【発明の詳細な説明】
電力メータ発明の分野
この発明は電力の測定のための計測装置、ならびに、このような装置内でゼロ
電流またはゼロ電圧に対応して基準値を連続的に発生しかつ更新するための方法
および装置に関する。発明の背景
典型的には交流電源である電源からの電力消費を確かめるために、電圧に対応
する信号と電流に対応する信号とを発生し、２つの信号の積を生成し、ある期間
にわたってその結果を積分することで電圧および電流を測定することが知られて
いる。
近年、計算のいくらかを行なうための固体装置を組入れたメータが専ら開発さ
れてきた。おそらく、このような装置はメータの古い電気機械設計よりも正確な
測定をもたらし、また、より容易に遠隔読出をこのようなメータに組入れること
を可能にするであろう。
この発明の目的は、このようなメータによって必要とされる１つまたは２つ以
上のゼロ電流基準値またはゼロ電圧基準値が発生できる方法および装置を提供す
ることである。発明の概要
交流電源電圧と、そこに接続された負荷を介して流れる交流電流との積に比例
する出力信号を生成するようにされた電力測定装置であって、第１の信号が前記
電源電圧に比
例して引出され、第２の信号が前記負荷の電流に比例して引出されて、積信号が
電力に対応してマイクロプロセッサにより生成でき、ここで、それぞれ前記第１
および第２の信号を用いて２つの定周波数搬送波信号の周期を変調することで第
３および第４の信号が生成され、前記第３および第４の信号が、乗算のためにマ
イクロプロセッサへ供給されて電力積出力信号を生成する電力測定装置における
この発明のある局面によると、前記第３および第４の信号のうち少なくとも１つ
は信号処理手段によって平均され、ゼロ電圧またはゼロ電流または両方に対応し
て装置のために少なくとも１つの基準値を提供する。
電圧の値および電流の値が乗算されるべきであり、どちらか一方がゼロである
ならば積がゼロになるであろうから、必要なのは、電力が引出されていないとき
に計算された値のうち１つを確かにゼロに戻すことだけである。
（半波整流回路のような）ある負荷が存在すると電流波形は非常に非対称にな
り得るので、好ましくは、平均化は前記第３の信号（すなわち電圧に関連する信
号）のみに適用される。
この発明の利点は、時間と温度の変化とについての優れた正確性および安定性
である。
都合の良いことに、平均値は電圧関連周期が変化する信号のパルスと電流関連
周期が変化する信号のパルスとを比較的長い期間にわたって累積し、累積された
値を平均電圧
（または電流）周期値に対応する基準値を制御するために用いることで獲得され
る。正弦波形の場合、シヌソイドの正方向への偏位の各々によって引き起こされ
る平均周期値からの周期変動が、負方向への偏位の各々によって引き起こされる
平均周期値からの周期変動と一致すべきであるので、変調シヌソイド（この各々
の間、シヌソイドを説明するパルスの周期はＰから（Ｐ＋Ｐ）へ変化し、Ｐへ戻
り、（Ｐ−Ｐ）へ下降してＰへ戻る）のＮ個の周期の後で、累積されたパルスの
全体の数はＮＰであろう。したがって、この値を同様の数の周期にわたって繰り
返して累積することでＮの値は一定であるとみなすことができ、累積された値は
各々の場合にＰに比例し、このＰはゼロ電圧（または電流）に対応する周期であ
る。
都合の良いことに、この発明は周期変調された電圧に関連する信号の平均をゼ
ロに維持し、乗算ステップに用いられる信号を提供するために、平均値から電圧
に関連する信号の瞬間値を演算することで実行される。
この目的のために、好ましい配置において、周期変調された電圧に関連する信
号の継続的な値が累積され、累積された値は周期的に、たとえば２０ミリ秒ごと
にラッチされて比較器に与えられ、比較器は継続的にラッチされた値を比較し、
出力を演算装置に供給し、この演算装置は、前記出力を第２のラッチに記憶され
ている値に加算し、または、この値から減算し、後者の値は演算装置から獲得さ
れる先
行する出力で決定される。
この過程は連続的であり、第２のラッチは２０ミリ秒の時間軸の周期に従って
更新されることが認識されるであろう。
電圧に関連する第３の信号のための基準値として用いられるのは、第２のラッ
チによって提供される、絶えず更新される平均電圧に関連する周期である。
代わりにまたは付加的に、変更された回路が用いられ、基準となる第４の信号
の平均値をゼロに維持してもよい。
それゆえ、この発明の別の局面に従って、前述のような計測装置は、
（ａ） 測定シーケンスの間、電圧関連周期が変化する信号パルスを受信およ
び累積するようにされた付加的なパルスカウンタ手段と、
（ｂ） 測定シーケンスの各々の初めで、付加的なパルスカウンタをプリセッ
ト値にリセットするための手段と、
（ｃ） 測定シーケンスの各々の持続期間を決定する（これによって、その間
パルスが累積されるべきである交流電圧波形の周期Ｎの数を決定する）ためのタ
イマ手段と、
（ｄ） 測定シーケンスの各々の終わりで、前記付加的なパルスカウンタから
、累積されたパルスカウントをラッチするためのラッチ手段とを含み得る。
この発明の別の局面に従って、前述のような計測装置は、 （ａ） 測定シー
ケンスの間、電流関連周期が変化する
信号パルスを受信および累積するようにされた、さらなるパルスカウンタ手段と
、
（ｂ） 測定シーケンスの各々の初めで、前記さらなるパルスカウンタをプリ
セット値にリセットするための手段と、
（ｃ） 測定シーケンスの各々の持続期間を決定する（これによって、その間
パルスが累積されるべきである交流波形の周期Ｎの数を決定する）ためのさらな
るタイマ手段と、
（ｄ） 測定シーケンスの各々の終わりで、前記さらなるパルスカウンタから
、累積されたパルスカウントをラッチするためのさらなるラッチ手段とを含み得
る。
この発明の好ましい特徴によると、メータが動作している間、前記付加的なパ
ルスカウンタは連続的に動作するようにでき、平均電源電圧に対応する連続的に
更新される周期値を提供する。
この発明の別の好ましい特徴によると、前記さらなるカウンタは、メータが電
源電圧と、そこから負荷へ送られる、電流波形が本質的に正弦であるように選択
された電流とを測定するよう設定されるときに、製造中または製造後に一度だけ
動作することができ、一度限りの測定シーケンスの終わりで、ラッチされた電流
値はゼロ電流に対応する基準周期値として使われるためにメータ内に永続的に記
憶される。
この発明による計測装置は、前記付加的なカウンタおよび前記さらなるカウン
タ、ならびに関係のあるタイマおよびラッチを含んでもよい。
電圧関連周期が変化する信号と電流関連周期が変化する信号との両方に同じ測
定周期が適応されるべきである場合、共通のタイマが用いられてもよい。典型的
なタイミング周期は２０ミリ秒である。
信号は２値の形をとるので、電気分離装置を介して送信可能であり、ユーザア
クセス可能なポートを計測装置に組合せ可能にする。典型的にはオプトアイソレ
ータが用いられる。
前述のような電力測定装置において、前記第３および第４の信号はオプトアイ
ソレータのような電気分離装置を介してマイクロプロセッサに送信できる。しか
しながら、第３および第４の信号からのマイクロプロセッサのこのような分離は
あらゆる場合において任意であり、必須でないことが理解されるべきである。
第１および第２の信号は好ましくはアナログ電圧の形をとっており、既知の方
法で電位分割器およびシャントを用いて引出され得る。信号は電源線からの電気
的な分離なしで獲得できるが、所望であれば、１つ以上の変圧器を用いて分離す
ることもできる。
第１および第２の信号のうち１つまたは両方が電流である場合、第１および第
２の信号の両方が電圧の形をとるよ
うに、電流は好ましくは何らかの都合のよい方法で電圧に変換される。
信号から周期への変換は、各パルス発生器からのパルスの間の瞬間的な周期が
それぞれ第１および第２の信号電圧のうちひとつの瞬間的な値によって制御され
る、電圧制御パルス発生器を用いて最も簡単に行なわれる。
電力信号を獲得するための、第３および第４の周期が変化する信号の処理は、
１．前記第３および第４の信号の平均周期より何倍も小さい周期を有する定周
波数クロック信号を発生するステップと、
２．前記クロックのパルスを２つのカウンタに連続的に入れるステップと、
３．前記第３の信号を構成するパルスの各々の初めに一方のカウンタの値を獲
得し、同様に、前記第４の信号を構成するパルスの各々の初めに他方のカウンタ
の値を獲得するステップと、
４．各カウンタから引出された、新しく獲得された値から先に獲得された値を
減算し、第３および第４の差信号を形成するステップと、
５．第３および第４の差信号から、それぞれ前記第３および第４の信号の各々
の平均周期に等しい周期を減算し、第５および第６の信号を形成するステップと
、
６．第５および第６の信号をカドラチュア（quadratu
re）乗算装置に供給し、その出力を電力信号として供給するステップとを含み得
る。
電圧および電流信号の、信号から周期への変換が誤りなく動作するならば、第
３および第４の差信号から減算されるべき周期値は、電源が一般に正弦波形を有
する交流電源である場合、ゼロ電圧およびゼロ電流に対応する周期の値に等しい
固定された周期である。
この発明はまた、電源の電圧と、そこに接続された負荷を介して流れる電流と
に比例する信号の積を生成すべき電力測定方法において使われるためのゼロ電圧
およびゼロ電流に対応する基準周期値を発生する方法であって、電力測定方法は
、前記電源電圧に比例する第１の信号を引出すステップと、前記負荷の電流に比
例する第２の信号を引出すステップと、前記第１および第２の信号で２つの定周
波数搬送波信号の周期を変調し、それぞれ第３および第４の信号を生成するステ
ップと、第３および第４の信号をゼロ電圧およびゼロ電流に対応する基準周期に
対して正規化するステップと、２つの正規化された第３および第４の信号を乗算
し、電源に接続された負荷によって吸収される電力に比例する積信号を形成する
ステップとを含み、ここで、前記第３および第４の信号のうち少なくとも１つの
周期は各々平均され、平均値は前述のように、基準周期値のゼロ電圧基準信号お
よびゼロ電流基準信号として用いられる、方法に関する。
この発明はまた、前述の第３および第４の信号を処理するための装置であって
、
１．第３および第４の信号の平均周期の何倍もの周期を有するクロックパルス
信号を生成するためのクロックパルス発生器と、
２．クロックパルスが連続的に供給される２つのカウンタと、
３．各カウンタの値を獲得するための回路手段と、
４．前記第３および第４の信号に応答して、前記第３および第４の信号にそれ
ぞれ現れるパルスの各々の初めにカウンタの値を獲得するよう獲得手段を制御す
るための回路手段と、
５．獲得された値の各々を記憶するための手段と、
６．新しく獲得された値が記憶手段に挿入される前に、新しく獲得された値か
ら記憶されている獲得された値を減算して第３および第４の差信号を形成するた
めの手段と、
７．前記第３および第４の信号の平均周期を引出すための手段と、
８．２つの差信号から前記平均の値を減算し、第５および第６の信号を形成す
るための回路手段と、
９．前記第５および第６の信号を受け、前記電源に接続された負荷によって吸
収される電力に対応する出力信号を生成するカドラチュア乗算手段と、
１０．第３および第４の信号をある期間にわたって平均
し、装置のための自動的なゼロ電力校正を提供するための回路手段とを含む、装
置に関する。
好ましくは、マイクロプロセッサは第５および第６の信号の乗算を行なうため
に用いられ、プロセッサはそこから、皮相電力だけでなく、皮相瞬時電力、実エ
ネルギ、実電力、ならびに、負荷に供給される無効エネルギおよび無効電力をも
計算するようプログラムされる。
この発明を実施する電力測定装置は単相または多相の電源測定に等しく適用可
能である。単相測定に必要なのは１つのラインにおいて電流を測定することだけ
であるが、多相電源には各位相において少なくとも電流を、そしてもし適切であ
れば、各位相に関連する電圧を測定することが、多相電源のための全電力信号を
生成するために合計しなければならない３つの電力信号を生成するためにもちろ
ん必要である。
前述のような装置はいずれも、コイン不要の機構またはカードリーダと組合さ
れて、電気料の前納に用いることができる。
同様に、前述のような装置はいずれも、何らかの遠隔技術の方法または電源線
信号変調技術によって、メータの遠隔読出および遠隔制御のための手段に組合せ
可能であり、メータはしたがって、メータに送信されるデータをデコードするた
め、また、たとえばメータによって測定された累積した電力に関連して、メータ
に含まれたレジスタからの
データの送信のために搬送波を適切に変調するための受信機および／または送信
機手段を含んでもよい。
前述のような装置のいずれもがメータから負荷への電流の供給を遮断するため
のスイッチ手段を含んでもよい。スイッチ手段は遠隔測定（たとえば電源線信号
送信）によって遠隔的に制御可能である。受信機手段が前記遠隔制御に含まれる
場合、受信機は適切なコマンド信号の受信およびデコードに応答して、スイッチ
手段をオンまたはオフに動作するための制御信号を発生するようにされるであろ
う。スイッチ手段の局部動作のための方策が取られてもよい。
前述のような装置のいずれもか、メータによって測定された、累積された電力
をアルファベット数字式の文字で表示するためのＬＣＤ表示装置などのような表
示手段を含んでもよい。
電圧から周期への変換は、周期Ｐ（Ｐは発振電流電源の周波数より著しく小さ
い）のパルスを生成するよう設定された自走発振器の周期を制御することで達成
され、こうして、電源の瞬間的な電圧が１サイクルの間に、ゼロから正のピーク
まで増加し、次にゼロを経て負のピークまで減少し、再びゼロに戻ると、パルス
間のパルス周期がゼロ電圧の周期から負の最大値まで減少し、次に増加して正の
最大値に届くまで減少し続け、その後、各サイクルの最後にゼロ電圧のパルス周
期へ再び減少する。
電源電圧の極性（または、発振器のパルス周期制御端子
に与えられる電源電圧の割合）を逆転することで、周期は各サイクルの間、逆の
向きに変更可能であり、まず（電源電圧が増加すると）増加し、次に（電源電圧
が衰えて極性を逆転すると）減少し、最後に、電源電圧がもう一度ゼロに向かっ
て増加すると再び増加してサイクルを完了する。
その弛緩周期が２本のピンの間の電位差によって少なくとも一部分制御される
集積回路タイミング装置が用いられてもよい。
このような装置はタイプ５５０タイマを含む。
このような装置のパルス間の平均周期（すなわち、ゼロ電圧が前記２本のピン
の間に現れるとき）は外部のコンポーネントによって決定され、電源周期が５０
