ELECTRONIC ENERGY CONSUMPTION METER

Abstract: 1. Electronic energy consumption meter with a device for generating a voltage signal (Vu ) proportional to the user voltage, a first intermediate store (2) to which the voltage signal (Vu ) is fed, a device (4) for generating a voltage signal (Vi ) proportional to the user current, a second intermediate store (7) to which the voltage signal (Vi ) is fed, an analogue digital converter (A/D converter) (11) and a circuit (9) which feeds the sample values (Vu , Vi ) present at the output of the intermediate store (2, 7) with a given sampling frequency alternately to the A/D converter (11), which then sequentially feeds them in digitised form to a microprocessor (13) for further processing, wherein the device for generating a voltage signal (Vi ) proportional to the current use is a shunt resistance or shunt (3) between phase entry and exit, wherein the phase entry is connected with the first input of an operational amplifier (6) and has a measuring resistance (5) which is connected between the phase output and the second input of the operational amplifier (6) and that voltage signals (Vi ) proportional to the user current are taken off at the output of the operational amplifier (6), characterised in that the shunt resistance (3) and the measuring resistance (5) are coupled with one another thermally closely so that the measuring resistance (5) on temperature changes in percentage terms evenly as does the shunt resistance (3) and thus a temperature compensated voltage signal (Vi ) is provided at the output of the operational amplifier.

Description: Beschreibung Elektronischer Energieverbrauchszähler und Verfahren zur Messung der elektrischen Energie mit einem Energieverbrauchszähler Die Erfindung betrifft einen elektronischen Energieverbrauchszähler und ein Verfahren zur Messung elektrischer Energie mit einem Energieverbrauchszähler. Zähler für die Verrechnung elektrischer Energie sind in Haushalt und Industrie bisher vorwiegend in elektromechanischer Ausführung mit Ferrarisscheibe als Motor ausgeführt worden. Elektronische Zähler werden demgegen über bisher nur als Präzisionszähler verwendet, die nach dem Pulsfrequenz- (Mark and Space) arbeiten. Ausserdem sind analoge Multiplikationsverfahren bekannt, welche an der Kennlinie der Basis-Emitter-Strecke von Transistoren arbeiten. Hierzu wird verwiesen auf den Multiplizierer mit logarithmierenden Funktionsgeneratoren in Tietze/Schenk, 2. Auflage, Seite 288. Dieses letztgenannte Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass es bezüglich Langzeit- und Temperaturstabilität sehr schwer auf die erforderliche Genauigkeit in einem grösseren Messbereich zu bringen ist. Die bekannten Verfahren haben darüber hinaus den Nachteil, dass sie schaltungsmässig sehr aufwendig und damit kostspielig sind. Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen elektronischen Zähler und ein Verfahren zur Messung der verbrauchten elektrischen Energie der oben beschriebenen Art zu schaffen, mit dem die Verbrauchsenergie mit der erforderlichen Genaugigkeit und in einem grösseren Messbereich gemessen und der Schaltungsaufwand trotzdem so gering gehalten werden können, dass der elektronische Zähler sich für die Massenfabrikation eignet und damit auch als Haushaltszähler verwendet werden kann. Diese Aufgabe wird durch einen Zähler der oben beschriebenen Art gelöst, der aufweist: eine Einrichtung zur Erzeugung eines zur Verbraucherspannung proportionalen Spannungssignals, einen ersten Zwischenspeicher, dem das Spannungssignal zugeführt wird, eine Einrichtung zum Erzeugen eines zum Verbraucherstrom