ELECTRONIC METER OPERATING WITH CAPACITOR CHARGE EXCHANGE

Abstract: 1. An electronic electricity meter which operates in accordance with the capacitor charge exchange method for detecting the energy consumption from at least one phase of an electric network, wherein the phase is assigned a multiplier element (4, 5, 6) supplied at its input with signals proportional to current and voltage, and the power-proportional output signals of all the multipliers are added to form a sum signal (S) fed to a quantizer (8) which consists of an integrator (13) and a following limit value element (14), which imposes an upper and a lower limit value, in order to form a pulse train (u14) with a power-proportional frequency, where, whenever a limit value is reached, the sum signal is reversed in polarity so that the output signal (u13) of the integrator represents a signal which is located between the two limit values and is fundamentally triangular, and where, via a frequency divider (17), the pulse train feeds a metering unit (19) for the energy consumption, characterised in that a pulse multiplier circuit (B) is provided which possesses a voltage comparator (22) which serves to compare the output signal (u13) of the integrator (13) with a plurality of threshold value voltages (un ) which are located between the limit values (G1, G2) and are equidistant (delta u) from one another in respect of the voltage level, and where the voltage comparator (22) supplies an output pulse (1, 2, ..., 32; up ) whenever the output signal (u13) of the integrator (13) reaches one of the threshold value voltages (u0, u1, u15).

Description: Nach dem Kondensatorumladeverfahren arbeitender elektronischer Elektrizitätszähler Die Erfindung betrifft einen nach dem Rondensatorumlade- verfahren arbeitenden elektronischen Elektrizitätszähler zum Erfassen des Energieverbrauchs aus mindestens einer Phase eines elektrischen Netzes, bei dem der Phase ein Multiplizierglied zugeordnet ist, dem eingangsseitig strom- und spannungsproportionale Signale zugeführt sind und die leistungsproportionalen Ausgangssignale aller Multiplizierglieder zu einem Summensignal addiert sind, das einem aus einem Integrator und einem nachgeschalteten, einen oberen und einen unteren Grenzwert vorgebenden Grenzwertglied bestehenden Quantisierer zur Bildung eines Impulszuges mit leistungsproportionaler Frequenz zugeführt ist, wobei das Summensignal jeweils bei Erreichen eines Grenzwertes umgepolt wird, so dass das Ausgangssignal des Integrators ein zwischen den beiden Grenzwerten liegendes, im wesentlichen Dreiecksform aufweisendes Signal darstellt und wobei der Impulszug über einen Frequenzteiler ein Zählwerk für den Energieverbrauch speist. Ein derartiger Elektrizitätszähler ist aus der Zeitschrift Technisches Messen atom, 1978, Heft 11, Seiten 407 bis 411 in Form eines Drehstromzählers oder aus der DE-OS 27 47 385, Fig. 1 und zugehörigem Text, in Form eines einphasigen Wechselstromzählers bekannt. Hierbei wird das aus der Multiplikation zusammengehöriger stromund spannungsproportionaler Signale resultierende Produktsignal in einem Quantisierer integriert und so weiter verarbeitet, dass am Ausgang des Quantisierers ein Impulszug mit leistungsproportionaler Frequenz entsteht. Hierbei ist prinzipiell neben dem Kondensatorumladeverfahren auch das Ladungskompensationsverfahren anwendbar. Einer der wesentlichen Vorteile des