Ｈｚであれば０．５ミリ秒の典型的な平均周期が用いられる。
この発明は次に添付の図面を参照して例によって説明されるであろう。
図１は、電力測定メータの単純化された回路ブロック図である。
図２は、図１で用いられたプロセッサを構成する素子の回路ブロック図であり
、この発明によって必要とされる付加的なカウンタおよびラッチを示す。
図３は、図１の電圧−周期変換器および電流−周期変換器の回路ブロック図を
含む。
図４は、電圧から周期への回路、および電流から周期への回路からプロセッサ
のオプトアイソレーションが必要と
されない、図１に基づいたメータの単純化された形状を例示する。
図５は、２つ以上のメータが同時校正のためにいわゆる準標準的なメータにど
のように接続され得るかを例示する。
図６は、保護ハウジング内にある、カードで制御されたメータを例示する。
図７は、フロントハウジングカバーおよびカードリーダが取外されたメータの
内部の斜視図である。
図８は、一方の側面からのカードリーダの斜視図である。
図９は、他方の側面からのカードリーダの同様の図である。
図１０は、コンタクタおよび電流シャントを示すためにｐｃｂおよびカードリ
ーダが取外された、メータハウジングの後部の斜視図である。
図１を参照すると、幹線電源の瞬間電位は家庭電源の活線３および中性線１１
の間で測定される。電圧は、電位変動の極性および振幅に依存して周期が上また
はＦに変調される、おおよそ０．５ミリ秒の自走周期を有する、電圧−周期変換
器５によってパルス列に変換される。典型的には、基本周期は電源電圧波形信号
によって変調され、プラスまたはマイナス０．０５ミリ秒の偏移を有する、周期
変調された信号を生成する。偏移は波形の瞬間電位に比例する。電圧−周期変換
器５によって生成されたパルス列は、オプトアイソレータ７を介してプロセッサ
８の入力１に結合さ
れる。
流れる瞬間電流は、消費者への供給源である活線３と直列に接続されたシャン
ト抵抗器２で生じる電位を測定することによって測定される。この電圧は、これ
もまた、おおよそ０．５ミリ秒の周期で動作する自走発振器を有する、電圧−周
期変換器４によってパルス列に変換される。この基本周期は電源電流波形信号に
よって変調され、フルスケールでプラスまたはマイナス０．０５ミリ秒の偏移を
有する周波数変調された信号を生成する。偏移は消費者へ流れる瞬間電流に比例
し、パルス列はオプトアイソレータ６を介してプロセッサ８の第２の入力に結合
される。
プロセッサ８は表示装置１０６（典型的に液晶表示装置）を駆動するための信
号を提供し、通常動作では、（図２を参照してより詳細に説明されるように）メ
ータによって測定される電力単位の累積された数値を示す。
同様に、コンタクタ１０８はプロセッサからの出力信号によって制御され得る
。
コンタクタは好ましくは、はねまたは永久磁石またはその両方によって、その
最後に切換えられた状態に保持される、パルスで動作される装置である。
コンタクタが必要とされるのは、コインまたはカードで制御されるメータ、ま
たは電源線変調によって電力供給機関から遠隔的に制御されるメータ等で、消費
者／負荷への電源のオン／オフ制御が必要な場合のみである。
受信機または送信機／受信機１１２に信号を出す電源線が設けられている場合
には、これはプロセッサのための制御信号を提供し、また、たとえば、メータま
たはリレイにおける故障状態を機関に示すためには、測定された電力の累積され
た値を供給機関へ送信するためにプロセッサからのデータを受信する。
カードリーダ１１４は同様にプロセッサからの信号によって制御可能であり、
これはプロセッサへの信号入力となる電気信号を生成する。こうして、プロセッ
サはカードリーダが、読出された後でカード上のデータを取消し、挿入された前
納式カードから読出されたデータを受信してカードを確認し、次のカードの挿入
を求める前にあといくつの単位が許容されるかをプロセッサに示すことを可能に
する信号を生成する。
電圧／電流−周期変換器回路４および５と、オプトアイソレータの駆動素子と
のためのＤＣ電力は、ダイオード１１６および蓄積／平滑コンデンサ１１８から
なる半波整流回路から引出される。典型的には、ＤＣ電圧要求は数ボルト、たと
えば５−１５ボルトのオーダであり、ａｃ電源電圧が通常は２４０ボルトＲＭＳ
などであろうことから、変圧器１２４の１次巻線１２２のタップ１２０は、整流
回路１１６／１１８への入力として必要とされる低いａｃ電圧を提供可能である
。
（ユーザアクセス可能なポートがメートに備えられてい
る場合には必須であるように）プロセッサの分離が必要である場合、プロセッサ
（さらに当てはまる場合には、表示装置、カードリーダ、電源線通信受信機／送
信機、コンタクタなど）のためのｄｃ電力は、変圧器１２４の２次巻線１２６か
ら供給されてダイオード１２８および平滑／蓄積コンデンサ１３０を含む第２の
整流回路から引出される。
プロセッサは図２のあらゆる機能を行なうことが可能である集積回路、または
集合的に前記機能を行なうことが可能である一連の装置であってもよい。
電圧および電流の値を獲得するために、プロセッサはパルス間の時間を測定し
なければならない。図示されている例では、これは電流および電圧の両方につい
て同じ方法によって達成されており、図２を参照して説明されるであろう。
簡略化するため、プロセッサは単一の集積回路、すなわち特注のマイクロプロ
セッサチップであると仮定する。
これもまた簡略化のため、図２の特注の装置の制御（中央処理）素子は図示さ
れず、それと個々の処理素子との間の信号経路が図２には示されない。
１６ビットカウンタ４０は、５ＭＨｚで動く、水晶制御発振器１２によって連
続的にクロックされる。
カウンタの出力は２つの１６ビットのラッチ１４および１５の入力に並列に接
続される。ラッチ１４は電圧に関連し、ラッチ１５は電流に関連する。
それぞれのラッチのクロック入力にはそれぞれライン９および１０のパルス列
が与えられる。
ライン１０のパルスの正の端縁で、カウンタ４０の値はラッチ１４に記憶され
る。パルス間の周期を示す数を獲得するために、先のカウントの値が新しくカウ
ントされた値から減算器２０において減算される。これは項目２１において値Ｐ
ＥＲｖを生成する。
長期的な誤差の影響に対処するために、項目１３、１６、１７、１８、１９、
２２、および３４は信号３８の平均値をゼロに維持するよう機能する。信号３８
の継続的な値は１３に累積される。累積された値は２０ミリ秒の時間軸３４によ
ってラッチ１６へラッチされる。次に、このラッチされた値は１３に新しく累積
された値と１７で比較され、この比較の結果は加算／減算素子１８へ与えられる
。１８はこの値をラッチ１９に記憶された値に（から）加算する（減算する）。
１８の結果はラッチ１９へ送られる。この過程は連続的であるが、ラッチ１９に
保持された値が２０ミリ秒の時間軸３４によって更新されるにすぎない。次に、
この平均電圧に関連する周期は２２によって瞬間電圧に関連する周期から減算さ
れ、瞬間電圧に比例する出力数値３８で与える。
第２のチャネルはライン９に沿う電流を示す信号を受け、信号３８が電圧に対
応して生成されたのと全く同じ方法で、瞬間電流に比例する値３９を生成する。
電流値チャネルは電圧チャネルと同様の配置を有し、電流に関連する周期の平
均値を生成するが、典型的には、これは、製造中に一度校正の間に行なわれるに
すぎない。関係のある項目は３５内に含まれる。平均またはベース電流に関連し
た周期値は、使用中に起こる瞬間電流周波数の値から減算され、信号３９として
供給される瞬間電流に比例する周期値を与える。
２つの信号３８および３９は４カドラント乗算器２６への入力である。これら
２つの信号は非同期であるので、乗算は、たとえば５００マイクロ秒だけずれた
規則正しい時間間隔で生じるようにされる。適当なタイミングまたは割込回路２
７は乗算器のために必要な制御信号を生成する。後者は各瞬間に３８および３９
に存在する入力信号を用い、次に、結果の各々は、消費された電力の総計を保持
する累算器２８にわたされる。累算器における運転合計は比較器２９で、１キロ
ワット時の１／１０００と均等な、レジスタ３０からの数と比較される。この値
を達成するか、または、それを超えると、電流パルスが発生されてキロワット時
レジスタ３３を１だけ増分し、所望であれば、フロントパネルの発光ダイオード
（ＬＥＤ）３７が光るようにトリガされ得る。３０における値はまた、カウント
パルスの発生に応答してレジスタ（累算器）２８から減算される。
レジスタ２８の値が３０からの値より大きければ、超過量はレジスタ２８に残
り、レジスタにおいて新しく累積す
る値に向かってカウントされることに注意されたい。これは、測定技術の正確さ
を著しく改良する。なぜなら、乗算器２６によって計算された電力信号のいずれ
の部分もこのように失われず、また、累算器レジスタ２８に残されたオーバフロ
ー量が（実際に）無視されたとすれば、長い間にはキロワット時レジスタ３３に
おける不足は相当な量になるからである。
１キロワット時の１／１０００を示すために用いられる数は、標準に対しての
メータの校正を可能にするよう少なくとも最初は調整可能である。これは、製造
中に、また必要であれば、その後に起こるいずれの改修の後でも、メータの校正
のための方法を提供する。
プロセッサ８は、１つ以上のプログラムまたは命令を記憶可能であり、適切な
割込および／または入力信号に応答して、再生のためにプロセッサに図２を参照
して説明された機能を行なわせるメモリ手段（図示せず）を含んでもよい。
図３は、図１の電源電圧および負荷電流の瞬間値に対応する、２つの周期変調
された信号を提供するための好ましい回路を例示する。
いくつかのコンポーネントおよび接続は図１の素子と共通であり、この目的の
ために、同じ参照番号が用いられている。
シャントは可能な最小の電位差ｖ1を生じさせるべきで
ある。この目的のために、タイプ５５５タイマ８８のピン５への供給のための大
きい信号Ｖ1を発生するために差動増幅器８６が用いられる。
平均周期制御回路素子９０および９４はピン２および６に電位を供給し、充電
／放電コンデンサ９４は（これもまたピン６に接続される）ピン２および活線の
間に接続される。ピン３は、Ｐ1出力信号を提供し、これは（図４に示されるよ
うに）プロセッサ８に直接的に、または、図１に示されるようにオプトアイソレ
ータ６を介して供給される。
第２の５５０タイマ９６は電源電圧−周期変換器５のベースを形成する。（LI
VE線３およびNEUTRAL線１１の間の）電源電圧の小さい部分は、抵抗器８４およ
び９８からなる電位分割器によって生成される。所望される小さい部分は抵抗器
９８に現れる。この電位差は９６のピン１および３の間に現れる。上述のとおり
、９６の動作の平均周波数は回路素子１００および１０４によって制御されてお
り、典型的に、これらは５の周期が４の周期と同じにできるように調整可能にさ
れてもよい（代わりに、またはさらに、素子９０または９４またはその両方が調
整可能にされてもよい）。
上述のとおり、Ｐv信号は５５５装置のピン３から引出され、（図４に示され
るように）直接的に、または、図１に示されるようにオプトアイソレータ７を介
してプロセッサ８の第２の入力へ供給される。
図４は図表によって、表示装置と、電源の局部または遠隔ＯＮ／ＯＦＦ制御の
ためのコンタクタとを備えただけの、またはコンタクタも備えていない、（コイ
ン不要の機構またはカードリーダのようなユーザアクセス可能なポートのない）
簡単なメータにおいて、いかにオプトアイソレータの必要性が取除かれるかとい
うことを示すにすぎない。この目的のために、プロセッサ８はＬＩＶＥレール極
性にあり、備えられるのであれば、表示装置１０６とコンタクタ１０８のアクチ
ュエータコイルとも結果としてその極性にある。後者が備えられる場合、ＬＯＡ
Ｄ端子はコンタクト１１０を介して図４の端子Ａに接続される。コンタクト１１
０は、ばねおよび／または永久磁石で支えられたコンタクタを利するものであっ
て、それを開閉する動作のために必要なのは正および負のパルスのみである。
コンタクタが必要とされない場合、負荷は端子Ａに直接接続される。
校正は大抵、被検査メータによって測定された電力を、同じ期間にわたって同
じ電圧および電流のパラメータを測定するよう設定された“標準メータ”によっ
て測定された電力と比較することで行なわれる。いわゆる標準品質メータが理想
的には用いられるが、実際には、標準品質を完全には満たさないメータが基準と
して用いられることもあり、このようなメータは通常、準標準的なメータと称さ
れる。
このようなメータはＬａｎｄｉｓおよびＧｙｒによって
コードＴＶＥ１０２／１のもとで生産されている。これらのメータは、メータが
１キロワット時の１／５００，０００を測定するごとに電気パルスを送る。この
ようなパルスの各々は単位出力パルスと呼ばれる。
図２を参照して説明されるように、（１キロワット時の１／１０００がいつメ
ータによって記録されたかを決定すために）２８で記録されている累積された値
と比較すべき数値は校正の目的のために調整され得る。この数値はレジスタ３０
に保持される。
被検査メータによって累積されるべきパルスは１／１０００キロワット時に対
応するはずなので、分割器装置（図示せず）、典型的には５００：１の割合を提
供するよう接続されたＣＭＯＳ タイプ ＣＤ ４５１０Ｂを含むインタフェー
ス７４が備えられ、“標準”メータ５０から５００パルスが受取られるたびに１
つの値がインタフェースによって送られる。
レジスタ３０のための永続的な値は、光ポート３２を経てパルスをインタフェ
ース７４からカウンタ４１へ与えることで達成される。カウンタ４１の値はライ
ン４４のリセットパルスによって最初はゼロに設定される。このリセットパルス
は、準標準的なメートまたは特別に発生されたリセットパルスからの連続したパ
ルスのうち最初に届くものであろう。レジスタ累算器２８における増分する値も
また、ライン４４の同じリセットパルスによってゼロにリセット
される。（配置されているように）両メータが同じ電圧および電流を測定するよ
う設定されているならば、インタフェース７４およびポート３２を経て準標準的
なメータから届くパルスはカウンタ４１を増分し、同様の方法で、図２を参照し
て説明されるように、レジスタ累算器２８の数値は被検査メータの電力測定回路
の作用によって増分される。
カウンタ４１は、Ｎ個のパルスがインタフェース７４から受取られると出力パ
ルスを発生するように設定され、このトリガは分割器４２へ供給され、累算器レ
ジスタ２８に累積された数値を値Ｎで分割し、レジスタ３０にラッチするための
数値を生成する。
分割ステップを簡略化し、準標準的なメータの出力を１つまたはそれ以上の被