proportionalen Spannungssignals, einen zweiten Zwischenspeicher, dem das Spannungssignal zugeführt wird, einen Analog-Digital-Wandler (A/D-Wandler) und einen Schalter, der die am Ausgang der Zwischenspeicher anliegenden Abtastwerte mit einer vorbestimmten Abtastfrequenz abwechselnd dem A/D-Wandler zuführt, wobei die Spannungswerte in digitaler Form am Ausgang des A/D-Wandlers nacheinander in einer Form anliegen, in der sie von einem Mikroprozessor einzeln weiterverarbeitbar sind. Insbesondere ist dabei der A/D-Wandler mit einem Mikroprozessor verbunden, dem die von dem A/D-Wandler digitalisierten Spannungswerte zugeführt werden und der eine Multiplikationsschaltung zur Multiplikation der digitalen beiden Spannungswerte und eine Integrationsschaltung zur Integration des Ausgangssignals der Multi plikationsschaltung aufweist. Damit wird mit geringem Schaltungsaufwand ein Zähler geschaffen, der sich für die Massenfertigung und damit auch als Haushaltszähler eignet. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 7 beschrieben, die damit als Teil der Beschreibung eingeführt werden; und Vorteile dieser Ausführungsformen sind in der Beschreibung jeweils angegeben. Das erfindungsgemässe Verfahren zur Messung elektrischer Energie mit einem Energieverbrauchszähler ist dadurch gekennzeichnet, dass ein zur Verbraucherspannung proportionaler Spannungswert und ein zum Verbraucherstrom proportionaler Spannungswert ermittelt und gleichzeitig in jeweils einem Speicher zwischengespeichert werden, dass die zwischengespeicherten Spannungswerte über einen mit einer bestimmten Abtastfrequenz betätigten Schalter hintereinander von einem A/D-Wandler digitalisiert und unabhängig voneinander in einem Mikroprozessor gespeichert werden und dass die im Mikroprozessor gespeicherten digitalen Spannungswerte im Mikroprozessor in einer Multiplikationsschaltung multipliziert und dann in einer Integrationsschaltung integriert werden. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemässen Verfahrens sind in den Ansprüchen 8 bis 14 beschrieben, die damit als Teil der Beschreibung eingeführt werden und deren Vorteile in der Beschreibung angegeben sind. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild eines erfindungs gemässen Zählers und zur Erläuterung des erfindungsgemässen Verfahrens; Fig. 2 eine vergrösserte perspektivische Dar stellung der Anschlussklemmen sowie der Eingangsschaltung des erfindungsgemässen Zählers und Fig. 3 Ein Kurvenschaubild zur Verdeutlichung des Abtastprinzips anhand der Abtast werte von Strom, Spannung und momentaner Leistung. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Blockschaltbild ist ein Einphasenzähler auf der Phase L1 eines Drehstromnetzes Mit Null einer N angeschlossen dargestellt. Zwischen Nulleiter N und Phase L1 ist ein Spannungsteiler 1 geschaltet, an dem ein zur Verbraucherspannung proportionale Spannungssignal Vu abgenommen und einer ersten Abtast- und Halteschaltung (Sampl e-and-Hold-Schaltung; SJH-Schaltung) 2 zugeführt wird. Zwischen Phaseneingang und -ausgang ist ein Nebenwiderstand oder Shunt 3 geschaltet, der damit parallel zu einem Strommesskreis 4 liegt, in dem ein zum Verbraucherstrom proportionales Spannungssignal Vj ermittelt wird. Der Stromiesskreis 4 weist einen Messwiderstand 5 sowie einen Operationsverstärker 6 auf, dessen erster Eingang mit dem Phaseneingang und dessen zweiter Eingang mit dem Messwiderstand 5 verbunden ist. Das am Ausgang des Operationsverstärkers 6 anliegende, zum Verbraucherstrom proportionale Spannungssignal Vj wird einer zweiten Abtast- und Halteschaltung (S/H- Schaltung) 7 zugeführt. Der Shunt 3 und der Messwiderstand 5 im Strompfad sind aus gleichem Material, z.B. Kupfer, und thermisch da durch eng miteinander gekoppelt, dass der Messwiderstand 5 um den Shunt 3 herumgewickelt ist, wie es am besten aus Fig. 2 zu ersehen ist. Vorzugsweise ist dabei der Shunt 3 von einem Schrumpfschlauch umgeben, der den bifilar aufgewickelten Messwiderstand 5 auf dem Shunt 3 fixiert. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass sich der Messwiderstand 5 bei Temperaturänderungen prozentual gleich verändert wie der Shunt 3, so dass der Strommesskreis 4 ein temperaturkompensiertes Spannungssignal V. liefert, ohne dass aufwendige Konstruktionen oder teuere temperaturstabile Shuntmaterialien eingesetzt werden müssen. Vorzugsweise dient dabei als Shunt 3 der Verbindungssteg 8 zwischen Phaseneingang und -ausgang des Klemmblocks des Zählers. Dadurch dass sowohl der Spannungs- als auch der Strommesskreis eisenlos sind, ist der erfindungsgemässe Zähler gegenüber Gleichstromanteilen im Spannungs- und Strompfad unempfindlich, im Gegensatz zu den bekannten Ferrarizählern und Zählern mit Stromwandlern. Ausserdem gestattet das eisenlos und daher ohne Sättigungserscheinungen arbeitende, temperaturkompensierte Strommessverfahren mit einem Shunt auch eine Messung hoher Ströme, z.B. bis 90 A in einem Einphasenzähler, und dies einfach und kostengünstig, ohne dass Phasenfehler auftreten. Der Ausgang der beiden S/H-Schaltungen 2 und 7 ist über einen Schalter 9 abwechselnd mit einem programmierbaren Verstärker 10 und einem nachgeschalteten Analog Digital-Wandler (A/D-Wandler) 11 verbindbar, dessen Bezugsspannung von einer Bezugsspannungsquelle 12 geliefert wird. Der A/D-Wandler 11 ist mit einem Mikroprozessor 13 verbunden, der verschiedene Funktionsschaltungen beinhaltet und mit einer Anzeige 14 verbunden ist. Mit dem Bezugszeichen 15 ist eine Zeitreferenz und mit 16 ein netzausfallsicherer EAROM gekennzeichnet, d.h. ein elektrisch programmier-, lösch- und wiederprogrammierbarer Festwertspeicher. Ausserdem ist der Mikroprozessor noch mit den SiH-Schaltungen 2 und 7 sowie mit dem programmierten Verstärker 10 verbunden. Die im Blockschaltbild in Fig. 1 dargestellte Schaltung arbeitet wie folgt. Das mittels Spannungsteiler 1 ermittelte, zur Verbraucherspannung proportionale Spannungssignal V u und das mittels Strommesskreis 4 ermittelte, zum Verbraucherstrom proportionale Spannungssignal Vj werden in den SiH-Schaltungen 2 und 7 zwischengespeichert. Mittels des Schalters 9 werden die an dem Ausgang der S/H-Schaltungen 2 und 7 anliegenden Werte mit einer vorbestimmten Abtastfrequenz abgetastet. Das Abtastprinzip ergibt sich aus Fig. 3, die den Kurvenverlauf und die Abtastwerte von Spannung, Strom und Leistung zeigt. Danach wird die Abtastfrequenz so gewählt, dass mindestens zwei Abtastwerte pro Periode im Leistungsbereich, d.h. wenigstens vier Abtastwerte pro Netzperiode im Spannungs- und Strombereich verarbeitet werden. Die Abtastfrequenz wird ferner so gewählt, dass sie bei den möglichen Abweichungen der Netzfrequenz immer asynchron zum Netz bleibt, damit periodische Signale in der Grundfrequenz des Netzes mit beliebigen Kurvenformen in allen Phasenlagen genau abgetastet werden, was insbesondere für die Messung des Stromes wichtig ist. Die von den S/H-Schaltungen 2 und 7 gelieferten Abtastwerte werden über den programmierbaren Verstärker 9 von dem A/D-Wandler 11 nacheinander digitalisiert und unabhängig voneinander im Mikroprozessor 13 abgespei chert. Dadurch ist es möglich, dass je nach Wahl der Software vom Mikroprozessor 13 die Wirk- und/oder Blindleistung ausgewertet und angezeigt werden kann. Die im Mikroprozessor 