Kondensatorumladeverfahren gegenüber dem Ladungskompensationsverfahren besteht darin, dass Offsetspannungen der vorgeschalteten elektronischen Funktionselemente ohne Einfluss auf die Messgenauigkeit bleiben. Allerdings muss bei diesem Verfahren die maximale Frequenz des Impulszuges kleiner als die Netzfrequenz sein, wenn die Fehlergrenzen - wie sie bei Präzisionszählern gefordert werden - eingehalten werden sollen. Beim Ladungskompensationsverfahren besteht diese Einschränkung nicht, so dass dieses eine höhere Ausgangsfrequenz des Impulszuges ermöglicht. Nachteilig wirkt sich die geringe maximale Impulsfrequenz beim Kondensatorumladeverfahren bei regelungstechnischen Zwecken im Rahmen von Leistungsregelkreisen aus, da die Information über die momentane Leistung im zeitlichen Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen. des Impulszuges liegt und damit für die zwischen zwei Impulsen liegende Zeitspanne keine aktuelle, für eine schnelle Leistungsregelung verwendbare Aussage über den Leistungsistwert zur Verfügung steht. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektrizitätszähler der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass zusätzlich zu dem vom Quantisierer abgegebenen Impulszug an einem Messausgang ein weiterer Impulszug mit ebenfalls leistungsproportionaler, jedoch erheblich höherer Frequenz zur Verfügung steht. Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass eine Impulsvervielfachungsschaltung vorgesehen ist, die einen Spannungskomparator zum Vergleich des Ausgangssignals des Integrators mit mehreren, zwischen den Grenzwerten liegenden Schwellwertspannungen, die untereinander be- züglich des Spannungspegels#uidistant sind, aufweist, wobei der Spannungskomparator jeweils dann ein Ausgangssignal liefert, wenn das Ausgangssignal des Integrators eine der Schwellwertspannungen erreicht. Die Zahl der zusätzlichen Impulse entspricht der Zahl der zwischen den Grenzwerten liegenden Schwellwertspannungen. Der Spannungskomparator kann hierbei aus mehreren Einzelkomparatoren bestehen, in denen jeweils eine sich von allen anderen Schwellwertspannungen unterscheidende Schwellwertspannung mit dem Ausgangssignal des Integrators verglichen wird. Die zusätzlichen Impulse entstehen sowohl während der Anstiegszeit des im wesentlichen Dreiecksform aufweisenden Ausgangssignals des Integrators als auch während der Abstiegszeit dieses Ausgangssignals. Die untereinander bezüglich des Spannungspegels äquidistanten Schwellwertspannungen sind relativ zu den Extremwerten des im wesentlichen Dreiecksform aufweisenden Ausgangssignals des Integrators so angeordnet, dass die niedrigste Schwellwertspannung um die halbe Differenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schwellwertspannungen über dem Minimum des Ausgangssignals des Integrators und die höchste Schwellwertspannung um die Hälfte der Differenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schwellwertspannungen unterhalb des Maximums dieses Signals zu liegen kommt. Damit ist gewährleistet, dass bei konstanter Leistungsentnahme aus dem elektrischen Netz alle Ausgangsimpulse des Spannungskomparators untereinander einen gleichen zeitlichen Abstand aufweisen. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die Impulsvervielfacherschaltung einen Schwellwertspannungsgeber aufweist, der an den einen Vergleichseingang des Spannungskomparators angeschlossen ist, dessen anderer Vergleichseingang mit dem Ausgang des Integrators verbunden ist, wobei jeweils bei Gleichheit der an den Vergleichseingängen anstehenden Spannungen durch den Schwellwertspannungsgeber die jeweils nächstfolgende Schwellwertspannung vorgegeben wird. In diesem Fall wird für den Spannungskomparator nur ein einziges Vergleichsglied benötigt. Als Schwellwertspannungsgeber kann ein durch das Ausgangssignal des Spannungskomparators triggerbarer Treppenspannungsgenerator dienen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform dint als Schwell wertspannungsgeber ein umschaltbarer Vor-Rückwärts-Zähler, dessen Zähleingang mit dem Ausgang des Spannungskomparators und dessen Binärausgänge über ein R/2R-Netzwerk mit dem einen Vergleichseingang des Spannungskomparators verbunden sind, wobei der Umschalteingang des Vor-Rückwärts Zählers mit dem Ausgang des Grenzwertgliedes verbunden ist. Dies stellt einen sehr eleganten und ausserordentlich aufwandsarmen Schwellwertspannungsgeber dar. Durch das an die Binärausgänge des Vor-Rückwärts-Zählers angeschlossene R/2R-Netzwerk entsteht am Vergleichseingang des Spannungskomparators ein stufenweise dem Zählerstand entsprechendes Analogsignal, dessen Spannungspegel jeweils bei Eingang eines Impulses am Zähleingang des Vor-Rückwärts-Zähler in untereinander gleichen Stufen erhöht wird. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass der Vor-Rückwärts-Zähler jeweils dann, wenn das Ausgangssignal des Integrators den unteren Grenzwert des Grenzwertgliedes erreicht, auf Null zurtickgesetzt wird, und jeweils dann, wenn das Ausgangssignal des Integrators den oberen Grenzwert des Grenzwertgliedes erreicht, auf den höchsten Zählwert gesetzt wird. Damit werden für jede Halbperiode des im wesentlichen Dreiecksform aufweisen den Ausgangssignales des Integrators definierte Anfangsbedingungen für die Schwellwertspannungen geschaffen. Zur Ableitung der den Vor-Rückwärts-Zähler setzenden bzw. rückselzenden Signale kann der Ausgang des Grenzwertgliedes über ein Differenzierglied mit dem Rücksetzeingang und über ein Invertierglied sowie ein nachge schaltetes Differenzierglied mit dem Setzeingang des Vor-Rückwärts-Zählers verbunden sein. Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in den Figuren 1 und 2 näher erläutert. Dabei zeigt: Fig. 1 einen nach dem Kondensatorumladeverfahren arbei tenden elektronischen Elektrizitätszähler mit einer erfindungsgemässen Impulsvervielfacherschal tung und Fig. 2 ein Impulsdiagramm zur Erläuterung der Funktion der Impulsvervielfacherschaltung. Der in dem gestrichelt eingezeichneten und mit A bezeichneten Rechteck enthaltene Schaltungsteil zeigt einen nach dem Kondensatorumladeverfahren arbeitenden Elektrizitätszähler, wie er aus der eingangs erwähnten Zeitsch#rift Technisches Messen atm", 1978, Heft 11, Seiten 407 bis 411 bekannt ist. Hierbei handelt es sich um einen Drehstromzähler. Die den elektrischen Energieverbrauch im Drehstromnetz charakterisierenden Strom- und Spannungswerte UR, IR, Us, Is, UT und IT werden in den Wandlern 1 bis 3 in proportionale Spannungssignale u1R, u2R, ulS, u2S, ulT und u2T gewandelt. Die jeweils einer Phase zugehörigen Signale, also beispielsweise die der Netzphase R zugehörigen spannungs- und stromproportionalen Signale ulR und u2R, werden in den Multipliziergliedern 4 bis 6 zu den leistungsproportionalen Signalen P P5 und PT verarbeitet. Als Multiplizierglieder 