DE2919694A1 - Electric power measuring appts. - has converters for voltage dependent values into signal trains of different frequencies and has signal duration detectors - Google Patents

Abstract

The appts. may be in the form of a Watt-hour meter in which both the voltage and current values are converted into signal trains of different frequencies in order to attain a higher precision. These frequencies are mutually multiplied by counting the higher frequency signals during a time-limited signal period of the lower frequency. The counting takes place via a frequency reduction stage (19) in a counter (20). Pref. the two signal trains are interconnected via an AND-gate (18). The signal period duration may be determined by timing elements (15, 17). The meter is pref. used for limiting the cost of electric consuming appliances, such as battery driven vehicles, in which both the current and the volt. are fluctuating. It enables a highly precise determination of power consumption by digital techniques.

Description

Meßvorrichtung für elektrische EnergieMeasuring device for electrical energy

Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Meßvorrichtung für elektrische Energie nach der Gattung des Hauptanspruchs.PRIOR ART The invention is based on a measuring device for electrical energy according to the preamble of the main claim.

Solche i4eßvorrichtungen sind gewöhnlich als Watt-Stunden-Zähler im Gebrauch und dienen der Festlegung der Stronkosten. Gemäß der Definition der Einheiten muß dabei die gemessene Spannung mit dem gemessenen Strom multipliziert und anschließend das Ergebnis zeitlich integriert werden Bekannte Multiplizierverfahren sind das Time-Division-Verfahren oder die ?4ultiplikation über das Sromverteilungsprinzip. Diese bekannten- Prinzipien sind- z.B. aus "Halbleiter-Schaltungstechnik, Tietze/Schenk, Springer-Verlag, 1974, 3. Auflage, Seite 275 bis 282" beschrieben und erläutert. Es handelt handelt dabei um analoge- Verfahren, deren Genauigkeit oft: den gestellten Anforderungen nicht genügt.Such measuring devices are usually in the form of watt-hour meters Use and serve to determine the electricity costs. According to the definition of the units the measured voltage must be multiplied by the measured current and then the result will be integrated over time. These are known multiplication methods Time division method or multiplication using the current distribution principle. These well-known principles are - e.g. from "semiconductor circuit technology, Tietze / Schenk, Springer-Verlag, 1974, 3rd edition, pages 275 to 282 "is described and explained. It is about analog methods, the accuracy of which is often: the set Requirements are not sufficient.

Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß eine sehr exakte Erfassung der verbrauchten elektrischen Energie durch digitale Meßmethoden möglich ist. Die zeitliche Integration der leistungsabhängigen Frequenz in einer Zählvorrichtung ist sehr einfach erreichbar.Advantages of the Invention The measuring device according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that a very exact recording of the electrical energy used by digital measuring methods is possible. The time integration of the performance-dependent frequency in a Counting device is very easy to reach.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Meßvorrichtung möglich.The measures listed in the subclaims are advantageous Developments and improvements of the measuring device specified in the main claim possible.

Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Schaltungsausführung eines Ausführungsbeispiels und Figur 2 ein Signaldiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise.Drawing An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description. It show figure 1 shows a circuit implementation of an exemplary embodiment and FIG. 2 shows a signal diagram to explain how it works.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels Eine zwischen zwei Versorgungsklemmen 10, 11 liegende Versorgungsspannung U erzeugt einen Strom durch die Reihenschaltung eines Strommeßwiderstandes 12 und eines Verbrauchers 13, der z.B. der Fahrmotor eines batteriegetriebenen Elektrofahrzeugs sein kann. Die am Strommeßwiderstand 12 abgegriffene, stromproportionale Spannung wird einem ersten Spannungs-Frequenz-Wandler 14 zugeführt, dessen Ausgangssignalfolge fl ein erstes, z.B.Description of the exemplary embodiment One between two supply terminals 10, 11 lying supply voltage U generates a current through the series connection a current measuring resistor 12 and a consumer 13, e.g. the traction motor of a battery-powered electric vehicle. The one on the current measuring resistor 12 tapped, current-proportional voltage is a first voltage-frequency converter 14, the output signal sequence fl of which is a first, e.g.