13 gespeicherten digitalen Spannungswerte Vud und Vjd werden im Mikroprozessor 13 in einer Multiplikationsschaltung multipliziert und dann in einer Integrationsschaltung integriert, so dass damit die verbrauchte momentane Leistung erhalten wird und diese beispielsweise in der Anzeige 14 angezeigt werden kann. Dadurch dass die Spannungswerte Vud und Vid unabhängig voneinander im Mikroprozessor 13 gespeichert werden, ist es auch möglich, etwaige Strom- oder Spannungsoffsetfehler dadurch im Mikroprozessor 13 zu beseitigen, dass laufend über Sekunden bis Minuten der Mittelwert der digitalen Spannungsabtastwerte Vud und Vjd gebildet und sich daraus ergebende Nullpunktsverschiebungen jedem Abtastwert im korrigierenden Sinne hinzuaddiert oder subtrahiert werden, bevor die Abtastwerte der Multiplikationsschaltung im Mikroprozessor 13 zugeführt werden. Eine Eichung des Zählers wird dadurch vorgenommen, dass vorab eine Eichmessung mit einem Präzisionszähler durchgeführt, der Eichfaktor einmalig für jedes Gerät individuell ermittelt und in dem EAROM 16 der Eichfaktor abgespeichert wird, mit dem die Messwerte des Zählers dann im Mikroprozessor multipliziert werden. Dadurch entfallen sämtliche analogen Trimmoperationen in der Messschaltung, wie sie bei den bekannten Zählern erforderlich sind, was für die Zuverlässigkeit und rationelle Fertigung von hoher Wichtigkeit ist. Da die Eichung des Zählers durch eine Korrekturoperation im Mikroprozessor erfolgt, sind die Anforderungen an die analogen Schaltungsteile (Linearität des A/D Wandlers und des programmierbaren Verstärkers, der Spannungs- und Zeitreferenz) nur noch bezüglich relativer Genauigkeit, Langzeit- und Temperaturstabilität hoch, bezüglich absoluter Genauigkeit können jedoch Toleranzen akzeptiert werden, welche mit Halbleiterschaltungen als On-Chip-Lösungen erreicht werden können. Die Möglichkeit der Halbleiterintegration des Messkreises eröffnet damit den Weg zur rationellen und zukunftsgerichteten Fertigung voll elektronischer Zähler. Vorzugsweise erfolgt die Analog-Digital-Wandlung des zum Yerbrauchstrom proportionalen Spannungswerts Vi in zwei Schritten. Im ersten Schritt wird der programmierbarer Verstärker 2 auf die kleinste Verstärkung (Verstärkungsfaktor 1) eingestellt und mit dem A/D-Wand ler wird die Grössenordnung der Amplitude des Spannungswerts grob festgestellt. Im zweiten Schritt wird aufgrund der ersten Messung im programmierbaren Verstärker einer der Verstärkungstaktoren 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128 angewählt und zwar so, dass der nachfolgende A/D-Wandler möglichst voll ausgesteuert wird. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass eine gleichbleibende prozentuale Genauigkeit der Messwerte über den gesamten Amplitudenbereich von über 1 : 100 des A/D-Wandlers gewährleistet ist. Damit ist es möglich, sowohl einen geringen als auch einen grossen Verbrauch genau anzuzeigen. Mit der Analog-Digital-Wandlung des zum Verbrau cherstrom proportionalen Spannungswerts V. in zwei Schritten wird damit eine gleichbleibende relative Genauigkeit über einen grossen Messbereich erreicht, was den an einen Elektrizitätszähler gestellten Anfor derungen entspricht. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens wird der Wert der jeweils ermittelten verbrauchten Energie ebenfalls im EAROM gespeichert. Dies erlaubt es, die Ablesung des Zählerstands und evtl. weiterer Angaben wie Überschreitung der tariflich vereinbarten maximal zulässigen momentanen Leistung usw. nicht nur über die Anzeige vor Ort vorzunehmen, sondern auch über zwei Drahtleitungen, Telefonmodems oder Zweiweg-Rundsteuersysteme an einen entfernten Ort oder an das Elektrizätswerk direkt zurückzumelden. Dadurch können viele Probleme im Zusammenhang mit der Zählerablesung wesentlich verbessert werden. Eine Abwesenheit der Bewohner bei der Ablesung stört nicht mehr. Eine genaue und fehlerfreie, da automatische Zählerablesung ist ebenso möglich wie eine Signalisierung von unerlaubten Manipulationen am Zählgerät. Durch die unabhängige Messung von Strom und Spannung sowie der unabhängigen Speicherung der dazu proportionalen Spannungswerte kann auch die Überschreitung von Spitzenwerten in Strom, Blind- oder Wirkleistung nach Bedarf signalisiert oder tariflich entsprechend gezählt werden. Bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens sind pro Phase jeweils zwei Abtast- und Halteschaltungen vorgesehen und es wird die in allen drei Phasen verbrauchte Energie gemessen. Um die Phasenspannungen und -ströme auf das Potential der Mess- und Auswerteschaltung zu bringen, müssen diese in bekannter Weise transformatorisch gekoppelt werden. Damit erhält man auf einfache Weise einen Drei-Phasenzähler, bei dem sich zusätzlich die interessante Möglichkeit bietet, die einzelnen Phasenströme auf Abruf hin anzuzeigen, wenn es darum geht, in einer Installation die Gleichverteilung der Lasten auf die drei Phasen zu überprüfen oder anzupassen. Wie bereits aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, sind durch die Tatsache, dass die zum Verbraucherstrom bzw. zur Verbraucherspannung proportionalen Spannungswerte in digitaler Form am Ausgang des AD-Wandlers nacheinander in einer Form anliegen, in der sie von einem Mikroprozessor einzeln weiterverarbeitbar sind, vielfältige Auswertungsmöglichkeiten durch den Mikroprozessor geschaffen worden. Nachfolgend wird die Auswertung der Abtastwerte von Strom und Spannung am Beispiel eines Zwei-Tarifzählers für Wirkleistung dargestellt: EMI10.1 <tb> Digitalisterte <SEP> Abtastwerte <SEP> vom <SEP> 1/#Wandler <tb> Abtastwerte <SEP> der <SEP> Spannung, <SEP> 8 <SEP> Bit <SEP> Abtastwerte <SEP> des <SEP> Stromes, <SEP> 11 <SEP> Bit <tb> <SEP> : :Aittelvertbildung <SEP> <SEP> für <SEP> <SEP> Mittelvertbildung <SEP> <SEP> #ur <tb> <SEP> Offsetkorrektur <SEP> Offsetkorrektur <SEP> <tb> Addition <SEP> der <SEP> Offsetkorrektur <SEP> zu <SEP> Addition <SEP> der <SEP> Offsetkorrektur <SEP> zu <SEP> den <tb> den <SEP> Abtastwerten <SEP> der <SEP> Spannung <SEP> <SEP> Abtastwerten <SEP> des <SEP> Stromes <tb> Multiplikation <SEP> der <SEP> Spannungs- <SEP> und <SEP> Strom- <SEP> Bildung <SEP> des <SEP> absoluten <SEP> Betrages <tb> Abtastwerte, <SEP> <SEP> U <SEP> <SEP> x <SEP> I <SEP> der <SEP> Stromabtastgerte <SEP> <tb> Multiplikation <SEP> der <SEP> Energieinkremente <SEP> <SEP> mit <SEP> <SEP> Bildung <SEP> des <SEP> linearen <SEP> Mittel- <SEP> <tb> dem <SEP> Eichfaktor, <SEP> k <SEP> x <SEP> #E <SEP> Bildung <SEP> des <SEP> linearen <SEP> Mittel- <tb> <SEP> wertes <tb> Integration <SEP> der <SEP> Energieinkremente <SEP> und <tb> Ausgabe <SEP> Ton <SEP> positiven <SEP> oder <SEP> negativen <tb> Zählimpulsen <SEP> <SEP> je <SEP> Wh <SEP> (Wattstunde) <SEP> <tb> Unterdri!ckting <SEP> <SEP> negativer <SEP> Zählimpulse <SEP> zur <tb> Sperrung <SEP> des <SEP> Zählers <SEP> bei <SEP> Rückspeisung <SEP> <tb> von <SEP> Energie <SEP> ins <SEP> Netz <SEP> <tb> Unterdrückung <SEP> der <SEP> Zählimpulse, <SEP> <SEP> wenn <SEP> minimaler <SEP> linearer <SEP> Mittelwert <SEP> des <tb> Stroses <SEP> (Ansprechstrom) <SEP> <SEP> unterschritten <SEP> wird <tb> Tarifsteuernng: <SEP> <SEP> Zuordnung <SEP> der <SEP> Zählimpulse <SEP> <SEP> zum <SEP> entsprechenden <SEP> Zählregister <SEP> <tb> Zählregister <SEP> 1 <SEP> <SEP> fur <SEP> <SEP> Zählregister <SEP> 2 <SEP> fur <SEP> <tb> Hochtarif <SEP> <SEP> Niedertarif <SEP> <tb>