4 bis 6 dienen vorzugsweise Time-Division-Multiplizierer. Die die entnommene elektrische Leistung noch in den einzelnen Netzphasen R, S und T charakterisierenden Signale PR, P5 und PT sind pulsierende Spannungen, deren zeitlicher Mittelwert proportional zu der den einzelnen Netzphasen entnommenen elektrischen Leistungen ist. In dem Addierglied 7 werden die Signale PR, PS und PT zu dem Summensignal S aufsummiert. Im Falle eines einphasigen elektronischen Elektrizitätszählers, also eines Wechselstromzählers, ist nur ein Wandler und ein Multiplizierglied, also beispielsweise im Fall der Netzphase R der Wandler 1 und das Multiplizierglied 4, nötig. Das Addierglied 7 entfällt, so dass in diesem Fall das Signal PR und das,Summensignal S übereinstimmen. Das Summensignal S ist dem Eingang des Quantisierers 8 zugeführt. Der Quantisierer 8 weist eingangsseitig einen steuerbaren Polaritätsuinschalter 9 für das Summensignal, einen nachgeschalteten Widerstand 10 und einen aus einem Verstärker 11 und einem der Verstärker überbrückenden Integrationskondensator 12 bestehenden Integrator 13 sowie ein nachgeschaltetes Grenzwertglied 14 auf, wobei der Ausgang 15 des Grenzwertgliedes 14 den Ausgang des Quantisierers 8 bildet. Der Ausgang 15 des Grenzwertgliedes 14 ist darüber hinaus mit dem Steuereingang 16 des Polaritätsumschalters 9 verbunden. Das Summensignal S wird in der einen Stellung des Palari- tätsumschalters 9 nach Wandlung in einen Strom i5 im Integrator 13 aufintegriert, bis das Ausgangssignal u13 des Integrators 13 den oberen Grenzwert des Grenzwertgliedes 14 erreicht. In diesem Augenblick tritt ein Signalwechsel am Ausgang 15 des Grenzwertgliedes 14 auf, durch den am Steuereingang 16 des Polaritätsumschalters 9 die Polarität des Summensignals S am Ausgang des Polaritätsumschalters geändert wird. Damit fliesst der Strom is am Eingang des Integrators 13 nunmehr in Gegenrichtung, so dass das Aúsgangssignal u13 nunmehr absinkt, bis der untere Grenzwert G2 des Grenzwertgliedes 14 erreicht ist, worauf ein erneuter Signalwechsel am Ausgang 15 erfolgt. Durch diesen erneuten Signalwechsel wird am Steuereingang 16 des Polaritätsumschalters die ursprüngliche Polarität wieder hergestellt. Das Signal u13 am Ausgang des Integrators 13 weist daher im wesentlichen Dreiecksform auf und bewegt sich zwischen dem oberen Grenzwert G1 und dem unteren Grenzwert G2. Am Ausgang des Quantisierers 8 ent steht somit ein Impulszug u14 mit leistungsproportionaler Frequenz. Dieser Impulszug u14 wird im Frequenzteiler 17 soweit untersetzt, dass über einen Schrittmotor 18 ein Rollenzählwerk 19 betätigt werden kann. Das Rollenzählwerk 19 zeigt die den drei Netzphasen R, S und T von einem Verbraucher entnommene elektrische Energie an. Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Impulsvervielfacherschaltung ist in Fig. 1 mit B bezeichnet. Die Impulsvervielfacherschaltung B weist die Eingangsklemmen 20 und 21 auf, wobei an ersterer das Ausgangssignal u13 des Integrators 13 und an letzterer das Ausgangsignal u14 des Grenzwertgliedes 14 ansteht. Die Impulsvervielfacherschaltung B enthält einen Spannungskomparator 22, an dessen einem Eingang 23 das an der Eingangsklemme 20 anstehende Signal u13 geführt ist. Der Ausgang 24 des Spannungskomparators 22 ist mit dem Zähleingang 25 eines Vor-Rückwärts-Zählers 26 verbunden Der Vor-Rückwärts Zähler 26 weist im Ausführungsbeispiel vier