DE2739709A1

DE2739709A1 - Elektronischer wattstundenzaehler

Info

Publication number: DE2739709A1
Application number: DE19772739709
Authority: DE
Inventors: Haruo Takahashi
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1976-09-09
Filing date: 1977-09-02
Publication date: 1978-03-16
Also published as: GB1551542A; US4165485A; DE2739709C2; JPS5333183A

Description

Die Erfindung betrifft einen elektronischen Wattstundenzähler mit einer Zähleinrichtung zum Zählen der Impulse, die der zu messenden Stromleistung proportional sind.
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Anstelle der älteren Wattstundenzähler vom Induktionstyp oder mit Ferraris-Meßwerk werden neuerdings elektronische Wattstundenzähler mehr und mehr verwendet. Ein elektronischer Wattstundenzähler ist "Metering, Apparatus and Tariffs for Electricity Supply" (Konferenzveröffentlichung, Nr. 92, Sept.1972, Seiten 329 bis 334) beschrieben. Der in dieser Veröffentlichung beschriebene Wattstundenzähler weist eine Leistungsmeßschaltung auf, die zwei Schaltkreise mit quadratischer Kennlinie enthält. Jeder der Schaltkreise mit quadratischer Kennlinie besteht aus mehreren in Reihe geschalteten Dioden und weist eine nicht lineare Spannungs- Stromstärke Kennlinie in Durchlaßrichtung auf, die etwa der graphischen Darstellung einer Exponentialfunktion ähnelt. Mit geeigneten Anschlüssen dieser Dioden sind abgezweigte Widerstände verbunden, so daß mit Hilfe dieser abgezweigten Widerstände der Spannungsabfall dieser Dioden in Durchlaßrichtung sequentiell aufaddiert werden kann.

Einer der beiden Schaltkreise mit quadratischer Kennlinie der genannten Konstruktion wird mit einer Spannung gespeist, die der Summe aus Spannung und Stromstärke der zu messenden Leistung proportional ist, der andere Schaltkreis wird mit einer Spannung gespeist, die der Differenz zwischen der Spannung

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und Stromstärke der zu messenden Leistung proportional ist. Die Stromstärken der Ausgangssignale dieser Schaltkreise mit quadratischer Kennlinie werden einer Differenzschaltung zugeführt, wobei der Differenzstrom, welcher der zu messenden Leistung proportional ist, als Ausgangssignal der Leistungsmeßschaltung entnommen wird. Der erwähnte Differenzstrom wird in Impulse umgewandelt, die dem Differenzstrom proportional sind und die mittels eines Zählers gezählt werden. Das Ausgangssignal des Zählers wird einer Anzeigeeinrichtung zugeleitet, wodurch eine Anzeige der akkumulierten Leistung möglich gemacht wird.

Bei einem Wattstundenzähler ist es absolut notwendig, daß der akkumulierte Wert auch bei Netzausfall nicht gelöscht wird. Zu diesem Zweck besteht die Zähleinrichtung, welche die Impulse zählt, die proportional zur zu messenden Leistung erzeugt werden, aus Elementen, die den Inhalt der Zähleinrichtung bewahren, auch wenn es zu einem Netzausfall kommen sollte. Eine typische Zähleinrichtung, welche diese Anforderung erfüllt, enthält ein mechanisches Zählsystem. Es wird jedoch ebenfalls erwogen, N-stellige Dezimalzähler zu verwenden, die permanente bzw. leistungslose Halbleiterelemente wie beispielsweise MNOS (Metall-Nitrid-Oxid-Halbleiter) Transistoren aufweisen.

Ein bekannter Wattstundenzähler ist so aufgebaut, daß die Frequenz des Impulssignals von einer Leistungsmeßschältung mittels eines Frequenzteilers so unterteilt wird, daß das Gewicht des Einzelimpulses ge-