検査メータと比較するのに比較的長い時間を確保するために、Ｎの値は２５６で
あってもよい。この目的のために、２５７番目のパルスの到着は、ライン４５に
沿って分割器命令パルスを発生するためのトリガとして働くように用いられ得る
。
しかしながら、数値Ｎは完全に任意であること、またレジスタ３０に挿入する
ためにＮによって分割した後にも正確な値を確保できるよう十分な単位出力パル
スを確実に受取るのに十分大きければ、どのような値も選択され得るということ
が理解されるべきである。
比較器レジスタ３０がラッチされた後、この比較器レジスタは好ましくは、メ
ータの認められない再校正を防ぐた
めにいずれかの既知の方法で書込が禁止される。
図５に示されるように、準標準的なメータ５０は電源５２のＬおよびＮ端子の
間に接続可能であり、電流変圧器５４の２次側の端子６８、７０から電流を受取
る。
電流変圧器の２次側の１つの端子７０は準標準的なメータ５０のＬ端子に接続
されており、あらゆるメータの電流測定回路を同じ電流が通過することを確かに
するために、準標準的なメータのＬＯＡＤ端子５６は第１の被検査メータ５８の
ＬＩＶＥ端子６０に接続され、そのメータのＬＯＡＤ端子６２は次の被検査メー
タ６６のＬＩＶＥ端子６４に接続され、ＬＯＡＤ端子が負荷の端子６８に接続さ
れ、連鎖中の最後のメータまでこの接続は続く。
図５において、検査中として示されているのはメータ２つのみなので、負荷端
子６８に接続されるのは、第２のメータ６６のＬＯＡＤ端子７２である。
単位出力パルスを準標準的なメータ５０から多数の被検査メータ５８および６
６などに運ぶために、インタフェース装置７４のパルスは一連のＬＥＤ７６、７
８などを駆動し、ＬＥＤがそれに同期して光るようにさせる。ＬＥＤ７６、７８
などの各々を被検査メータの光通信ポート８０、８２のそれぞれと対向して位置
決めすることにより、準標準的なメータ５０からの単位出力パルスから引出され
たパルスは連鎖するあらゆるメータを校正するのに使用可能である。
図１および２の組立てられたメータは図６において、ベースユニット１３２お
よびフロントカバー１３４を含む２部分のハウジング内に示される。フロントカ
バーはパネルまたは壁に装着されるように適合され、表示装置１０６が可視であ
る観察窓１３６を有するパネルを含む。カードリーダ１０６のスロットは１３８
で図示されており、ＬＥＤ１４６および感光性トランジスタ１４８を含む光通信
ポート１４４によって適切な命令が入力された後に、指で操作可能な制御ボタン
１４０および１４２によりメータをプログラムすることができる。
単位出力パルスが発生すると発光するＬＥＤ３７も窓１５０を通して可視であ
る。
フロントカバーおよびカードリーダを取外すと、図７に示されるようにメータ
の内部が見られる。ここで表示装置１０６は、光通信ポート１４４の受信機およ
び送信機装置１４６、１４８と、図６におけるプレスパッド１４０および１４２
によって操作可能なスイッチ１５２および１５４と、（図２の）ＬＥＤ３７とを
も支える小さいｐｃｂ１５６上に装着されて示される。小さいｐｃｂ１５６は、
中央処理チップ１６４および関連した電源およびバッファ回路素子と、オプトア
イソレータと、５５５タイマ装置８８、９６と、差動増幅器８６ならびに関連し
た減結合および信号結合の経路および装置とが装着された主要なｐｃｂ１６２か
らの絶縁体１５８および１６０によって装着される。
スロット１６６が設けられ、そこにカードリーダのボード側の端が入れられ、位
置付けられる。
ケーブル接続は、Ｌｉｖｅ、Ｎｅｕｔｒａｌ Ｉｎ、Ｎｅｕｔｒａｌ Ｏｕｔ
、およびＬｏａｄ（すなわち、たとえば家庭電源の活性バスバー）を接続するた
めに１６８、１７０、１７２、および１７４で提供される。
図８および９は、一方の端でスロット１３８を規定し、一方の面に噛み合い駆
動１８０によってカードを引入れかつ引出すようにされたＤＣモータ１７８を有
し、他方の面に、カード（図示せず）の逆の移動の間、モータドライブの作用の
もとでカード上の磁気ストライプに接触して、移動してカードに記憶された磁気
データを消去する永久磁石１８４を保つ軸支アーム１８２を含む消去装置を有す
る、浅いボックスのような素子１７６を含むカードリーダを示す。
これもまたボックス１７６の一方の面に装着された読出／書込ヘッド（図示せ
ず）から、信号を受信し、かつ、そこへ信号を供給するための読出および書込制
御回路も、ボックス１７６によって支えられる。
図１０に示されるように、主要なｐｃｂ１６２の下方に、コンタクタの１つの
端子１６７と、図７のケーブルコネクタ１６８などのうち１つとの間に接続され
た（図１の）シャント２自体を便宜上支えるコンタクタ１８６が設置される。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Electric Power Meter Field of the invention The present invention relates to a measuring device for the measurement of electric power, as well as a method and a device for continuously generating and updating a reference value in such a device in response to zero current or zero voltage. Background of the Invention To verify the power consumption from a power supply, which is typically an AC power supply, generate a signal corresponding to voltage and a signal corresponding to current, generate the product of the two signals, and integrate the results over a period of time. It is known to measure voltage and current. In recent years, meters have been developed exclusively incorporating solid state devices for performing some of the calculations. Perhaps such a device would provide more accurate measurements than the meter's older electromechanical design, and would also allow remote reading to be incorporated into such a meter more easily. It is an object of the present invention to provide a method and apparatus capable of generating one or more zero current or zero voltage references required by such meters. Summary of the invention A power measuring device adapted to generate an output signal proportional to a product of an AC power supply voltage and an AC current flowing through a load connected thereto, the first signal being proportional to the power supply voltage. And a second signal is derived proportional to the load current and a product signal can be generated by the microprocessor in response to power, where the first and second signals are used, respectively. Modulating the periods of the two constant frequency carrier signals to generate third and fourth signals which are provided to a microprocessor for multiplication to produce a power product output signal. According to an aspect of the present invention in a power measuring device, at least one of the third and fourth signals is averaged by a signal processing means, the device corresponding to zero voltage or zero current or both. To provide at least one reference value. What is needed is the value calculated when no power is drawn, since the voltage and current values should be multiplied and the product will be zero if either one is zero. It's just about returning one of them to zero. Preferably, averaging is applied only to the third signal (ie the voltage related signal), as the current waveform can be very asymmetrical in the presence of some load (such as a half wave rectifier circuit). The advantage of this invention is its excellent accuracy and stability over time and temperature changes. Conveniently, the average value is obtained by accumulating a pulse of a signal with a varying voltage-related period and a pulse of a signal with a varying current-related period over a relatively long period of time, and calculating the accumulated value as an average voltage (or current) period. It is obtained by using it to control the reference value corresponding to the value. For sinusoidal waveforms, the periodic variation from the average period value caused by each positive excursion of the sinusoid should match the periodic variation from the average period value caused by each negative excursion. As such, there are N periods of modulated sinusoids (during each of these, the period of the pulse describing the sinusoid changes from P to (P + P), back to P, down to (P-P) and back to P). After, the total number of pulses accumulated will be NP. Therefore, by repeatedly accumulating this value over a similar number of periods, the value of N can be considered to be constant, the accumulated value being proportional to P in each case, which P is zero voltage ( Or current). Conveniently, the present invention maintains the mean of the signals associated with the period-modulated voltage at zero and provides the instantaneous value of the voltage-related signal from the mean value to provide the signal used in the multiplication step. It is executed by calculating. For this purpose, in a preferred arrangement, successive values of the signal associated with the period-modulated voltage are accumulated and the accumulated value is periodically latched, for example every 20 ms, and fed to a comparator. And the comparator continuously compares the latched values and provides the output