Claims: Patentansprüche 1. Elektronischer Energieverbrauchszähler, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (1) zur Erzeugung eines zur Verbraucherspannung proportionalen Spannungssignals (Vu), einen ersten Zwischenspeicher (2), dem das Spannungssignal (Vu) zugeführt wird, eine Einrichtung (4) zum Erzeugen eines zum Verbraucherstrom proportionalen Spannungssignals (V ), einen zweiten Zwischenspeicher (7), dem das Spannungssignal (Vj) zugeführt wird, einen Analog-Digital-Wandler (A/D-Wandler) (11) und einen Schalter (9), der die am Ausgang der Zwischenspeicher (2, 7) anliegenden Abtastwerte (Vu, Vj) mit einer vorbestimmten Abtastfrequenz abwechselnd dem A/D-Wandler (11) zuführt, wobei die Spannungswerte (Vu, Vj) in digitaler Form am Ausgang des A/D-Wandlers (11) nacheinander in einer Form anliegen, in der sie von einem Mikroprozessor (13) einzeln weiterverarbeitbar sind. 2. Zähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Ausgang des A/D-Wandlers (11) ein Mikroprozessor (13) verbunden ist, dem die von dem A/D Wandler (11) digitalisierten Spannungswerte (sud, Vid zugeführt werden und der eine Multiplikationsschaltung zur Multiplikation der digitalen beiden Spannungswerte (9ud Vid) und eine Integrationsschaltung zur Integration des Ausgangssignals der Multiplikationsschaltung aufweist und/oder die Einrichtung zur Erzeugung eines zur Verbraucherspannung proportionalen Spannungssignals (Vu) ein Spannungsteiler (1) ist und/oder die Einrichtung zur Erzeugung eines zum Verbraucherstrom proportionalen Spannungssignals (Vj) einen zum Strommesskreis (4) parallel geschalteten Nebenwiderstand oder Shunt (3) zwischen Phaseneingang und -ausgang, wobei der Phaseneingang mit dem ersten Eingang eines Operationsverstärkers (6) verbunden ist, und einen Messwiderstand (5) aufweist, der zwischen dem Phasenausgang und dem zweiten Eingang des Operationsverstärkers (6) geschaltet ist. 3. Zähler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebenwiderstand (3) und der Messwiderstand (5) thermisch eng miteinander gekoppelt sind und dass der Nebenwiderstand (3) und der Messwiderstand (5) aus gleichem Material sind. 4. Zähler nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwiderstand (5) um den Nebenwiderstand (3) herumgewickelt sowie bifilar als isolierter Draht auf dem Nebenwiderstand (3) aufgewickelt und durch einen umfassenden Schrumpfschlauch darauf fixiert ist. 5. Zähler nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebenwiderstand (3) vom Verbindungssteg zwischen dem Phaseneingang und -ausgang im Klemmblock des Zählers gebildet wird. 6. Zähler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenspeicher von Abtast- und Halteschaltungen (S/H-Schaltungen) (2, 7) gebildet werden und die Spannungssignale (Vu, Vj) gleichzeitig in den jeweiligen S/H-Schaltungen (2, 7) gespeichert und anschliessend durch Betätigung des Schalters (9) nacheinander durch den A/D-Wandler (11) digitalisiert werden. 