DE3101346A1 - Multimeter with digital display - Google Patents

Abstract

The device is used for measuring the electrical quantities: power, energy, average and rms voltage and current values, the average and rms voltage value and current value ratio, active voltage and current values and the power factors in single-phase and three-phase systems, and consists of a conversion circuit for forming the coefficient x(t) Xpf. <IMAGE>

Description

Das Instrument basiert auf einer Anwendung von drei originellen Lösungen:The tool is based on an application of three original solutions:

1) Konversionsschaltung zur Bildung des Quotienten1) Conversion circuit to form the quotient

x/t/X[tief ef],x / t / X [deep ef],

2) Multiplikationsschaltung auf der Basis eines logischen exklusiv-oder Bausteines, worauf zwei Impulsreihen herangeführt werden und deren zeitliche Charakteristiken (Impulsdauer und Pause) die Träger der analogen Informationen darstellen,2) Multiplication circuit based on a logical exclusive or building block, whereupon two pulse series are introduced and their temporal characteristics (pulse duration and pause) represent the carriers of the analog information,

3) die Lösung der analog-digitalen Konversion.3) the solution of analog-digital conversion.

Die Konversionsschaltung wird mittels eines Blockschemas auf dem Bilde 1 gezeigt.The conversion circuit is shown in Figure 1 by means of a block diagram.

In der Lage 1 des Schaltens S auf dem Punkte B bildet sich eine Spannung /X/, die zum effektiven Werte der Eingangsspannung x/t/proportional ist und zum Punkte A der Schaltung herangeführt wird. Am Schaltungsausgang (Punkt C) wird die Impulsreihe erhalten, deren zeitliche Charakteristiken (die Impulsdauer T[tief 1] und die Pause T[tief 2]) durch Eingangssignalgröße x/t/ im simultanen Zeitintervall analytischer Verbindung bestimmt wird.In position 1 of switching S on point B, a voltage / X / is formed which is proportional to the effective value of the input voltage x / t / and is brought up to point A of the circuit. At the circuit output (point C) the pulse series is obtained, their temporal characteristics (the pulse duration T [deep 1] and the pause T [deep 2]) through input signal size x / t / in the simultaneous time interval analytical connection is determined.

Der Instrumentenarbeitsvorgang wird durch seine Leistungsfaktormessfunktionierung dargestellt. Dabei wird die Tatsache berücksichtigt, dass das Messen des Kraftfaktors charakteristisch sei sowie dass es am kompliziertesten i.S. seiner Funktionierung erwiesen hat.The instrument operation is represented by its power factor measurement functionality. In doing so, the fact is taken into account that the measurement of the force factor is characteristic and that it is the most complicated i.S. has proven to work.

Wenn man den Ausdruck des LEISTUNGSFAKTORS /kleines Lambda/ in seiner allgemeinsten FormUsing the expression of PERFORMANCE FACTOR / small lambda / in its most general form

kleines Lambda = P geteilt Ssmall lambda = P divided S

bekannt, anderswie zum Ausdruck bringen möchte, dann sieht man, dass der LEISTUNGSFAKTOR durch Benützung von zwei Konversionsteilen erhalten werden kann. Dabei stellt der Eingang des einen i/t und des anderen v/t dar, somit die Ausdrücke i/t//I und u/t//U erhalten werden, die nur noch miteinander multipliziert sein müssen. Da die Information über den Mengen i/t//I und v/t//U in den zeitlichen Parametern der Impulsreihen enthalten ist, ist es also erforderlich eine neue Multiplikationskategorie einzuführen (oben unter 2 spezifiziert).known, otherwise like to express, then you can see that the POWER FACTOR can be obtained by using two conversion parts. The input of one represents i / t and the other v / t, so that the expressions i / t // I and u / t // U are obtained, which only need to be multiplied with each other. Since the information about the quantities i / t // I and v / t // U is contained in the time parameters of the pulse series, it is necessary to introduce a new multiplication category (specified under 2 above).

Aufgrund der Wahrscheinlichkeitstheorie kann gezeigt werden, dass man am Ausgang eines standarden logischen exklusiv-oder Bausteines ein Produkt erhält, wenn an zwei seiner Eingänge die Impulsreihen mit genau solchen zeitlichen Charakteristiken sowie an Konversionsschaltungen gebildet, eingeführt werden.On the basis of probability theory it can be shown that a product is obtained at the output of a standard logical exclusive or module if the pulse series with precisely such temporal characteristics and conversion circuits are introduced at two of its inputs.