Binärausgänge QOX Q1, Q2 und Q3 mit den Wertigkeiten 2 , 21, 22 und 23 auf. Damit kann der Vor-Rückwärts-Zähler 26 maximal 16 Impulse zählen und in binärer Form an seinen Binärausgängen QO bis Q3 ausgeben. Die Binärausgänge Qo bis Q3 sind über ein an sich'bekanntes R/2R-Netzwerk mit dem anderen Eingang 27 des Spannungskomparators 22 verbunden. Hierbei ist der Binärausgang Q3 über den Widerstand 28 an den anderen Eingang 27 des Spannungskomparators 22 angeschlossen. Der Binärausgang Q2 ist über die Serienschaltung der Widerstände 29 und 30 an den anderen Eingang 27 angeschlossen. Der Binärausgang Q1 ist über die Serienschaltung der Widerstände 31 und 32 an den Verbindungspunkt 33 der Widerstände 29 und 30 angeschlossen. Der Binärausgang QO ist über die Serienschaltung der Widerstände 34 und 35 an den Verbindungspunkt 36 der Widerstände 31 und 32 angeschlossen. Dabei weisen die Widerstände 28, 29, 31 und 34 gleichen Widerstandswert auf, der doppelt so gross ist, wie der Widerstandswert der Widerstände 30, 32 und 35, die ebenfalls untereinander gleichgrosse Widerstandswerte aufweisen. Die Widerstände 28, 29, 31 und 34 können beispielsweise einen Widerstandswert von 200 kOhin besitzen, wohingegen die ltTiderstände 30, 32 und 35 einen Widerstandswert von 100 kOhin aufweisen. Durch dieses R2/R2-Netzwerk entsteht am anderen Eingang 27 ein analoges Spannungssignal un, dessen Wert stufenweise proportional zum Inhalt des Vor-Rückwärts-Zählers 26 ist. Durchläuft der Vor-Rückwärts-Zähler 26 die Zahlenwerte zwischen 0 bis 15 in zeitlicher Folge, dann nimmt die Spannung Un einen treppenförmigen Verlauf an. Der Vor-Rückwärts-Zähler 26 ist bezüglich seiner Zählrichtung über den Eingang V/R in dem Sinn steuerbar, dass - wenn das an diesem Steuereingang V/R geführte Signal u14 H-Pegel aufweist - der Vor-Rückwärts-Zähler 26 die an seinem Zähleingang 25 anstehenden Impulse aufwärts zählt und dass - wenn das Signal u14 L-Pegel aufweist - eine Abwärts- oder RUckwärtszählung stattfindet. Darüber hinaus weist der Vor-Rückwärts-Zähler 26 einen Setzeingang SZ auf. Tritt an diesen Setzeingang SZ ein geeigneter Impuls auf, dann wird der maximale Zählerstand von 15 am Vor-Rückwärts-Zähler 26 eingestellt, bei dem alle Binärausgänge QO bis Q3 H-Pegel aufweisen. Darüber hinaus weist der Vor-Rückwärts-Zähler 26 einen Rücksetzeingang R auf, durch den bei Eingang eines geeigneten Impulses der Zählerstand 0 und damit L-Pegel an allen Binärausgängen QO bis Q3 erzwungen wird. Zur Ableitung eines Setzimpulses ist der Setzeingang SZ über ein Differenzierglied 57 sowie ein Invertierglied 38 mit der Eingangsklemme 21 verbunden; Zur Gewinnung eines Rücksetzsignals ist der Rücksetzeingang R des Vor-Rückwärts Zählers 26 über ein Differenzierglied 39 ebenfalls mit der Eingangsklemme 21 verbunden. Damit werden sownhl das am Steuereingang V/R anstehende ZÅahlrichtunggsignal als auch das Setz- bzw. Rücksetzsignal aus dem Signal u14 abgeleitet. Die Ausgangsklemme der Impulsvervielfacherschaltung B ist mit dem Bezugszeichen 40 versehen und an den Ausgang 24 des Spannungskomparators 22 angeschlossen. Dieses Ausgangssignal up besteht aus einzelnen Impulsen, wobei zwischen jeweils zwei Signalen des Signals u14 jeweils 32 derartige Impulse auftreten. Damit ist gegen über dem Ausgangssignal u14 des Quantisierers 8 eine Verzweiunddreissigfachung der Frequenz erreicht. Der Vor-Rückwärts-Zähler 26 kann als