to the arithmetic unit, which adds the output to the value stored in the second latch or , The latter value being determined by the preceding output obtained from the arithmetic unit. It will be appreciated that this process is continuous and the second latch is updated according to a 20 ms time period period. Used as the reference value for the third voltage-related signal is the period associated with the constantly updated average voltage provided by the second latch. Alternatively or additionally, a modified circuit may be used to keep the average value of the reference fourth signal at zero. Therefore, according to another aspect of the present invention, a measuring device as described above comprises: (a) additional pulse counter means adapted to receive and accumulate signal pulses of varying voltage-related period during a measurement sequence. And (b) at the beginning of each measurement sequence, means for resetting an additional pulse counter to a preset value, and (c) determining the duration of each of the measurement sequences, by which the pulses are accumulated. Timer means for determining (the number of periods N of the AC voltage waveform to be performed), and (d) latching the accumulated pulse count from the additional pulse counter at the end of each measurement sequence. Latching means for According to another aspect of the invention, a measuring device as described above comprises: (a) further pulse counter means adapted to receive and accumulate signal pulses of varying current related period during a measuring sequence; ) Means for resetting said further pulse counter to a preset value at the beginning of each measuring sequence, and (c) determining the duration of each measuring sequence (by which the pulses should be accumulated). And (d) further latching means for latching the accumulated pulse count from said further pulse counter at the end of each measuring sequence. May be included. According to a preferred feature of the invention, the additional pulse counter can be made to operate continuously while the meter is operating, providing a continuously updated period value corresponding to the average power supply voltage. According to another preferred characteristic of the invention, said further counter is set up so that the meter measures the supply voltage and the current delivered to the load from which the current waveform is selected to be essentially sinusoidal. Can be operated only once during or after manufacturing, and at the end of the one-time measurement sequence, the latched current value is permanently used in the meter to be used as the reference period value corresponding to zero current. Memorized in. The measuring device according to the invention may comprise said additional counter and said further counter, as well as related timers and latches. A common timer may be used if the same measurement period should be applied to both the voltage-related period changing signal and the current-related period changing signal. A typical timing period is 20 ms. Since the signal is in the binary form, it can be transmitted via the electrical isolation device, allowing a user accessible port to be associated with the measuring device. An opto-isolator is typically used. In the power measurement device as described above, the third and fourth signals can be transmitted to the microprocessor via an electrical isolation device such as an opto-isolator. However, it should be understood that such separation of the microprocessor from the third and fourth signals is optional in all cases and not essential. The first and second signals are preferably in the form of analog voltages and can be derived using potential dividers and shunts in a known manner. The signal can be obtained without electrical isolation from the power line, but can be isolated with one or more transformers if desired. If one or both of the first and second signals is a current, then the current is preferably converted into a voltage in some convenient way so that both the first and second signals are in the form of a voltage. To be done. The signal to period conversion is a voltage controlled pulse generator in which the instantaneous period between pulses from each pulse generator is controlled by the instantaneous value of one of the first and second signal voltages, respectively. Is most easily done with. The processing of the third and fourth period varying signals to obtain the power signal includes: 1. generating a constant frequency clock signal having a period that is many times smaller than the average period of the third and fourth signals; 2. Sequentially inserting pulses of the clock into two counters; Obtaining the value of one counter at the beginning of each of the pulses forming the third signal, and similarly obtaining the value of the other counter at the beginning of each of the pulses forming the fourth signal; 4. 4. Subtracting the previously acquired value from the newly acquired value derived from each counter to form the third and fourth difference signals; 5. subtracting from the third and fourth difference signals a period equal to the average period of each of the third and fourth signals, respectively, to form fifth and sixth signals; Providing the fifth and sixth signals to a quadratu re multiplier and providing its output as a power signal. If the signal-to-period conversion of the voltage and current signals works without error, the period value to be subtracted from the third and fourth difference signals is, if the power supply is an AC power supply, which generally has a sinusoidal waveform. A fixed period equal to the value of the period corresponding to zero voltage and zero current. The invention also relates to a reference period corresponding to zero voltage and zero current for use in a power measuring method for producing a product of a signal proportional to the voltage of a power supply and the current flowing through a load connected thereto. A method of generating a value, the method of measuring power comprising: deriving a first signal proportional to the power supply voltage; deriving a second signal proportional to the load current; Modulating the periods of the two constant frequency carrier signals with two signals to generate third and fourth signals, respectively, and the third and fourth signals with respect to a reference period corresponding to zero voltage and zero