УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
Полезная модель относится к элеюроизмернтельной технике и может быть использована для измерения электрической энергии и мощности в сетях переменного и постоянного тока.
Известно устройство для измерения электрической энергии, содержащее входные преобразователи тока и напряжения, перемножитель, управляемый инвертор, интегратор, комнаратор, логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ III. Недостатками устройства являются неработоспособность при изменении направления средней мощности нагрузки, а также узкий диапазон ее изменения с гарантированной величиной относительной погрещности измерения.
Известен счетчик электрической энергии для раздельного измерения потоков энергии в обоих направлениях /2/, содержащий аналоговый перемножитель, интегратор, преобразователь напряжения в частоту и детектор направления энергии. Недостатком этого устройства является низкая точность и сложность.
Известен также многофазный счетчик электрической энергии /3/, содержащий входные клеммы напряжения, входные клеммы тока, перемножитель, управляемый инвертор, интегратор, компаратор нулевого уровня, фильтр низких частот, логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ШШ, компаратор, блок обработки информации. Это устройство позволяет измерять электрическую энергию в многофазных цепях переменного тока в соответствии с различными встречаемыми в практике алгоритмами учета ее направления (знака): раздельное измерение потоков электрической энергии обоих направлений по сети (например, для межсистемного учета), измерение среднего потока электрической энергии для потребителей с возможной ее рекуперацией и, наконец, измерение модуля прошедшей через измеряемую цепь электрической энергии для потребителей, у которых отсутствует возможность ее рекуперации. Недостатками устройства
G 01 R 11/00 G 01 R 21/06 V также являются сложность и некорректность работы при малых уровнях трехфазной активной мощности в измеряемой цепи. Наиболее близким по технической сущности является преобразователь мощности в частоту /4/, содержащий формирователь модуля тока и формирователь модуля напряжения, входы которых соединены соответственно с входными клеммами тока и напряжения, перемножитель, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам формирователя модуля тока и формирователя модуля напряжения, а выход соединен с первым входом управляемого инвертора, выход которого подключен к входу интегратора, компаратор и формирователь знака мощности, причем вторые выходы первого и второго формирователей модуля подключены соответственно к первым и вторым входами первого логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с первым входом второго логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу третьего логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а выход соединен с вторым входом управляемого инвертора, вход компаратора соединен с выходом интегратора, а его выход подключен к первому входу третьего логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, к второму входу которого подключен выход формирователя знака мощности. В этом устройстве за счет образуемых формирователем знака мощности аналогового и логического сигналов, соответствующих величине и направлению (знаку) активной мощности, обеспечивается преобразование в частоту импульсного сигнала, пропорциональную модулю средней (активной) мощности в измеряемой цепи при любом из двух ее возможных направлений. Недостатком данного устройства является некорректность работы при малых уровнях активной (средней) мощности. Поскольку знак активной мощности в устройстве определяется по полярности соответствующего ей аналогового сигнала, то указанная некорректность может происходить как при малых уровнях мгновенной мощности (малых амплитудах одного или обоих входных сигналов), так и при высоких - при угле сдвига фаз между током и напряжением, близком к 90 или 270 градусам (низким значением cos f). В первом случае причинами
некорректной работы являются аддитивная погрешность канала формирования аналогового сигнала, пропорционального активной (средней) мощности, и неидеальность компаратора (конечная чувствительность, смещение нуля или наличие гистерезиса), приводящие к неправильному изменению знака обратной связи в канале преобразования мощности в частоту и прекращению его работы. При применении данного преобразователя в счетчиках электроэнергии это может стать причиной ограничения чувствительности. Во втором случае наличие значительной переменной составляющей в выходном сигнале фильтра низких частот при упомянутых выше требованиях к компаратору (высокая чувствительность и отсутствие гистерезиса) приводит к дребезгу сигнала обратной связи в канале преобразования мощности в частоту и также нарушает его работу. Обе указанные причины принуждают применять в формирователе знака мощности инерционный фильтр низких частот с большим коэффициентом подавления на частоте входных сигналов и увеличивать его коэффициент передачи по постоянному току, фактически исключая возможность использования аналогового выходного сигнала формирователя знака мощности, пропорционального активной (средней) мощности, как информационного. В то же время и предельное увеличение коэффициента передачи формирователя знака мощности (применение вместо сглаживающего фильтра интегратора) не устраняет наличие мертвой зоны при угле сдвига фаз между током и напряжением, близком к 90 или 270 градусам (малым значением cos f). Другим недостатком рассматриваемого устройства является повышенная сложность, поскольку из-за одноквадрантности используемого в нем перемножителя в формирователе знака мощности вынужденно применяется средство для получения знакопеременного результата произведения (мгновенной мощности) - второй унравляемый инвертор.