7. Zähler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Schalter (9) und dem A/D-Wandler (11) ein programmierbarer Verstärker (10) geschaltet ist, der mit dem Mikroprozessor (13) verbunden und hinsichtlich des Verstärkungsfaktors so veränderbar ist, dass der A/D-Wandler (11) auch bei veränderten Spannungswerten (Vj) voll ausgesteuert ist und dass die Feststellung des Spannungswerts (Vj) in zwei Schritten erfolgt, wobei im ersten Schritt der programmierbarer Verstärker (10) auf einen Verstärkungsfaktor 1 und im zweiten Schritt auf ein Vielfaches dieses Verstärkungsfaktors so einstellbar ist, dass der gesamte Amplitudenbereich des A/D-Wandlers (11) ausnutzbar ist. 8. Verfahren zur Messung elektrischer Energie mit einem Energieverbrauchszähler, dadurch gekennzeichnet, dass ein zur Verbraucherspannung proportionaler Spannungswert (Vu) und ein zum Verbraucherstrom proportiona ler Spannungswert (Vj) ermittelt und gleichzeitig in jeweils einem Speicher zwischengespeichert werden, dass die zwischengespeicherten Spannungswerte (Vu, V. über einen mit einer bestimmten Abtastfrequenz betätigten Schalter hintereinander von einem A/D-Wandler digitalisiert und unabhängig voneinander in einem Mikroprozessor gespeichert werden und dass die im Mikroprozessor gespeicherten digitalen Span nungswerte (sud, # Vjd) im Mikroprozessor in einer Multi- plikationsschaltung multipliziert und dann in einer Integrationsschaltung integriert werden. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Verbraucherspannung proportionale Spannungswert (Vu) von einem Spannungsteiler abgenommen wird, dass parallel zum Messkreis für den Verbraucherstrom ein Nebenwiderstand angeordnet wird, dass der Verbraucherstrom mittels eines Operationsverstärkers in den dazu proportionalen Spannungswert (Vi) umgewandelt wird und dass beide Spannungswerte (Vu, Vj) in Abtast- und Halteschaltungen zwischengespeichert werden und dass die Abtastfrequenz der Abtast- und Halteschaltungen mindestens viermal so gross wie die Netzfrequenz und asynchron dazu gewählt wird. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die A/D-Wandlung des zum Verbraucherstrom proportio nalen Spannungswerts (Vi) in zwei Schritten vollzogen wird, wobei im ersten Schritt ein zwischen dem Schalter und dem A/D-Wandler geschalteter programmierbarer Ver stärker auf den kleinsten Verstärkungsfaktor einge stellt und mit dem A/D-Wandler damit die Grössenordnung des Spannungswerts (V ) grob eingestellt wird und wobei im zweiten Schritt der Verstärkungsfaktor des program mierbaren Verstärkers so eingestellt wird, dass der nachfolgende A/D-Wandler voll ausgesteuert wird. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Offsetspannungen der Spannungswerte (Vu, Vi) dadurch kompensiert werden, dass der Mikroprozessor eine Schaltung zur Mittelwertbildung der digitalisierten Spannungswerte (sud, Vjd) aufweist und die im Mikroprozessor gespeicherten digitalen Spannungswerte entsprechend dem Ergebnis der Mittelwertbildung korrigiert werden. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Eichung des Zählers dadurch erfolgt, dass vorab eine Eichmessung mit einem Präzisionszähler durchgeführt, der Eichfaktor ermittelt und in einem EAROM (Festwertspeicher) der Eichfaktor abgespeichert wird, mit dem die Messwerte des Zählers dann im Mikroprozessor multipliziert werden und dass der Wert der jeweils ermittelten verbrauchten Energie ebenfalls im EAROM gespeichert wird. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie auf einer, zwei oder drei Phasen gemessen wird und dass pro Phase jeweils zwei Abtast- und Halteschaltungen vorgesehen und die in jeder Phase gemessene Energie im Mikroprozessor zusammengezählt wird. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieverbrauchszähler neben der Wirkleistung durch Auswertung der Strom- und Spannungs-Abtastwerte auch die Scheinleistung und/oder aus Wirk- und Scheinleistung auch die Blindleisstung der Netzlast berechnen, anzeigen und integrieren kann.

Inventors: BRUCKNER, MARKUS, MOSCH, RALPH, Brückner, Markus, Mösch, Ralph
Applicants: FR. SAUTER AG FABRIK ELEKTR. APPARATE
Application year: 1985
Main classification: G01R21
IPC codes: G01R21