current. Normalizing, and multiplying the two normalized third and fourth signals to form a product signal proportional to the power absorbed by the load connected to the power source. In at least one period of said third and fourth signals respectively are averaged, the average value as described above, is used as a zero voltage reference signal and a zero current reference signal of the reference period value to a method. The invention also provides an apparatus for processing the aforementioned third and fourth signals, which comprises: 1. a clock pulse generator for generating a clock pulse signal having a period that is many times the average period of the third and fourth signals; 2. Two counters, which are continuously supplied with clock pulses; 3. Circuit means for obtaining the value of each counter; 4. circuit means for controlling the acquisition means in response to the third and fourth signals to acquire the value of the counter at the beginning of each of the pulses respectively appearing in the third and fourth signals; 5. means for storing each of the acquired values; Means for subtracting the stored acquired value from the newly acquired value to form third and fourth difference signals before the newly acquired value is inserted into the storage means; ． 8. means for deriving the average period of the third and fourth signals, 8. circuit means for subtracting the value of the average from the two difference signals to form fifth and sixth signals, ． 10. A quadrature multiplication means that receives the fifth and sixth signals and produces an output signal corresponding to the power absorbed by the load connected to the power supply; Circuit means for averaging the third and fourth signals over a period of time to provide an automatic zero power calibration for the device. Preferably, a microprocessor is used to perform the multiplication of the fifth and sixth signals, from which the processor is supplied to apparent power as well as apparent instantaneous power, actual energy, actual power and load. It is also programmed to calculate reactive energy and reactive power. The power measurement device embodying the invention is equally applicable to single-phase or multi-phase power supply measurements. Single-phase measurements only require measuring current in one line, but polyphase power supplies can measure at least current in each phase and, if appropriate, the voltage associated with each phase. , Of course, to produce three power signals that must be summed to produce the full power signal for the polyphase power supply. Any of the devices described above can be used in combination with a coin-free mechanism or a card reader for prepayment of electricity bills. Similarly, any such device as described above may be combined into a means for remote readout and remote control of the meter by some remote technology method or power line signal modulation technology, and the meter may therefore be transmitted to the meter. A receiver and / or for properly decoding a carrier wave for the transmission of data from a register included in the meter, for example in relation to the accumulated power measured by the meter. Transmitter means may be included. Any of the devices described above may include switch means for cutting off the supply of current from the meter to the load. The switch means can be controlled remotely by telemetry (eg power line signaling). If a receiver means is included in the remote control, the receiver is adapted to generate a control signal for actuating the switch means on or off in response to receiving and decoding the appropriate command signal. Let's do it. Measures may be taken for local operation of the switch means. Any of the devices described above may include display means such as an LCD display device for displaying the accumulated power as measured by the meter in alphanumeric characters. The conversion from voltage to period is accomplished by controlling the period of a free running oscillator set to generate pulses of period P, where P is significantly less than the frequency of the oscillating current power supply, and thus the instantaneous power supply Voltage increases from zero to a positive peak during one cycle, then goes through zero to a negative peak, and then returns to zero again, the pulse period between pulses is from the zero voltage period to the negative maximum. It decreases to a value, then increases and continues to decrease until a positive maximum is reached, then decreases again to a zero voltage pulse period at the end of each cycle. The cycle can be changed in the opposite direction during each cycle by reversing the polarity of the power supply voltage (or the ratio of the power supply voltage given to the pulse cycle control terminal of the oscillator). ) Increasing and then decreasing (when the supply voltage decays and reverses polarity) and finally increases again when the supply voltage increases towards zero again to complete the cycle. An integrated circuit timing device may be used whose relaxation period is controlled at least in part by the potential difference between the two pins. Such a device includes a type 550 timer. The average period between pulses in such a device (ie, when a zero voltage appears between the two pins) is determined by an external component, typically 0.5 msec with a power supply period of 50 Hz. The average averaging period is used. The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a simplified circuit block diagram of a power meter. FIG. 2 is a circuit block diagram of the elements that make up the processor used in FIG. 1 and shows the additional counters and latches required by the present invention. FIG. 3 includes a circuit block diagram of the voltage-to-period converter and the current-to-period converter of FIG. FIG. 4 illustrates a simplified geometry of the meter according to FIG. 1 in which no opto-isolation of the voltage to period circuit and the current to period circuit of the processor is required. FIG. 5 illustrates how more than one meter can be connected to a so-called quasi-standard meter for simultaneous calibration. FIG. 6 illustrates a card-controlled meter in a protective housing. FIG. 7 is a perspective view of the inside of the meter from which the front housing cover and the card reader are removed. FIG. 8 is a perspective view of the card reader from one side surface. FIG. 