Основной задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, являются расширение динамического диапазона корректного измерения активной электрической энергии при различных направлениях. Кроме того, ставится также задача упрощения устройства.
Поставленная задача решается тем, что в устройство для измерения электрической энергии, содержащее формирователь модуля тока и формирователь модуля напряжения, входы которых соединены соответственно с входной клеммой сигнала тока и входной клеммой сигнала напряжения, неремножитель, первый и второй входы которого подключены к первым выходам соответственно формирователя модуля тока и формирователя модуля напряжения, а выход соединен с первым входом управляемого инвертора, вторые выходы формирователя модуля тока и формирователя модуля напряжения подключены соответственно к первым и вторым входам первого логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, интегратор, вход которого соединен с выходом управляемого инвертора, а выход подключен к входу компаратора, второй логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами второго и третьего логических элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а выход подключен к второму входу управляемого инвертора, формирователь знака мощности, выход которого соединен с первым входом третьего логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу компаратора, введен блок обработки информации, причем вход формирователя знака мощности соединен с выходом первого логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход компаратора подключен к первому входу блока обработки информации, второй вход которого соединен с выходом формирователя знака мощности.
Используемый в предлагаемом устройстве формирователь знака мощности содержит дифференциальный транзисторный каскад с активной нагрузкой и токовым выходом, логический элемент НЕ и интегрирующий конденсатор, причем цервый вход дифференциального усилителя является входом формирователя знака мощности и через логический элемент НЕ соединен со вторым входом дифференциального усилителя, первый вывод интегрирующего конденсатора подключен к шине нулевого потенциала, второй его вывод соединен с выходом дифференциального усилителя и является выходом формирователя знака мощности.
За счет указанной совокупности отличительных признаков, а именно, новых связей формирователя знака мощности с другими элементами устройства расширяется динамический диапазон корректного измерения активной электрической энергии для двух возможных направлений и различных алгоритмах их учета, а также достигается упрощение устройства.
Определение знака активной мощности, соответствующей входным сигналам тока и напряжения, производится по выходному сигналу первого логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, уровень которого не зависит ни от уровней входных сигналов тока и напряжения, ни от уровня сигнала мгновенной мощности на выходе перемножителя, то есть одинаково успещно для всего диапазона изменения мгновенной мощности, соответствующей входным сигналам тока и напряжения. Предлагаемое использование в качестве формирователя знака мощности дифференциального транзисторного каскада с активной нагрузкой и токовым вьЕсодом, благодаря токовому характеру его выходного сигнала и при надлежащем выборе величины емкости интегрирующего конденсатора, соответствующей частоте входных сигналов тока и напряжения, позволяют обеспечить высокую разрешающую способность определения знака активной мощности при угле сдвига фаз между током и напряжением, близком к 90 или 270 градусам. Кроме того, в сравнении с известными устройствами, в формирователе знака мощности исключается сложный в реализации канал формирования аналогового сигнала, пропорционального активной мощности и служащего для определения ее знака. Новые, не используемые в известном устройстве, связи формирователя знака мощности в предлагаемом устройстве позволяют упростить его реализацию.
Предлагаемое устройство может быть использовано и как преобразователь мощности в частоту, работоспособный при любых ее знаках, и как счетчик электрической энергии с различным алгоритмом учета ее направления, одинаково успещно работающих при низких уровнях активной мощности в измеряемой цепи независимо от угла сдвига фаз между током и напряжением (cos f).
