период работы схемы, будет равно N= W VVWo ' (5) где — частота генератора 15.The number of pulses recorded in the counter during the operation of the circuit will be N = W VVWo '(5) where is the frequency of the generator 15.
Знак минус перед (5) показывает, что при принятой полярности входных сйпналов показания счетчика отрицательные. Для изменения напряжения счета достаточ-The minus sign in front of (5) indicates that with the accepted polarity of the input signals, the counter readings are negative. To change the counting voltage, sufficient
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU792850823A SU866491A1 (en) | 1979-12-12 | 1979-12-12 | Electronic electricity meter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU792850823A SU866491A1 (en) | 1979-12-12 | 1979-12-12 | Electronic electricity meter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU866491A1 true SU866491A1 (en) | 1981-09-23 |
Family
ID=20864100
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU792850823A SU866491A1 (en) | 1979-12-12 | 1979-12-12 | Electronic electricity meter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU866491A1 (en) |
-
1979
- 1979-12-12 SU SU792850823A patent/SU866491A1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPS6026463B2 (en) | AC energy measurement circuit | |
US3942110A (en) | Analog to pulse rate converter | |
US4206641A (en) | Electromagnetic flow meter | |
SU866491A1 (en) | Electronic electricity meter | |
FI90144C (en) | Electronic electricity meter | |
US4910456A (en) | Electronic watt-hour meter with combined multiplier/integrator circuit | |
RU2039357C1 (en) | Electricity meter | |
RU2089999C1 (en) | Digital-to-analog converter | |
SU1689860A1 (en) | Nonreversible counter of power | |
RU2018138C1 (en) | Device for measuring active and reactive current components | |
RU2190229C1 (en) | Alternating voltage-to-digital code converter | |
SU661378A1 (en) | Digital power meter | |
SU1190280A1 (en) | Electricity meter | |
SU661775A1 (en) | Pulse recurrence period to voltage converter | |
SU1005127A1 (en) | Difference-transformer analogue-to-code converter | |
SU1120362A1 (en) | Pulse-position device for raising to fractional power | |
SU868593A1 (en) | Digital electronic electricity meter | |
SU734577A1 (en) | Converter of voltage or current into relative difference in pulse durations | |
SU1510087A1 (en) | Current-to-frequency converter with pulsed feedback | |
SU1265987A1 (en) | Method of integrating conversion of voltage to pulse repetition frequency | |
RU1798701C (en) | Device for transforming electric energy to pulse number | |
SU817896A1 (en) | Thyratron electric motor | |
SU805182A1 (en) | Electronic electric power counter | |
SU1564570A1 (en) | Converter of mutual inductance | |
SU604002A1 (en) | Pulse-frequency subtracting arrangement |