JPS6151266B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6151266B2 JPS6151266B2 JP52053286A JP5328677A JPS6151266B2 JP S6151266 B2 JPS6151266 B2 JP S6151266B2 JP 52053286 A JP52053286 A JP 52053286A JP 5328677 A JP5328677 A JP 5328677A JP S6151266 B2 JPS6151266 B2 JP S6151266B2
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- Japan
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- square
- difference
- biparabolic
- multiplier
- sum
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R21/00—Arrangements for measuring electric power or power factor
- G01R21/10—Arrangements for measuring electric power or power factor by using square-law characteristics of circuit elements, e.g. diodes, to measure power absorbed by loads of known impedance
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R21/00—Arrangements for measuring electric power or power factor
- G01R21/133—Arrangements for measuring electric power or power factor by using digital technique
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
- G06G—ANALOGUE COMPUTERS
- G06G7/00—Devices in which the computing operation is performed by varying electric or magnetic quantities
- G06G7/12—Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers specially adapted therefor
- G06G7/16—Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers specially adapted therefor for multiplication or division
- G06G7/164—Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers specially adapted therefor for multiplication or division using means for evaluating powers, e.g. quarter square multiplier
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- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は電気エネルギーあるいは出力測定の
ための二放物線掛算器に関する。
ための二放物線掛算器に関する。
静的な手段で電気エネルギーあるいは出力を測
定するための多くの方法が知られている。このた
め必要な電圧と電流の積は数式 （ｕ＋ｉ）２−（ｕ−ｉ）２＝4ui を用いた二放物線掛算器を利用してつくられる。
ここでｕは電圧の瞬時値を、ｉは電流の瞬時値を
意味する。変数ｕとｉの和と差の二乗を形成する
ために多角形線により必要な二乗特性を近似した
二乗特性素子の利用することができる。また半導
体素子の二乗特性を近似的に利用することも知ら
れている。さらに二乗特性素子として熱変換器と
実効値変換器を利用することができる。
定するための多くの方法が知られている。このた
め必要な電圧と電流の積は数式 （ｕ＋ｉ）２−（ｕ−ｉ）２＝4ui を用いた二放物線掛算器を利用してつくられる。
ここでｕは電圧の瞬時値を、ｉは電流の瞬時値を
意味する。変数ｕとｉの和と差の二乗を形成する
ために多角形線により必要な二乗特性を近似した
二乗特性素子の利用することができる。また半導
体素子の二乗特性を近似的に利用することも知ら
れている。さらに二乗特性素子として熱変換器と