На фиг.1 представлена функциональная схема устройства для измерения электрической энергии.
На фиг.2 показана схема реализации формирователя знака мощности.
На фиг.З показана функциональная схема возможной реализации блока обработки информации для раздельного измерения потоков электрической энергии обоих направлений.
На фиг.4 показана функциональная схема возможной реализации блока обработки информации для измерения среднего потока электрической энергии для потребителей с возможной ее рекуперацией.
На фиг.З показана функциональная схема возможной реализации блока обработки информации для измерения модуля электрической энергии, прошедшей через измеряемую цепь.
Устройство для измерения электрической энергии (см.фиг.1) содержит формирователь 1 модуля тока и формирователь 2 модуля напряжения, входы которых являются соответствующими входными клеммами преобразователя, первые выходы подключены к входам перемножителя 3, а вторые выходы соединены соответственно с первым и вторым входами первого логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4. Выход перемножителя 3 соединен с первым входом управляемого инвертора 5, выход которого подключен входу интегратора 6. Выход интегратора 6 соединен с входом компаратора 7. Выход первого логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4 подключен к входу формирователя знака мощности 8 и первому входу второго логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИJШ 9, второй вход которого соединен с выходом третьего логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10, а выход нодключен к второму входу управляемого инвертора 5. Выход компаратора 7 подключен к первому входу третьего логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10, и первому входу блока обработки информации 11. Выход формирователя знака мощности 8 соединен с вторым входом третьего логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИJШ 10 и вторым входом блока обработки информации 11.
Формирователь знака мощности 8, используемый в предлагаемом устройстве, содержит (см. фиг.2) дифференциальный транзисторный каскад с активной нагрузкой и токовым выходом 12, первый вход которого, а также соединенный с ним вход логического элемента НЕ 13 служат входом формирователя знака мощности. Выход логического элемента НЕ 13 соединен с вторым входом дифференциального транзисторного каскада с активной нагрузкой и токовым выходом 12. Выходом формирователя знака мощности 8 служат выход дифференциального транзисторного каскада с активной нагрузкой и токовым выходом 12, к которому подключен первый вывод интегрирующего конденсатора 14, вторым выводом соединенный с шиной нулевого потенциала 15. В дифференциальном транзисторном каскаде с активной нагрузкой и токовым выходом 12 на фиг.2 обозначены дифференциальный транзисторный каскад 16, схема токового зеркала 17 и источник тока 18.
Блок обработки информации для раздельного измерения потоков электрической энергии обоих направлений (см. фиг.З) содержит первый 19 и второй 20 счетчики импульсов, подключенные своими входами к соответствующим выходам демультиплексора 21, управляющий вход которого является первым входом блока обработки информации, а сигнальный вход - вторым его входом. Выходы первого 19 и второго 20 счетчиков импульсов соединены с входами соответственно первого 22 и второго 23 отсчетных устройств. Блок обработки информации 5 для измерения среднего потока электрической энергии обоих направлений (см. фиг.4) содержит реверсивный счетчик 24, выход которого соединен с входом отсчетного устройства 25. Вход управления направления счета и счетный вход реверсивного счетчика 24 являются соответственно первым и вторым входами блока обработки информации. Блок обработки информации 5 для измерения модуля прошедщей через измеряемую цепь электрической энергии (см. фиг.5) содержит счетчик импульсов 26, соединенный своим выходом с входом отсчетного устройства 27. При этом вход счетчика импульсов 26 является вторым входом блока обработки информации, первый вход которого при этом не используется.