C-MOS-Schaltkreis ausgeführt sein. In diesem Fall wird die positive und negative Versorgungsspannung + Uv und - Uv - wie in Fig. 1 gestrichelt eingezeichnet - über die Klemmen 41 und 42 zugeführt. Wenn das im wesentlichen Dreiecksform aufweisende Signal u13 symmetrisch zum Spannungs-Null- punkt zwischen einem positiven oberen Grenzwert G1 und einem betragsmässig gleichgrossen negativen unteren Grenzwert G2 schwankt, kann die erforderliche Verschiebung der Spannung un des R/2R-Netzwerks zu negativen Spannungen in einfacher Weise dadurch erfolgen, dass der Eingang 27 des Spannungskomparators 22 über einen Widerstand 43 mit der die negative Versorgungsspannung - UV führenden Klemme 42 verbunden ist und darüber hinaus der Verbindungspunkt 44 der Widerstände 34 und 35 über einen weiteren Widerstand 45 ebenfalls an die Klemme 42 angeschlossen ist. Dies ist in Fig. 1 gestrichelt eingezeichnet. Der Spannungskomparator 22 kann durch einen eingangsseitigen Operationsverstärker sowie eine nachgeschaltete Impulsformerschaltung realisiert sein, wobei die Impulsformerschaltung aus jedem, bei Gleichheit der Spannungen u13 und un am Eingang des Spannungskomparators 22 bzw. des eingangsseitigen Operationsverstärkers im Spannungskomparator 22 auftretenden Signalwechsel einen zum An steuern des Zähleingangs 25 des Vor-Rückwärts-Zählers 26 geeigneten Impuls herleitet. Das in Fig. 2 dargestellte Impulsdiagramm veranschaulicht die Wirkungsweise der Impulsvervielfacherschaltung B. Das am Ausgang 15 des Grenzwertgliedes 14 auftretende Signal u14 in Form eines Impulszuges aus Rechtecksignalen, dessen Frequenz der den drei Netzphasen R. S, T entnommenen Leistung proportional ist, ist in Zeile 3 der Fig. 2 dargestellt. In Zeile 1 der Fig. 2 ist das im wesentlichen Dreiecksform aufweisende Signal u13 am Ausgang des Integrators 13 dargestellt. Das Signal u13 bewegt sich zwischen den durch das Grenzwertglied 14 vorgegebenen Grenzwerten G1 und G2, wobei die zu den Zeitpunkten tO, t1 und t2 auftretende Extrema des Signals u13 natürlich zeitlich mit dem Signalwechsel des Signals u14 zusammenfallen. Aus der ansteigenden Flanke des Signals u14 wird im Zeitpunkt tO durch das Differenzierglied 39 ein Impuls il des am Rückstelleingang R des Vor-Rückwärts-Zählers 26 anstehenden Signals uR gewonnen, wodurch der Vor-Rückwärts-Zähler 26 auf den Wert 0 gesetzt wird. Dem Wert 0 des Vor-Rückwärts Zählers 26 entspricht der ausgangsseitige Spannungswert UO des vom R/R2-Netzwerks gelieferten Signals un am anderen Eingang des Spannungskomparators 22. Der Spannungs wert UO liegt um nu über dem dem unteren Grenzwert G2 entsprechenden Minlmum des Ausgangssignals u13 des Integrators 13. Sobald das ansteigende Signal u13 den Span nungswert UO erreicht, entsteht am Ausgang 24 des Spannungskomparators 22 der Impuls 1 des in Zeile 2 der Fig. 2 dargestellten Impulszuges up. Dieser Impuls 1 erscheint am Ausgang 40 der Impulsvervielfacherschaltung B und bewirkt gleichzeitig über den Zähleingang 25 des Vor-Rückwärts-Zählers 26 das Weiterschalten auf den Wert 1. Die vorerwähnte Spannungsdifferenz #u u entspricht der Höhe einer der untereinander sich um diese Spannungsdifferenz nu unterscheidenden Spannungsatufen des Signals un. ¯ Damit tritt am Binärausgang QO des Vor-Rückwärts Zählers 26 ein Signalwechsel von L-Pegel auf H-Pegel auf, woraus über das R/2R-Netzwerk das am Eingang 27 des Spannungskomparators 22 anstehende