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steigert wird und die Ausgangsimpulse des Frequenzteilers dem niedrigsten Stellenwert-Zählglied einer Zähleinrichtung zugeführt werden, um die Impulse zu zählen. Die Hauptschwierigkeit eines Wattstundenzählers des beschriebenen Typus ist die, daß die Impulse, die gerade dem Frequenzteilungsschritt im Frequenzteiler unterworfen sind, während eines Netzausfalls gelöscht werden, so daß es unmöglich gemacht wird, den Leistungsverbrauch exakt festzustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektronischen Wattstundenzähler zu schaffen, mit welchem die Leistung exakt meßbar ist und bei dem auch während eines Netzausfalls keine, von der Leistungsmeßschaltung vor Netzausfall gezählten Impulse, die der Verbrauchten Leistung proportional sind, gelöscht werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen elektronischen Wattstundenzähler gelöst, der einen N-stelligen Dezimalzähler aus permanenten bzw. leistungslosen Halbleiterelementen aufweist, weiterhin eine Leistungsmeßschaltung, welche Impulse erzeugt, die der zu messenden Leistung proportional sind und eine Anzeigeeinrichtung, wobei die von der Leistungsmeßschaltung erzeugten Impulse dem niedrigsten Stellenwert-Zählglied des Dezimalzählers zugeführt werden, wenigstens eines der niedrigen Stellenwert-Zählglieder des DezimalZählers als Frequenzteiler fungiert, und daß die höheren Stellenwert-Zählglieder des DezimalZählers, die

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höher als die vorher erwähnten niedrigsten Stellenwert-Zählglieder liegen, mit entsprechenden Anzeigeeinheiten einer Anzeigeeinrichtung verbunden sind, um den Inhalt der höheren Stellenwert-Zählglieder optisch sichtbar zu machen.

Nachfolgend sind Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung beispielsweise beschrieben. Darin zeigen:
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Fig. 1 ein Blockschaltbild eines elektronischen Wattstundenzählers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 ein Blockschaltbild des Zählers, des

Dekodierers und der Anzeigeeinrichtung, die alle Bestandteile des elektronischen Wattstundenzählers nach Fig. 1 sind,

Fig. 3 ein Blockschaltbild der Zähleinrichtung,

des Dekodierers und der Anzeigeeinrichtung, die Bestandteil eines elektronischen Wattstundenzählers einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind, und

Fig. 4 ein Blockschaltbild eines elektronischen

Wattstundenzählers, der gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung in Kaskade geschaltete Zähler aufweist.

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Die Leistungsmeßschaltung 11 gemäß Fig.1 besteht aus einem Watt-Ampere Umformer 12 und einem Ampere-Frequenz Umformer 13. Gemäß der Veröffentlichung "Metering, Apparatus and Tariffs for Electricity Supply" (Konferenzveröffentlichung, Nr. 92, Sept.1972, Seiten 329 bis 334) besteht der Watt-Ampere Umformer 12 aus zwei Schaltungen mit quadratischer Kennlinie und einer Zweiweg-Gleichrichterschaltung und dient dazu, die zu messende Stromleistung in einen zu dieser Leistung proportionalen Strom zu verwandeln. Der Ampere-Frequenz Umformer 13 erzeugt ein Impulssignal, dessen Impulszahl dem Ausgangsstrom des Watt-Ampere Umformers 12 proportional ist. Daraus ergibt sich, daß die Impulszahl des vom Ampere-Frequenz Umformer erzeugten Impulssignals der zu messenden Stromleistung proportional ist.

Der Ausgang der Leistungsmeßschaltung 11, d.h. der Ausgang des Ampere-Frequenz Umformers 13 ist mit einer Zähleinrichtung 15 über einen Rauschsperrkreis 14 verbunden. Die Zähleinrichtung 15 weist einen N-stelligen Dezimalzähler auf, der aus permanenten Halbleiterelementen besteht. Der Ausgang der Zähleinrichtung 15 ist mit einer Anzeigeeinrichtung 17 verbunden, bestehend beispielsweise aus Licht aussendenden Dioden über einen Dekodierer 16 für binär verschlüsselte Dezimalen in sieben Segmente.

Die permanente bzw. leistungslose Zähleinrichtung stellt ein Merkmal des erfindungsgemäßen elektronischen WattstundenZählers dar. Wie sich aus Fig.2 ergibt, weist die Zähleinrichtung 15 eine Zahl von N,"6"

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bei der gezeigten Ausführungsform, dezimaler Zählglieder 15a, 15b, 15c, 15d, 15e und 15f auf, die sechs aufeinanderfolgenden Stellenwerten entsprechen und wirkt als ein sechsstelliger Dezimalzähler. Die von dem Ampere-Frequenz Umformer 13 erzeugten Impulse werden dem niedrigsten Stellenwert-Zählglied 15a des sechsstelligen Dezimalzählers über einen Rauschsperrkreis 14 zugeleitet. Wie sich aus der Zeichnung ergibt, sind die Ausgänge der höheren Stellenwert-Zählglieder 15c, 15d, 15e, und 15f mit entsprechenden Dekodierungsschaltungen 16a, 16b, 16c und 16d des Dekodierers für binär verschlüsselte Dezimalen in sieben Segmente verbunden. Die Ausgänge dieser Dekodierungsschaltungen sind weiterhin mit 7-Segment Anzeigeeinheiten 17a, 17b, 17c und 17d der Anzeigeeinrichtung 17 verbunden.