Предлагаемое устройство для измерения электрической энергии работает следующим образом. Оно содержит четырехквадрантную схему перемножения, построенную на основе перемножителя 3, работающего с сигналами одной полярности (см. фиг.1). Формирователи модуля 1 и 2 из входных двухполярных сигналов тока I и напряжения U соответственно формируют компоненты модуля |1| и |U| и знака sgnl и sgnU. Модульные компоненты подаются на входы перемножителя 3, выходной сигнал которого |S| пропорционален произведению их мгновенных значений. Знаковые компоненты sgnl и sgnU являются двоичными переменными, изменяющими свое значение при изменении полярности соответствующих входных сигналов. Они поступают на входы первого логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4, реализующего операцию сложения логических входных переменных по модулю 2, так, что его выходной двоичный сигнал sgnS определяет знак результата произведения - мгновенной мощности S. Формирователь знака мощности 8 из выходного сигнала sgnS первого логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ  4 формирует сигнал, характеризующий знак средней (активной) мощности, соответствующей входным сигналам тока или напряжения. Управляемый инвертор 5, как и в известном устройстве /4/, имеет два значения коэффициента передачи подаваемого на его первый вход сигнала, одно из которых соответствует режиму повторения, а второе - режиму инвертирования входного сигнала, в зависимости от значения дискретного сигнала на его втором входе. Поэтому мгновенное значение сигнала на выходе первого управляемого инвертора 5 пропорционально произведению мгновенных значений выходных сигналов формирователей модуля 1 и 2, полярность же его соответствует или инверсна знаковой компоненте произведения sgnS (выходной сигнал первого логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ РЦШ 5), подаваемой на первый вход второго логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9, в зависимости от управляющего сигнала на втором входе этого элемента. При мощности в измеряемой цепи, отличной от нуля, в зависимости от полярности выходного сигнала управляемого инвертора 5 напряжение на выходе интегратора 6 увеличивается или уменьшается и определяет одно из двух возможных состояний
компаратора 7, имеющего гистерезисную характеристику. Значение выходного сигнала этого элемента, устанавливающееся при увеличении напряжения на выходе интегратора 6 и достижении его величины верхнего порога, сохраняется после этого, как при больших значениях этого напряжения, так и при его уменьшении вплоть до нижнего порога, когда состояние компаратора 7 принимает свое второе значение. В свою очередь, второе состояние сохраняется после этого, как при значениях напряжения на выходе интегратора 6, меньших нижнего порога , так и при больших, но не превышающих верхнего порога срабатывания. Состояние первого управляемого инвертора 5 и компаратора 7 согласуются через второй и третий логические элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ И.ЛИ 9 и 10 таким образом, чтобы для какого-либо одного из двух возможных направлений средней мощности в измеряемой цепи при достижении напряжения на интеграторе 6 верхнего порога срабатывания компаратора 7 его изменившийся выходной сигнал переключает состояние управляемого инвертора 5, что приводит к уменьшению напряжения на интеграторе 6. Постоянная интегрирования интегратора 6 выбирается такой, чтобы при максимальном уровне нагрузки время изменения напряжения на его выходе на величину, равную разности верхнего и нижнего порогов срабатывания компаратора 7 с гистерезисом (ширина петли гистерезиса) было больше времени изменения направления измеряемой мгновенной мошности. В частном случае измерения энергии в сети переменного тока это время достаточно выбрать большим периода основной (первой) гармоники. При соблюдении указанных условий и неизменном направлении средней мощности в измеряемой сети отрицательная обратная связь, осуществляемая соединением через второй 9 и третий 10 логические элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ выхода компаратора 7 и управляющего входа управляемого инвертора 5, обеспечивает поддержание напряжения на выходе интегратора 6 внутри диапазона, ограниченного верхним и нижним порогами срабатывании компаратора 7 (ширины петли гистерезиса). При этом средняя частота импульсного сигнала на его выходе Fp пропорциональна мощности, протекающей в измеряемой цепи. Указанный параметр в сети переменного тока характеризует активную мощность, то есть учитывает и коэффициент мощности.