Signal un um den Wert Au auf den Spannungswert ul ange#hoben wird. Da das Signal u13 kontinuierlich ansteigt, wird dieses schliesslich auch den Wert u1 erreichen, worauf der Impuls 2 des Impulszuges up entsteht, das den Inhalt des Vor Rückwärts-Zählers 26 auf den Wert 2 erhöht. Dieser Wirkungsablauf wiederholt sich nun bis schliesslich der Vor Rückwärts-Zähler 26 einen Maximalinhalt von 15 erreicht, worauf das Signal un den Spannungswert u15 annimmt. Sobald das Signal u13 diesen Spannungswert u15 erreicht hat, setzt der dabei am Ausgang 24 des Spannungskomparators 22 entstehende nächste Impuls den Vor-Rückwärts Zähler 26 auf den Wert 0. Das Signal un fällt damit auf den Spannungswert UO zurück. Der Wert u15 liegt um tu/2 niedriger als das zum Zeitpunkt t1 auftretende Maximum des dreieckförmigen Signals u13. In diesem Zeitpunkt t1 wird aus der abfallenden Flanke des in Zeile 3, Fig. 2 dargestellten Signals u14 über das Invertierglied 38 und das Differenzierglied 37 ein Impuls i2 des am Setzeingang SZ des Vor-Rückwärts-Zählers 26 anstehenden Signalzuges U5 hergeleitet. Dadurch wird der Vor-Rückwärts Zähler 26 auf seinen Maximalwert von 15 gesetzt, was am Eingang 27 des Spannungskomparators 22 die erneute Anhebung des Signals un auf den Spannungswert u15 bewirkt. Da die Spannung des Signals u13 nunmehr abnimmt, tritt dann, wenn das Signal u13 den Spannungswert u15 erreicht, der mit 17 bezeichnete Impuls des Impulszuges up auf. Da das Signal u14 nach Erreichen des oberen Grenzwertes G1 auf L-Pegel abgefallen ist, ist nunmehr der Vor-Rückwärts Zähler 26 über den Zählrichtungseingang V/R auf "Abwärts zählung umgestellt. Damit bewirkt der Impuls 17 des Impulszuges up die Verringerung des Inhaltes des Vor Rückwärts-Zählers 26 auf den Wert 14. Dies zieht eine entsprechende Verringerung des Signals un nach sich. Dies setzt sich nun stufenweise fort, bis der Vor-Rück wärts-Zähler 26 wieder den Wert 0 aufweist. Durch den Impuls 32 des Impulszuges UP wird durch den nächsten am Zähleingang 25 des Vor-Rückwärts-Zählers 26 eingehenden Impuls dieser auf den Wert 15 "Hochgezählt". Aus der ansteigenden Flanke des Signals u14 wird nunmehr im Zeitpunkt t2 wiederum über das Differenzierglied 39 ein Impuls i3 des am Eingang R des Vor-Rückwärts-Zählers 26 anstehenden Signals UR erzeugt, wodurch der Vor-Rückw#rts-Zähler 26 auf den Wert 0 zurückgesetzt wird, worauf das Signal un wieder auf den Spannungspegel uO zurückfällt. Damit kann ein neuer Arbeitszyklus der Impulsvervielfacherschaltung 2 beginnen. Damit treten nunmehr durch die Wirkung der Impulsvervielfacherschaltung B in der Zeitspanne t2 - tO zwischen zwei Minima des Signals u13 32 Impulse des Impulszuges up am Ausgang 40 auf. Das bedeutet gegenüber dem einzigen Impuls u14 in dieser Zeitspanne t2 - tO eine Verzweiunddreissigfachung der leistungsproportionalen Frequenz. Durch Verwendung eines Vor-Rückwärts-Zählers mit grösserem oder kleinerem maximalen Speicherinhalt kann eine entsprechende Vergrösserung bzw. Verkleinerung der in diese Zeitspanne fallenden Impulszahl am Ausgang 40 der Impulsvervielfacherschaltung erreicht werden. 5 Patentansprüche 2 Figuren