9 is a similar view of the card reader from the other side. FIG. 10 is a perspective view of the rear of the meter housing with the pcb and card reader removed to show the contactor and current shunt. With reference to FIG. 1, the instantaneous potential of the mains power supply is measured between the live line 3 and the neutral line 11 of the domestic power supply. The voltage is converted into a pulse train by a voltage-to-period converter 5, which has a free-running period of approximately 0.5 ms, whose period is modulated up or F depending on the polarity and amplitude of the potential fluctuations. Typically, the fundamental period is modulated by the power supply voltage waveform signal to produce a period modulated signal with a plus or minus 0.05 millisecond deviation. The deviation is proportional to the instantaneous potential of the waveform. The pulse train generated by the voltage-to-period converter 5 is coupled to the input 1 of the processor 8 via the opto-isolator 7. The instantaneous current flowing is measured by measuring the potential developed at the shunt resistor 2 connected in series with the live line 3, which is the source for the consumer. This voltage is converted into a pulse train by a voltage-to-period converter 4, which also has a free-running oscillator operating with a period of approximately 0.5 ms. This fundamental period is modulated by the power supply current waveform signal to produce a frequency modulated signal with a plus or minus 0.05 millisecond deviation at full scale. The deviation is proportional to the instantaneous current flowing to the consumer and the pulse train is coupled via optoisolator 6 to the second input of processor 8. The processor 8 provides a signal to drive the display device 106 (typically a liquid crystal display device) and, in normal operation, the power measured by the meter (as described in more detail with reference to FIG. 2). Indicates the cumulative number of units. Similarly, contactor 108 may be controlled by the output signal from the processor. The contactor is preferably a pulse-operated device which is held in its last switched state by a spring and / or a permanent magnet. Contactors are required for coin or card controlled meters or meters that are controlled remotely from the power supply agency by power line modulation, such as on / off control of power to consumers / loads. Only when necessary. If a power line is provided to signal the receiver or transmitter / receiver 112, it provides control signals for the processor and also indicates to the engine, for example, fault conditions in the meter or relay. To do so, it receives data from the processor to send the accumulated value of the measured power to the supplier. Card reader 114 is also controllable by a signal from the processor, which produces an electrical signal that is a signal input to the processor. In this way, the processor deletes the data on the card after it has been read, validates the card by receiving the data read from the inserted prepaid card, and checks for the insertion of the next card. Generates a signal that allows the processor to indicate how many units are allowed. The DC power for the voltage / current to period converter circuits 4 and 5 and the driving elements of the optoisolator is drawn from a half-wave rectifier circuit consisting of a diode 116 and a storage / smoothing capacitor 118. Typically, the DC voltage demand will be on the order of a few volts, for example 5-15 volts, and the ac supply voltage will typically be 240 volts RMS, etc., so the tap 120 of the primary winding 122 of the transformer 124. Can provide the low ac voltage required as an input to the rectifier circuit 116/118. If processor isolation is required (as is required if the mate is equipped with a user accessible port), the processor (display, card reader, power line communication receiver, if applicable) / Transmitter, contactor, etc.) is supplied from the secondary winding 126 of the transformer 124 and is drawn from a second rectifier circuit that includes a diode 128 and a smoothing / storage capacitor 130. The processor may be an integrated circuit capable of performing all the functions of Figure 2, or a series of devices capable of collectively performing the functions. To obtain the voltage and current values, the processor must measure the time between pulses. In the example shown, this has been accomplished by the same method for both current and voltage and will be described with reference to FIG. For simplicity, assume that the processor is a single integrated circuit, a custom microprocessor chip. Again, for the sake of simplicity, the control (central processing) element of the custom made device of FIG. 2 is not shown, and the signal paths between it and the individual processing elements are not shown in FIG. The 16-bit counter 40 is continuously clocked by the crystal controlled oscillator 12, running at 5 MHz. The output of the counter is connected in parallel to the inputs of two 16-bit latches 14 and 15. Latch 14 is associated with voltage and latch 15 is associated with current. The clock input of each latch is provided with a pulse train on lines 9 and 10, respectively. At the positive edge of the pulse on line 10, the value of counter 40 is stored in latch 14. The value of the previous count is subtracted in the subtractor 20 from the newly counted value to obtain a number indicative of the period between pulses. This produces the value P ERv in item 21. To address the effects of long term error, items 13, 16, 17, 18, 18, 19, 22 and 34 function to keep the average value of signal 38 at zero. The continuous value of signal 38 is accumulated in 13. The accumulated value is latched in the latch 16 by the 20 millisecond time axis 34. This latched value is then compared with the newly accumulated value of 13 at 17, and the result of this comparison is provided to the add / subtract element 18. 