Durch Mittebildung der neuentstandenen Impulsreihe der definierten Amplitude wird eine Spannung im Verhältnis zum Leistungsfaktor /kleines Lambda/ erhalten.By averaging the newly created pulse series of the defined amplitude, a voltage in relation to the power factor / small lambda / is obtained.

Anstatt dieses Vorganges, welcher die Anwendung eines zusätzlichen Spannungsmessinstrumentes zum Ablesen der gemessenen erforderlichen Größe erforderlich machen würde, kann ein einfaches Verfahren für AD KONVERSION (spezifiziert unter 3) angewandt werden, so dass ein gemessener Wert in digitaler Form zum Ausdruck kommt und somit eine unmittelbare und genauere Ablesung ermöglicht wird.Instead of this process, which would require the use of an additional voltage measuring instrument to read off the required quantity measured, a simple procedure for AD CONVERSION (specified under 3) can be used, so that a measured value is expressed in digital form and thus an immediate one and more accurate reading is made possible.

Das Verfahren zwecks Vernahme der AD KONVERSION gemäß dem Bild 2 kann folgendermaßen beschrieben werden:/The procedure for hearing the AD KONVERSION according to Figure 2 can be described as follows: /

wenn aus einem Oszillator (mit größerer Frequenz als die innere Frequenz der Konversionsschaltung) Impulse anhand eines up-down Zählers abgezählt werden und zwar so, dass während der Impulsdauer am Ausgang des exklusiv-oder Bausteines der Zähler "ups" abzählt und dagegen während Pause "downs" abzählt, wird nach gewisser konstanter Zeit, (die anhand abgezählten "N"-Impulsen aus dem Oszillator definiert wurde), der Inhalt vom up-down Zähler ein digitales Maß zur durchgeführten analog/digitalen KONVERSION darstellen. Durch die Präsentation des Inhaltes "up-down" Zählers wird auf dem digitalen Anzeiger die gemessene Größe angezeigt.if from an oscillator (with a higher frequency than the internal frequency of the conversion circuit) pulses are counted using an up-down counter in such a way that the counter counts "ups" during the pulse duration at the output of the exclusive or module and, on the other hand, during pause " downs ", after a certain constant time (which was defined on the basis of counted" N "pulses from the oscillator), the content of the up-down counter will represent a digital measure of the analog / digital CONVERSION carried out. By presenting the contents of the "up-down" counter, the measured variable is displayed on the digital display.

Also, wenn man nach abgezählten "N" Impulsen aus dem Oszillator auf dem Zähler der fixen Länge N den Inhalt up-down des Zählers nimmt und am Anzeiger anzeigt, wird die präsentierte Ziffer ein Maß analoger Größe darstellen, was bedeutet, dass die KONVERSION durchgeführt wurde.So if, after counting "N" pulses from the oscillator on the counter of fixed length N, you take the content up-down of the counter and display it on the indicator, the presented digit will represent a measure of analogous size, which means that the CONVERSION has been carried out became.

Dieser Vorgang der A/D KONVERSION hat ein universelles Charakter, weil, falls sich der Schalter S in der Konversionsschaltung der Position 2 befindet, die übertragbare Charakteristik der Konversionsschaltung bleibt nun nur x/t.This process of A / D CONVERSION has a universal character because, if switch S is in the conversion circuit in position 2, the transferable characteristic of the conversion circuit now only remains x / t.

Alle übrigen und angegebenen Instrumentenfunktionen werden auf einfache Weise durch eine gegenseitige Verbindung der Grundschaltung erhalten, was der Tabelle I zu entnehmen ist.All other and specified instrument functions are obtained in a simple manner by a mutual connection of the basic circuit, which can be seen in Table I.

Das Messen der dreiphasigen Größen, z.B. der Elektroenergie wie durch Aufteilung des Zählers N auf drei gleiche Teile / zu je
<NichtLesbar>
The measurement of the three-phase quantities, for example the electrical energy, as by dividing the meter N into three equal parts / each
<notreadable>

Nach dem Ablauf jedes N/3 Impulses aus dem Oszillator an Eingängen i/t und u/t wird sukzessiv die nächste Phase, nach i[tief 1]/t/, u[tief 1]/t/ wird i[tief 2]/t, u[tief 2]/t herangeführt und so zyklisch nacheinander.After every N / 3 pulse from the oscillator at inputs i / t and u / t, the next phase is successively, after i [deep 1] / t /, u [deep 1] / t / becomes i [deep 2] / t, u [deep 2] / t introduced and so cyclically one after the other.