Wie vorstehend beschrieben, wird der Inhalt der Stellenwert-Zählglieder 15c, 15d, 15e und 15f

der Zähleinrichtung 15 für die Stellenwerte 1o² bis 1o über den Dekodierer 16 für binär verschlüsselte Dezimalen in 7 Segmente an die Anzeigeeinrichtung weitergegeben. Andererseits wird der Inhalt der Stellenwert-Zählglieder 15a und 15b der Stellenwerte

1o° und 1o der Anzeigeeinrichtung nicht zugeführt.

Diese niedrigsten Stellenwert-Zählglieder 15a und 15b erfüllen statt dessen die Funktion eines Frequenzteilers.

Es sei angenommen, daß die Leistungsmeßschaltung 11 Impulse mit einer Geschwindigkeit von 1oo Impulsen für lkwh gemessener Stromleistung erzeugt. Die solcherart erzeugten Impulse werden dem niedrigsten

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Stellenwert-Zählglied 15a des sechsstelligen Dezimalzählers 15 zugeführt. Jedes Mal, wenn das niedrigste Stellenwert-Zählglied 15a für den Stellenwert 1o° 1o Impulse zählt, wird dem unmittelbar benachbarten Stellenwert-Zählglied 15b für den Stellenwert 1o ein Ubertragungssignal zugeleitet.

Ein Ubertragungssignal wird ähnlich auch dem Stellen-

2 wert-Zählglied 15c für den Stellenwert 1o jedes Mal dann zugeführt, wenn das Stellenwert-Zählglied 15b 1 ο Impulse zählt, die von dem niedrigsten Stellenwert-Zählglied 15a übertragen wurden. Daraus ergibt sich, daß die Frequenz der von der Leistungsmeßschaltung 11 erzeugten Impulse von den Stellenwert-Zählgliedern 15a und 15b in 1/1ootel unterteilt wird und der Frequenz-geteilte Impuls von dem

2 Stellenwert-Zählglied 15c für den Stellenwert 1o gezählt wird. Da die Leistungsmeßschaltung 11 die Impulse mit einer Geschwindigkeit von 1oo Impulsen pro kwh erzeugt, zählt das Stellenwert-Zählglied 15c in Einheiten von einer kwh. Entsprechend zählen die Stellenwert-Zählglieder 15d, 15e und 15f in Einheiten von 1o kwh, 1oo kwh , 1ooo kwh. Der Inhalt dieser Stellenwert-Zählglieder 15c und 15f wird über den Dekodierer 16 für binär verschlüsselte Dezimalen in 7 Segmente an die entsprechenden Anzeigeeinheiten 17a bis 17d der Anzeigeeinrichtung weitergegeben.

Wie detailliert beschrieben wurde, weist der elektronische Wattstundenzähler gemäß der Erfindung einen N-stelligen Dezimalzähler auf, der aus permanenten bzw. leistungslosen Halbleiterelementen

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besteht. Die von der Leistungsmeßschaltung 11 erzeugten Impulse werden dem niedrigsten Stellenwert-Zählglied des N-stelligen Dezimalzählers zugeführt, wobei eine Zahl von η der niedrigsten Stellenwert-Zählglieder (n<N) als Frequenzteiler wirken, und der Inhalt der Stellenwert-Zählglieder der Stellenwerte über dem η-ten Stellenwert wird an eine Anzeigeeinrichtung weitergegeben. Der so aufgebaute Wattstundenzähler ist insofern vorteilhaft, da der Inhalt der η niedrigsten Stellenwert-Zählglieder, die als Frequenzteiler wirken, bei einem Netzausfall nicht gelöscht wird. Entsprechend kann die Berechnung zu jeder Zeit exakt ausgeführt werden. Ein zusätzlicher Vorteil besteht darin, daß die Zähleinrichtung keinerlei mechanische Abnutzung aufweist, die bei einem mechanischen Zähler nicht zu vermeiden ist, dies führt zu einer verlängerten Lebensdauer des Wattstundenzählers.