als monostabiler Multivibrator ausgebildetes Zeitglied 15 triggert. Die am Verbraucher 13 abgegriffene Spannung wird einem zweiten Spannungs-Fre-quenz-Wandler 16 zugeführt, dessen Ausgangssignalfolge f2 ein zweites Zeitglied 17 triggert. Die Ausgangssignalfolgen f1' und f2' der beiden Zeitglieder 15, 17 sind über ein UNDGatter 18 einer Frequenzuntersetzerstufe 19 zugeführt, deren Ausgang mit einer Zähleinrichtung 20 verbunden ist. Diese Zähleinrichtung 20 kann z.B. als digitaler Zähler mit nachgeschaltetem Display oder als mechanischer Zähler für elektrische Impulse- ausgebildet sein.Timing element 15 designed as a monostable multivibrator triggers. The voltage tapped at the consumer 13 is sent to a second voltage-frequency converter 16, the output signal sequence f2 of which triggers a second timing element 17. the Output signal sequences f1 'and f2' of the two timing elements 15, 17 are via an AND gate 18 to a frequency divider stage 19, the output of which with a counter 20 is connected. This counting device 20 can be used, for example, as a digital counter with a downstream Display or be designed as a mechanical counter for electrical impulses.

Die Wirkungsweise des dargestellten Ausführungsbeispiels wird im folgenden anhand des in Figur 2 dargestellten Signaldiagramms erläutert. Die beiden Meßgrößen Strom und Spannung werden durch die beiden Spannungs-Frequenz-Wandler 14, 16 in zwei Signalfolgen mit den Frequenzen fl und f2 umgewandelt. Die Frequenz f1 muß dabei wesentlich höher sein als die Frequenz f2. Durch die beiden Signalfolgen mit den Frequenzen fl und f2 werden die beiden Zeitglieder 15, 17 getriggert und erzeugen ausgangsseitig Signalfolgen fl' und f2', deren Frequenz unverändert geblieben ist, bei denen jedoch die Signaldauer und das Tastverhältnis jetzt durch die flankengetriggerten Zeitglieder 15, 17 festgelegt ist. Die Signalfolge fl' muß ein kleines Tastverhältnis aufweisen, um Fehler klein zu halten. Die Signaldauer des Signals mit der Frequenz f2 muß dabei kleiner sein als der Kehrwert der maximal möglichen Frequenz, um Signalüberlappungen zu vermeiden. Die beiden Signalfolgen fl' und f2' werden im UNDGatter 18 zur Signalfolge f3 verknüpft. Diese Verknüpfung stellt eine Multiplikation dar (f3 =f1.f2.k), bezogen auf größere Zeiträume. Die Frequenz der Signalfolge f3 wird in der Frequenzuntersetzerstufe 19 reduziert, um beim anschließenden Zählvorgang in der Zählvorrichtung 20 keine zu großen Zahlenwerte zu erreichen.The mode of operation of the illustrated embodiment is described below explained on the basis of the signal diagram shown in FIG. The two measurands The two voltage-to-frequency converters 14, 16 in converted two signal sequences with the frequencies fl and f2. The frequency f1 must be significantly higher than the frequency f2. Through the two signal sequences with the two timing elements 15, 17 are triggered and generate the frequencies fl and f2 on the output side signal sequences fl 'and f2', the frequency of which has remained unchanged, In which, however, the signal duration and the duty cycle are now triggered by the edge Timers 15, 17 is set. The signal sequence fl 'must have a small pulse duty factor to keep errors small. The duration of the signal with frequency f2 must be smaller than the reciprocal of the maximum possible frequency in order to avoid signal overlaps to avoid. The two signal sequences fl 'and f2' become a signal sequence in AND gate 18 f3 linked. This link represents a multiplication (f3 = f1.f2.k), related for longer periods of time. The frequency of the burst f3 becomes in the frequency divider stage 19 is reduced to in the subsequent counting process in of the counting device 20 not to achieve numerical values that are too large.