При изменении направления средней мощности в измеряемой цепи указанное условие нарушается. Для обеспечения работоспособности преобразователя в этом случае используется изменившийся выходной сигнал формирователя знака мошпости 8, который переводит третий логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10 в режим инвертирования выходного сигнала компаратора 7, поступаюп ;его на вход второго логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9, и обеспечивает тем самым выполнение условия отрицательности обратной связи преобразования в частоту при любом направлении активной мощности. При этом средняя частота импульсов Fp на частотном выходе преобразователя пропорциональна мощности в измеряемой цепи и не ЗЕЮИСИТ от ее направления. Выходной импульсный сигнал Fp компаратора 7 и выходной сигнал SP формирователя знака мощности 8 поступают на вход блока обработки информации 11, который осуществляет накопление, хранение и отображение количества накопленных импульсов, характеризующего измеренную электрическую энергию. При этом предлагаемое устройство позволяет производить измерение энергии в соответствии с различными встречаемыми в практике алгоритмами учета ее направления (знака): раздельное измерение потоков электрической энергии обоих направлений по сети, измерение среднего потока электрической энергии для потребителей с возможной ее рекуперацией и, наконец, измерение модуля прошедшей через измеряемую цепь электрической энергии для потребителей, у которых отсутствует возможность ее рекуперации. Реализация этих алгоритмов при наличии указанных выше логических сигналов Fp и Sp хотя и требует некоторого различия в выполнении блока обработки информации 11, но форма выполнения последнего не влияет на результат решения основной решаемой задачи и потому не относится к числу существенных признаков.
В случае раздельного учета энергии разного направления блок обработки информации 11 содержит (см.фиг.З) два счетчика импульсов 19 и 20, импульсный выходной сигнал преобразователя напряжения в частоту F через демультиплексор 21, управляемый знаковым сигналом Sp, поступает на счетные входы первого 19 или второго 20 счетчиков импульсов, содержимое которых отображается
соответственно первым 22 и вторым 23 отсчетными устройствами и характеризует многофазную активную мощность прямого и обратного направления. Для потребителей с возможной рекуперацией   электрической энергии в блоке обработки информации 11 используется (см.фиг.4) реверсивный счетчик 24, направление счета импульсных сигналов F которого управляется знаковым сигналом SP, а содержимое реверсивного счетчика 24 отображается отсчетным устройством 25 и характеризует разницу между потребленной и возвращенной в сеть электрической энергией. В третьем, наиболее распространенном случае, когда у потребителей отсутствует возможность рекуперации электрической энергии, целесообразно, чтобы счетчик производил измерение ее модуля, что позволяет затруднить хищение электрической энергии при намеренном изменении ее направления. В этом случае блок обработки информации 11 содержит (см.фиг.5) только счетчик импульсов 26 и отсчетное устройство 27, характеризующее потребленную активную энергию. Очевидно, что возможно также построение блока обработки информации, совмещающего все три перечисленные функции, при условии введения переключения режима работы.
Формирователь знака мощности 8 из дискретного выходного сигнала первого логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4, соответствующего знаку мгновенной мощности sgnS, формирует сигнал, характеризующий знак средней (активной) мощности. При близкой к синусоидальной форме входных сигналов устройства относительная по отношению к периоду длительность импульсов на выходе первого логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ И.ПИ 4 пропорциональна углу сдвига фаз между током и напряжением. Определение знака средней (активной) мощности производится путем сравнения длительностей нулевого и единичного значения импульсов на выходе первого логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. Для этого дифференциальный транзисторный каскад 16, который может быть выполнен как на биполярных, так и полевых транзисторах /5/, используется в режиме большого дифференциального входного сигнала. Этот режим задается логическим элементом НЕ 13, обеспечивающим парафазность входных сигналов дифференциального транзисторного каскада и, соответственно.
разность напряжений между его входными зажимами не менее общепринятого логического уровня. В этом случае и при использовании активной нагрузки в виде токового зеркала 17 такой каскад обеспечивает равные по величине и противоположные по направлению токи на выходе для двух возможных значений входного сигнала. При фазовом угле между синусоидальными входными сигналами тока и напряжения, отличном от 90 или 270 градусов, результат интегрирования выходного тока на интегрирующем конденсаторе 14 близок к одному из уровней питающего напряжения и характеризует знак активной мощности. При этом емкость интегрирующего конденсатора выбирается исходя из уровня выходного тока дифференциального транзисторного каскада с активной нагрузкой 16, частоты входных сигналов тока и напряжения и допустимых уровней логического нуля и единицы. Логический элемент НЕ 13 может и не использоваться при наличии у первого логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ШШ парафазного выхода.