Bei der beschriebenen Ausführungsform weist die Zähleinrichtung einen sechsstelligen Dezimalzähler auf, wobei die zwei niedrigsten Stellenwert-Zählglieder als Frequenzteiler wirken und die verbleibenden vier Stellenwert-Zählglieder mit der Anzeigeeinrichtung verbunden sind. Die erfindungsgemäße Zähleinrichtung ist jedoch nicht auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise kann mit ebenso gutem Erfolg ein 8-stelliger Dezimalzähler verwendet werden, wobei die zwei niedrigsten Stellenwert-Zählglieder als Frequenz-

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teiler wirken, die Stellenwert-Zählglieder der mittleren vier Stellenwerte mit einer Anzeigeeinrichtung verbunden sind und die zwei höchsten Stellenwert-Zählglieder ungenutzt bleiben. Die Anzahl der Stellen der Zähleinrichtung kann je nach Bedarf beliebig ausgewählt werden.

Es ist erfindungsgemäß möglich, das bei der beschriebenen Ausführungsform verwendete statische Anzeigesystem durch ein dynamisches Anzeigesystem zu ersetzen, wie es in Fig.3 gezeigt ist. Nach Fig.3 weist die Zähleinrichtung 18 einen 6-stelligen Dezimalzähler auf, der in der Lage ist, eine dynamische Ausgangsfunktion zu liefern nämlich ein Ausgangssignal zu erzeugen, das den Stellenwert bezeichnet. Wie in der Zeichnung gezeigt, ist der Ausgang der Zähleinrichtung 18 über einen Dekodierer 19 mit der Anzeigeeinrichtung 17 verhunden.

Bei der Ausführungsform nach Fig.2 wird nur ein N-stelliger Dezimalzähler verwendet. Es ist jedoch auch möglich, einen N-stelligen Dezimalzähler zu verwenden, der aus zwei 4-stelligen Dezimalzählern besteht, die in Kaskade geschaltet sind,.wie in Fig.4 gezeigt. In diesem Fall wird ein Übertragungssignal vom Ausgangsanschluß des Zählers 15A an den Eingangsanschluß eines Zählers 15B weitergeleitet.

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Leerseite

Claims

PATKNTANWALTK DR. KADOK & DK. KLUNKKK

K 11 975/7b

Tokyo Shibaura Electric Co.Ltd. Kawasaki-shi, Japan

Elektronischer Wattstundenzähler

Patentansprüche

_v 1.) Elektronischer Wattstundenzähler, dadurch gekenn ze ichnet, daß er eine Leistungsmeßschaltung (11) aufweist, welche die Stromleistung mißt und zur Stromleistung proportionale Impulse erzeugt, weiterhin eine Zähleinrichtung (15),welche die von der Leistungsmeßschaltung (11) erzeugten Impulse zählt und eine Anzeigeeinrichtung (17), die den Inhalt der Zähleinrichtung (15) sichtbar wiedergibt, wobei die Zähleinrichtung (15) einen N-stelligen Dezimalzähler aufweist, der aus aufeinanderfolgenden Zählgliedern (15a bis 15f) aus permanenten bzw. leistungslosen Halbleiterelementen besteht und die von der Leistungsmeßschaltung (11) erzeugten Impulse dem niedrigsten Stellenwert Zählglied (15a) des N-stelligen Dezimal Zählers zugeführt werden und eine Zahl von η der niedrigsten Stellenwert-Zählglieder als Frequenzteiler wirken und daß beliebige auf die niedrigsten Stellenwert-Zählglieder, einschließlich des den niedrigsten Stellenwert-Zählgliedern(15a und 15b)benachbarten

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Zählgliedes(1 5c),mit den entsprechenden Anzeigeeinheiten (17a bis 17b) der Anzeigeeinrichtungi 1 7) für eine sichtbare Wiedergabe des Inhalts der gewählten Zählglieder verbunden sind.
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2. Elektronischer Wattstundenzähler nach Anspruch 1, dadurch gekennze ichnet, daß der N-stellige Dezimalzähler einen Zähler aufweist, der eine statische Ausgangsfunktion liefert.
3. Elektronischer Wattstundenzähler nach Anspruch 1, dadurch gekennze ichnet, daß der N-stellige Dezimalzähler einen Zähler aufweist, der eine dynamische Ausgangsfunktion liefert.
4. Elektronischer Wattstundenzähler nach Anspruch 1, dadurch gekennze ichnet, daß der N-stellige Dezimalzähler aus wenigstens zwei individuellen Zählern besteht, die in Kaskadenschaltung miteinander verbunden sind.

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