Claims: Patentansprüche 1. Nach dem Kondensatorumladeverfahren arbeitender elektronischer Elektrizitätszähler zum Erfassen des Energieverbrauchs aus mindestens einer Phase eines elektrischen Netzes, bei dem der Phase ein Multiplizierglied zugeordnet ist, dem eingangsseitig strom- und spannungsproportionale Signale zugeführt sind und die leistungsproportionalen Ausgangssignale aller Multiplizierglieder zu einem Summensignal addiert sind, das einem aus einem Integrator und einem nachgeschalteten, einen oberen und einen unteren Grenzwert vorgebenden Grenzwertglied bestehenden Quantisierer zur Bildung eines Impulszuges mit leistungsproportionaler Frequenz zugeführt ist, wobei das Summensignal jeweils bei Erreichen eines Grenzwertes umgepolt wird, so dass das Ausgangssignal des Integrators ein zwischen den beiden Grenzwerten liegendes, im wesentlichen Dreiecksform aufweisendes Signal darstellt und wobei der Impulszug über einen Frequenzteiler ein Zählwerk für den Energieverbrauch speist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Impulsvervielfacherschaltung (B) vorgesehen ist, die einen Spannungskomparator(22) zum Vergleich des Ausgangssignals (u13) des Integrators (13) mit mehreren, zwischen den Grenzwerten (G1, G2) liegenden Schwellwertspannungen (ph), die untereinander bezüglich des Spannungspegels äquidistant (#u) sind, aufweist, wobei der Spannungskomparator (22) jeweils dann einen Ausgangsimpuls (1,2,... 32; up) liefert, wenn das Ausgangssignal (u13) des Integrators (13) eine der Schwellwertspannungen (uO, ul, u15) erreicht. 2. Elektrizitätszähler nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n et , dass die Impulsvervielfacherschaltung (B) einen Schwellwertspannungsgeber (26, 28-32, 34, 35) aufweist, der an den einen Vergleichseingang (25) des Spannungskomparators (22) angeschlossen ist, dessen anderer Vergleichseingang (23) mit aem ai¯-alS= gang (u13) des Integrators (13) verbunden ist, wobei jeweils bei Gleichheit der an den Vergleichs eingängen (23, 27) anstehenden Spannungen (u13, un?. durch den Schwellwertspannungsgeber (26 bis 32, 34, 35) die jeweils nächstfolgende SchwellwertspÅannung (uO, ul, u15) vorgegeben wird. 3. Elektrizitätszähler nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass als Schwellwertspannungsgeber ein zählrichtungsumschaltbarer Vor-Rückwärts Zähler (26) dient, dessen Zähleingang (25) mit dem Ausgang des Spannungskomparators (22) und dessen Binärausgänge (QO, Q1, Q2, Q3) über ein R/R2-Netzwerk (28 bis 32, 34, 35) mit dem einen Vergleichseingang (27) des Spannungskomparators (22) verbunden ist, wobei der Zählrichtungsumschalteingang (V/R) des Vor-Rückwärts Zählers (26) mit dem Ausgang (15) des Grenzwertgliedes (14) verbunden ist. 4. Elektrizitätszähler nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Vor-Rückwärts Zähler (26) jeweils dann, wenn das Ausgangssignal (u13) des Integrators (13) den unteren Grenzwert (G2) des Grenzwertgliedes (14) erreicht auf 0 zurückgesetzt wird und jeweils dann, wenn das Ausgangssignal (u13) des Integrators (13) den oberen Grenzwert (G1) des Grenzwertgliedes (14) erreicht, auf den höchsten Zählwert gesetzt wird. 5. Elektrizitätszähler nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Ausgang des Grenzwertgliedes (14) über ein Differenzierglied (39) mit dem Rücksetzeingang (R) und über ein Invertierglied (38) sowie ein nachgeschaltetes Differenzierglied (37) mit dem Setzeingang (SZ) des Vor-Rückwärts-Zählers (26) verbunden ist.

Inventors: SCHWENDTNER, MANFRED, DIPL.-ING., STEINMULLER, GUNTER, Steinmüller, Günter
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1982
Main classification: G01R21
IPC codes: G01R22, G01R21