В качестве формирователей модуля 1 и 2 с двумя выходными сигналами аналоговым и дискретным, являющимися соответственно модульной и знаковой компонентами входного двухполярного сигнала, возможно использование широко известных активных схем вычисления абсолютных значений или двухполупериодных выпрямителей типа идеальный диод, основанных на включении детектирующих элементов (диодов или транзисторов) в цепь обратной связи операционных усилителей /6/. Выходной сигнал такой схемы соответствует модульной компоненте знакопеременного входного сигнала. Скачкообразное изменение выходного напряжения операционного усилителя при изменении полярности входного сигнала с перепадом, превышающим 1 В, позволяет использовать его как двоичный сигнал, однозначно соответствующий знаковой компоненте. В сравнении с возможным определением знака входных сигналов с помощью компараторов, как это реализовано в устройстве-прототипе, такая реализация является предпочтительной, поскольку позволяет повысить точность и уменьшить аппаратурные затраты, особенно в случае токового характера входных сигналов преобразователя.
Для правильной работы устройства необходимо наличие гистерезиса передаточной характеристики преобразования у компаратора 7. Другое используемое в литературе название таких элементов - регенераторный компаратор, реализуемый на одном или двух компараторах с обязательным введением элементов с положительной обратной связью 111. Хорошо известными являются и методы стабилизации порогов срабатывания и ширины петли гистерезиса.
Источники информации:
1.Устройство для измерения электрической энергии. Пат. Великобритании N 2197083 М1СИ G 01 R 21/06 опубл. 11.05.88.
2.Электросчетчик электронной системы. Пат. США N 4475081, МКИ G01R 11/32, опубл.02.10.84.
3.Способ измерения электрической энергии в многофазных сетях с зап ;итой от хищений и устройство для его осуществления (их варианты). Пат. РФ N 2094809,опубл. 27.10.97.
4.Преобразователь мощности в частоту (его варианты). Патент РФ N 2057349, опубл. 27.03.96.
5.Соклоф С. Аналоговые интегральные схемы: Пер. с англ. - М.: Мир, 1988, с.264-271.
6.В.Л.Шило Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре, М., Советское радио, 1979 г., с. 183 - 188).
7.А.Г.Алексенко, Е.А.Коломбет, Г.И.Стародуб Применение прецизионных аналоговых микросхем, М., Радио и связь, 1985, с. 180.
УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
Полезная модель относится к электроизмерительной технике и предназначена для измерения электрической энергии и мощности в сетях переменного и постоянного тока.
В полезной модели решается задача расширения динамического диапазона корректного измерения активной электрической энергии при различных алгоритмах учета ее направления.
Устройство содержит формирователи модуля тока 1 и модуля напряжения 2, на первом и втором выходах которых формируются компоненты модуля и знака входных сигналов тока и напряжения. Модульные компоненты перемножаются одноквадрантным перемножителем 3, а из знаковых компонент с помощью первого логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4 формируется сигнал знака мгновенной мошности sgnS. На выходе управляемого инвертора 5 происходит восстановление знака произведения мгновенных значений входных сигналов. Интегратор 6 производит непрерывное интегрирование мгновенной мощности, причем изменение его выходного сигнала ограничивается шириной петли гистерезиса компаратора 7, определяющего состояние управляемого инвертора 5 через третий и второй логические элементы 10 и 9 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. Частота импульсного сигнала на выходе компаратора 7 пропорциональна активной мощности в измеряемой цепи. При изменении знака активной мощности преобразование не нарушается, поскольку определяющий ее полярность формирователь знака мощности 8 через второй логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9 инвертирует сигнал обратной связи. Блок обработки информации 11 производит подсчет импульсов и индикацию результата в виде активной энергии с учетом ее направления.
Формирователь знака мощности выполнен на дифференциальном транзисторном каскаде с активной нагрузкой и токовым выходом, логическом элементе ПЕ, обеспечивающим режим большого дифференциального сигнала и интегрирующем конденсаторе, подключенном между выходом дифференциального транзисторного каскада и шиной нулевого потенциала.