18 adds (subtracts) this value to the value stored in latch 19 (subtracts). The result of 18 is sent to the latch 19. This process is continuous, but the value held in the latch 19 is only updated by the 20 ms time axis 34. The period associated with this average voltage is then subtracted from the period associated with the instantaneous voltage by 22 to give an output value 38 proportional to the instantaneous voltage. The second channel receives a signal indicative of the current along line 9 and produces a value 39 proportional to the instantaneous current in exactly the same way that signal 38 was produced in response to voltage. The current value channel has a similar arrangement as the voltage channel and produces an average value of the period associated with the current, but typically this is only done once during manufacturing during calibration. Relevant items are contained within 35. The period value associated with the average or base current is subtracted from the value of the instantaneous current frequency that occurs during use to give a period value proportional to the instantaneous current supplied as signal 39. Two signals 38 and 39 are inputs to the four quadrant multiplier 26. Since these two signals are asynchronous, the multiplications are allowed to occur at regular time intervals offset by, for example, 500 microseconds. Appropriate timing or interrupt circuitry 27 produces the necessary control signals for the multiplier. The latter uses the input signals present at 38 and 39 at each instant, and then each of the results is passed to an accumulator 28 which holds the total amount of power consumed. The running total in the accumulator is compared in comparator 29 with the number from register 30, equal to 1/1000 of one kilowatt hour. When this value is reached or exceeded, a current pulse is generated to increment the kilowatt-hour resistor 33 by 1, and the front panel light emitting diode (LED) 37 may be triggered to illuminate, if desired. . The value at 30 is also subtracted from register (accumulator) 28 in response to the generation of the count pulse. Note that if the value in register 28 is greater than the value from 30, the excess amount will remain in register 28 and will be counted towards the new cumulative value in the register. This significantly improves the accuracy of the measuring technique. This is because no part of the power signal calculated by the multiplier 26 is thus lost, and if the amount of overflow left in the accumulator register 28 is (actually) ignored, This is because the shortage in the kilowatt hour register 33 will be a considerable amount. The number used to indicate 1 / 1000th of a kilowatt hour is at least initially adjustable to allow calibration of the meter to the standard. This provides a method for calibration of the meter during manufacture and, if necessary, after any subsequent modifications. The processor 8 can store one or more programs or instructions and, in response to appropriate interrupts and / or input signals, causes the processor to perform the functions described with reference to FIG. 2 for playback. Memory means (not shown) may be included. FIG. 3 illustrates a preferred circuit for providing two period modulated signals corresponding to the instantaneous values of power supply voltage and load current of FIG. Some components and connections are common with the elements of FIG. 1 and the same reference numbers have been used for this purpose. The shunt is the smallest potential difference v 1 Should be caused. For this purpose, a large signal V for the supply to pin 5 of the type 555 timer 88 1 A differential amplifier 86 is used to generate Average period control circuit elements 90 and 94 provide a potential to pins 2 and 6 and a charge / discharge capacitor 94 is connected between pin 2 (also connected to pin 6) and the live line. Pin 3 is P 1 It provides an output signal, which is fed directly to the processor 8 (as shown in FIG. 4) or via an opto-isolator 6 as shown in FIG. The second 550 timer 96 forms the base of the supply voltage to period converter 5. The small portion of the supply voltage (between the LIVE line 3 and the NEUTRAL line 11) is produced by the potential divider consisting of resistors 84 and 98. The desired small portion appears in resistor 98. This potential difference appears between pins 1 and 3 of 96. As mentioned above, the average frequency of operation of 96 is controlled by circuit elements 100 and 104, which typically may be adjustable so that the period of 5 can be the same as the period of 4 (alternative Or, in addition, elements 90 or 94 or both may be adjustable). As mentioned above, P v The signal is tapped from pin 3 of the 555 device and fed directly (as shown in FIG. 4) or through optoisolator 7 as shown in FIG. 1 to the second input of processor 8. . FIG. 4 graphically shows a display device and a contactor for local or remote ON / OFF control of the power supply only, or even without a contactor (coin-free mechanism or user access such as a card reader). It only shows how the need for optoisolators is eliminated in a simple meter (without possible ports). For this purpose, the processor 8 is in the LIVE rail polarity and, if provided, the display device 106 and the actuator coils of the contactors 108 are also in that polarity. If the latter is included, the LOAD terminal is connected to terminal A of FIG. The contact 110 benefits a contactor supported by springs and / or permanent magnets, and only positive and negative pulses are required to open and close it. If no contactor is needed, the load is connected directly to terminal A. Calibration is often done by comparing the power measured by the meter under test to the power measured by a "standard meter" set to measure the same voltage and current parameters over the same time period. So-called standard quality meters are ideally used, but in practice, meters that do not fully meet standard quality may be used as a reference, and such meters are usually referred to as quasi-standard meters. It Such a meter is produced by Landis and Gyr under the code TVE 102/1. These meters send an electrical pulse every time the meter measures 1 / 500,000 per kilowatt hour. Each such pulse is called a unit output pulse. As explained with reference to FIG. 2, the numerical value to be compared with the accumulated value recorded at 28 (to determine when 1 / 1000th of a kilowatt hour was recorded by the meter) is a calibration value. Can be adjusted for the purpose. This numerical value is held in the register 30. Since the pulses to be accumulated by the meter under test should correspond to 1/1000 kilowatt hours, a divider device (not shown), typically a CMOS type CD 4510B connected to provide a ratio of 500: 1, is used. An interface 74 is included that includes a value sent by the interface each time 500 pulses are