Der Inhalt des up-down Zählers wird jetzt auf der Basis der erfolgten Messungen in einem Drittel der Zeit in allen drei Phasen und durch Präsentation des summierten Ergebnisses gebildet.The content of the up-down counter is now calculated on the basis of the measurements made in a third of the time in all three phases and by presenting the totalized result.

Tabelle 1Table 1

Claims (4)

1. Das Messinstrument der elektrischen Größen, Leistung, Energie, mittlerer und effektiver Spannungs- und Stromwerte, des mittleren und effektiven Spannungswert- und Stromwertverhältnisses, aktiver Spannungs- und Stromwerte wie auch der Leistungsfaktor in monophasischen und dreiphasischen Systemen, wird dadurch gekennzeichnet, dass, gemäß dem Bilde 2, aus zwei Konversionsschaltungen bestehend die Konversion der Eingangsgröße, der Spannung und des Stromes, in eine Impulsreihe zustande kommt, wobei die Information über Größen, Spannung und Strom, in zeitlichen Charakteristiken der Impulsreihe des logisch-exklusiven-oder Bausteines /3/ enthalten wird, an wessen zwei Eingängen die Impulse aus Konversionsschaltungen eingeführt werden und welcher genauso zur Multiplikation der Schaltung zur analog/digitalen Konversion benützt wird, die aus freioszillierendem Oszillator der fixen Impulszahl N /4/ up-down Zähler und Digitalanzeiger /6/ besteht, worauf eine Anzeige der gemessenen Größe stattfindet, wobei die Zifferbildung am Digitalanzeiger aufgrund des Zählerinhaltes "up-down" im Augenblick wenn die Impulszahl N aus dem Oszillator abgezählt wird, zustande kommt.1. The measuring instrument for electrical quantities, power, energy, mean and effective voltage and current values, the mean and effective voltage value and current value ratio, active voltage and current values as well as the power factor in monophasic and three-phase systems is characterized in that, According to Figure 2, the conversion of the input variable, the voltage and the current, into a pulse series is made up of two conversion circuits, whereby the information about variables, voltage and current, in temporal characteristics of the pulse series of the logic-exclusive or module / 3 /, at whose two inputs the pulses from conversion circuits are introduced and which is also used to multiply the circuit for analog / digital conversion, which consists of a freely oscillating oscillator with a fixed number of pulses N / 4 / up-down counter and digital display / 6 / , whereupon the measured size is displayed det, whereby the digit formation on the digital display comes about due to the counter content "up-down" at the moment when the number of pulses N is counted from the oscillator. 2. Die Konversionsschaltung der analogen Spannungsgröße in eine Impulsreihe, in welcher die Information über die Eingangsgröße x/t/oder über ihren normalisierten Wert x/t/X enthalten ist, gekennzeichnet dadurch, dass das Verbund der Elemente gemäß Bild 1 erfolgt und die Änderung der Funktion mittels des Schalters S ermöglicht ist.2. The conversion circuit of the analog voltage variable into a pulse series, in which the information about the input variable x / t / or about its normalized value x / t / X is contained, characterized in that the combination of the elements takes place according to Figure 1 and the change the function is enabled by means of the switch S. 3. Die Schaltung zwecks Multiplikation der analogen Größen gekennzeichnet dadurch, dass an dem logischen Baustein "exklusiv-oder" die Eingangswerte herangeführt werden, die vorher im Konversionsteil gemäß Bildern 1 und 2 hinübergeführt wurden.3. The circuit for the purpose of multiplication of the analog quantities is characterized in that the input values that were previously transferred in the conversion part according to Figures 1 and 2 are brought up to the logic module "exclusive or". 4. Die Schaltung zur analog-digitalen Konversion gekennzeichnet dadurch, dass mittels eines Zählers und logischer Bausteine durch die statistische Methode das Verhältnis zwischen dem "up" und "down" des Impulsreihezustandes gemäß dem Bilde 2 bestimmt wird und das Messen elektrischer Größen gemäß der Tabelle I ermöglicht wird.4. The circuit for analog-digital conversion is characterized in that the ratio between the "up" and "down" of the pulse series state is determined in accordance with Figure 2 by means of a counter and logic modules and the measurement of electrical quantities in accordance with the table I is made possible.