Das Untersetzungsverhältnis hängt von der gewünschten Auflösung ab.The reduction ratio depends on the desired resolution.

Durch das Teilungsverhältnis der Frequenzuntersetzerstufe 19 kann auch eine geeignete Dimensionierung auf die gewünschten Einheiten (z.B. WattStunden) erfolgen.By the division ratio of the frequency divider stage 19 can also suitable dimensioning for the desired units (e.g. watt-hours) take place.

i<ießvorrichtung für elektrische Energie Zusammenfassung Es wird eine Meßvorrichtung für elektrische Energie (z.B.Electric energy pouring device Summary It will an electrical energy meter (e.g.

Watt-Stunden-Zähler) vorgeschlagen, bei der zur größeren Genauigkeit die beiden Werte Spannung und Strom zuerst in Signalfolgen mit den Frequenzen fl und f2 umgewandelt werden. Diese Frequenzen müssen unterschiedlich sein und werden dadurch miteinander multipliziert, daß während der zeitlich festgelegten Signaldauer der niedereren Frequenz die Signale der höheren Frequenz gezählt werden. Diese Zählung erfolgt vorzugsweise über eine Frequenzuntersetzerstufe (19) in einer Zählvorrichtung (20). Eine solche Meßvorrichtung dient vorzugsweise zur Festhaltung der Stromkosten von elektrischen Verbrauchern, z.B. batteriebetriebenen Fahrzeugen, bei denen sowohl der Strom, wie auch die Spannung Schwankungen unterworfen sind.Watt-hour counter) suggested for greater accuracy the two values voltage and current first in signal sequences with the frequencies fl and f2 are converted. These frequencies must be and become different multiplied by the fact that during the time-fixed signal duration of the lower frequency the signals of the higher frequency are counted. This count preferably takes place via a frequency divider stage (19) in a counting device (20). Such a measuring device is preferably used to record the electricity costs of electrical consumers, e.g. battery-operated vehicles, where both the current as well as the voltage are subject to fluctuations.

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Claims (4)

Ansprüche 1. Meßvorrichtung für elektrische Energie, mit Mitteln zur Multiplikation eines spannungsabhängigen Werts mit einem stromabhängigen Wert und mit einer Einrichtung zur zeitlichen Integration des Ergebnisses, dadurch gekennzeichnet, daß Konverter (14, 16) vorgesehen sind zur Umwandlung der beiden Werte in Signalfolgen, deren unterschiedliche Frequenzen jeweils der Größe des zugeordneten Wertes entsprechen, daß Mittel (17 bzw. 15) zur Festlegung der Signaldauer der Signale wenigstens der Signalfolge mit der niedereren Frequenz zugeordnet sind, und daß die jeweils während dieser festgelegten Signaldauer auftretenden Signale der anderen Signalfolge in einer Zähleinrichtung (20) gezählt werden. Claims 1. Measuring device for electrical energy, with means for multiplying a voltage-dependent value with a current-dependent value and with a device for integrating the result over time, characterized in that that converters (14, 16) are provided for converting the two values into signal sequences, the different frequencies of which correspond to the size of the assigned value, that means (17 or 15) for determining the signal duration of the signals at least Signal sequence with the lower frequency are assigned, and that each during This defined signal duration occurring signals of the other signal sequence in a counting device (20) are counted. 2. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Signalfolgen über ein UND-Gatter (18) verknüpft sind. 2. Measuring device according to claim 1, characterized in that the both signal sequences are linked via an AND gate (18). 3. Meßvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähleinrichtung (20) eine Frequenzuntersetzerstufe (19) vorgeschaltet ist.3. Measuring device according to claim 1 or 2, characterized in that that the counting device (20) is preceded by a frequency divider stage (19). 4. Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Festlegung der Signaldauer durch Zeitglieder (15, 17) erfolgt.4. Measuring device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the signal duration is determined by timing elements (15, 17).