received from the "standard" meter 50. A permanent value for register 30 is achieved by providing a pulse from interface 74 to counter 41 via optical port 32. The value of counter 41 is initially set to zero by the reset pulse on line 44. This reset pulse will be the first of a series of pulses from a quasi-standard mate or a specially generated reset pulse. The incrementing value in register accumulator 28 is also reset to zero by the same reset pulse on line 44. If both meters (as deployed) are set to measure the same voltage and current, a pulse coming from the quasi-standard meter via interface 74 and port 32 will increment counter 41 and similar In the method, the value of the register accumulator 28 is incremented by the action of the power measurement circuit of the meter under test, as described with reference to FIG. The counter 41 is set to generate an output pulse when N pulses are received from the interface 74, this trigger being fed to the divider 42 which divides the number accumulated in the accumulator register 28 by the value N. Then, a numerical value to be latched in the register 30 is generated. The value of N may be 256 to simplify the splitting step and to allow a relatively long time to compare the output of the quasi-standard meter with one or more meters under test. For this purpose, the arrival of the 257th pulse can be used to act as a trigger to generate a divider command pulse along line 45. However, what if the number N is completely arbitrary and is large enough to ensure that it receives enough unit output pulses to ensure the correct value even after being divided by N for insertion into register 30? It should be understood that different values can also be selected. After the comparator register 30 is latched, it is preferably write protected in any known manner to prevent unauthorized recalibration of the meter. As shown in FIG. 5, the quasi-standard meter 50 is connectable between the L and N terminals of the power supply 52 and receives current from the secondary terminals 68, 70 of the current transformer 54. One terminal 70 on the secondary side of the current transformer is connected to the L terminal of the quasi-standard meter 50 to ensure that the same current passes through the current measuring circuit of every meter. The LOAD terminal 56 of a typical meter is connected to the LIVE terminal 60 of the first inspected meter 58, the LOAD terminal 62 of that meter is connected to the LIVE terminal 64 of the next inspected meter 66, and the LOAD terminal is the terminal of the load. It is connected to 68 and this connection continues until the last meter in the chain. It is the LOAD terminal 72 of the second meter 66 that is connected to the load terminal 68, since in FIG. 5 only two meters are shown as being inspected. In order to carry a unit output pulse from the quasi-standard meter 50 to a number of meters under test 58 and 66, etc., the pulses of the interface device 74 drive a series of LEDs 76, 78, etc., which illuminate in synchronization with it. To let By positioning each of the LEDs 76, 78, etc., facing the respective optical communication port 80, 82 of the meter under test, the pulse derived from the unit output pulse from the quasi-standard meter 50 will cause any meter in the chain to be chained. Can be used to calibrate. The assembled meter of FIGS. 1 and 2 is shown in FIG. 6 within a two-part housing that includes a base unit 132 and a front cover 134. The front cover comprises a panel adapted to be mounted on a panel or wall and having a viewing window 136 through which the display device 106 is visible. The slot of the card reader 106 is shown at 138 and the meter is programmed by the finger operable control buttons 140 and 142 after the appropriate commands have been entered by the optical communication port 144 including the LED 146 and the photosensitive transistor 148. be able to. The LED 37, which emits light when a unit output pulse is generated, is also visible through the window 150. When the front cover and the card reader are removed, the inside of the meter can be seen as shown in FIG. Here, display device 106 also includes receiver and transmitter devices 146, 148 of optical communication port 144, switches 152 and 154 operable by press pads 140 and 142 in FIG. 6, and LED 37 (of FIG. 2). Shown mounted on a supporting small pcb 156. The small pcb 156 is equipped with a central processing chip 164 and associated power supply and buffer circuit elements, optoisolators, 555 timer devices 88, 96, differential amplifier 86 and associated decoupling and signal coupling paths and devices. Mounted by insulators 158 and 160 from the main pcb 162. A slot 166 is provided in which the board-side end of the card reader is inserted and positioned. Cable connections are provided at 168, 170, 172, and 174 for connecting Live, Neutral In, Neutral Out, and Load (ie, active busbars for home power, for example). FIGS. 8 and 9 define a slot 138 on one end and have a DC motor 178 on one side adapted to pull the card in and out by a mating drive 180 and on the other side a card (not shown). During the reverse movement of step (1), the pivot arm 182 that holds the permanent magnet 184 that contacts the magnetic stripe on the card under the action of the motor drive and moves to erase the magnetic data stored on the card. 3 illustrates a card reader including a shallow box-like element 176 with an erasing device including. The read and write control circuitry for receiving and supplying signals from a read / write head (not shown) also mounted on one side of box 176 is also box 176. Supported by. As shown in FIG. 10, below the main pcb 162, the shunt 2 itself (of FIG. 1) connected between one terminal 167 of the contactor and one of the cable connectors 168 of FIG. A supporting contactor 186 is installed.
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(72)発明者 ワトソン，デイビッド・アレクサンダー
イギリス、シィ・ビィ・６ １・キュー・
エフ ケンブリッジシャー、エリィ、リト
ルポート、ステイション・ロード、39・エ
イ
(72)発明者 キング，ロジャー・ヘンリー
イギリス、ピィ・イー・10 ０・エイチ・
ティー リンカーンシャー、サルビィ・ニ
アー・ボーン、ノーソープ、ウッドサイ
ド・イースト、70─────────────────────────────────────────────────── ───
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(72) Inventor Watson, David Alexander
United Kingdom, She Be 61 Cue
F Cambridgeshire, Ellie, Lito
Ruport, Station Road, 39
I
(72) Inventor King, Roger Henry
UK, PIE 100 H.
Tee Lincolnshire, Salvy Ni
Ar bone, no soap, wood rhino
De East, 70