実効値変換器を利用することができる。
この二放物線による方法は二つの値の差から掛
け算結果が形成されるという点で根本的な欠点が
ある。例えば電源電圧が有限の値を有し負荷電流
が０ならば二放物線掛算器は差u2−u2＝０を形成
する。しかし両方の二乗特性素子の放物線関数は
実際上同一ではないので大きな測定誤差が生じ
る。
け算結果が形成されるという点で根本的な欠点が
ある。例えば電源電圧が有限の値を有し負荷電流
が０ならば二放物線掛算器は差u2−u2＝０を形成
する。しかし両方の二乗特性素子の放物線関数は
実際上同一ではないので大きな測定誤差が生じ
る。
また二乗特性素子を一つだけ用いた放物線掛算
器も知られており、この二乗特性素子には、ダイ
オード回路を用いて変数の和と差、詳しくは電源
電圧の正の半波期間の和と負の半波期間の差がそ
れぞれ交互に印加される。この場合ダイオード回
路のダイオードにおける電圧降下は、顕著な測定
誤差の原因となりうる。特にダイオードの非対称
は零点誤差を引き起こす。さらにまた電源電圧と
電源電流における高調波は正しく測定されない。
器も知られており、この二乗特性素子には、ダイ
オード回路を用いて変数の和と差、詳しくは電源
電圧の正の半波期間の和と負の半波期間の差がそ
れぞれ交互に印加される。この場合ダイオード回
路のダイオードにおける電圧降下は、顕著な測定
誤差の原因となりうる。特にダイオードの非対称
は零点誤差を引き起こす。さらにまた電源電圧と
電源電流における高調波は正しく測定されない。
本発明はこれら欠点を克服するもので、零点誤
差を有しない二放物線掛算器を提供することを目
的とする。
差を有しない二放物線掛算器を提供することを目
的とする。
次に本発明の二つの実施例を添付図面を参照し
て詳細に説明する。
て詳細に説明する。
第１図において１は変流器を示し、その一次巻
線には負荷電流が流れ、また、その二次巻線は
リード線２，３を介して二乗特性素子５′と５″の
入力４′と４″に接続される。入力４′と４″は抵抗
６′と６″を介して電源電圧Ｕに接続される。二乗
特性素子５′と５″の出力７′と７″はリード線８，
９を介して減算器１２の入力１０，１１に接続さ
れる。リード線２，３には極性切換スイツチ１３
が、リード線８，９には極性切換スイツチ１４が
接続される。たとえばCMOS−アナログ・スイツ
チから構成されるこの極性切換スイツチは、クロ
ツク発生器１５により制御される。クロツク発生
器１５はクロツク周波数ｆtと同じ長さの半サイ
クルＴaとＴbを有する対称な矩形パルス列を発生
する。
線には負荷電流が流れ、また、その二次巻線は
リード線２，３を介して二乗特性素子５′と５″の
入力４′と４″に接続される。入力４′と４″は抵抗
６′と６″を介して電源電圧Ｕに接続される。二乗
特性素子５′と５″の出力７′と７″はリード線８，
９を介して減算器１２の入力１０，１１に接続さ
れる。リード線２，３には極性切換スイツチ１３
が、リード線８，９には極性切換スイツチ１４が
接続される。たとえばCMOS−アナログ・スイツ
チから構成されるこの極性切換スイツチは、クロ
ツク発生器１５により制御される。クロツク発生
器１５はクロツク周波数ｆtと同じ長さの半サイ
クルＴaとＴbを有する対称な矩形パルス列を発生
する。
変流器１と抵抗６′と６″は加算器と減算器を構
成する。
成する。
半サイクルＴa間では、二乗特性素子５′の入力
４′における入力電流Ｉe1と二乗特性素子５″の入
力４″における入力電流Ｉe2に対してそれぞれ Ｉe1a＝Ｉu＋Ｉi Ｉe2a＝Ｉu−Ｉi が成り立つ。ただしＩuは抵抗６′または６″にお
ける電流をＩiは変流器１の二次巻線における電
流を意味する。
４′における入力電流Ｉe1と二乗特性素子５″の入
力４″における入力電流Ｉe2に対してそれぞれ Ｉe1a＝Ｉu＋Ｉi Ｉe2a＝Ｉu−Ｉi が成り立つ。ただしＩuは抵抗６′または６″にお
ける電流をＩiは変流器１の二次巻線における電
流を意味する。
二乗特性素子５′と５″は入力電流Ｉe1ないしＩ
e2の二乗に比例する出力電流Ｉa1を発生する。
e2の二乗に比例する出力電流Ｉa1を発生する。
Ｉa1a＝k1・Ｉe1a ２＝k1（Ｉu＋Ｉi）２
Ｉa2a＝k2・Ｉe2a ２＝k2（Ｉu−Ｉi）２
ただしk1とk2は定数を意味する。
減算器１２の出力におけける電圧Ｕaに対して
は、 Ｕaa＝k3（Ｉa1a−Ｉa2a） ＝k3〔k1（Ｉu＋Ｉi）２−k2（Ｉu−Ｉi）２〕 が成り立つ。ただしk3もまた定数である。
は、 Ｕaa＝k3（Ｉa1a−Ｉa2a） ＝k3〔k1（Ｉu＋Ｉi）２−k2（Ｉu−Ｉi）２〕 が成り立つ。ただしk3もまた定数である。
一方半サイクルＴb間では両方の二乗特性素子
５′と５″は機能的に互いに入れ換るので Ｉe1b＝Ｉu−Ｉi Ｉe2b＝Ｉu＋Ｉi Ｉa1b＝k1（Ｉu−Ｉi）２ Ｉa2b＝k2（Ｉu＋Ｉi）２ Ｕab＝k3〔k2（Ｉu＋Ｉi）２−k1（Ｉu−Ｉi）２〕 が成り立つ。
５′と５″は機能的に互いに入れ換るので Ｉe1b＝Ｉu−Ｉi Ｉe2b＝Ｉu＋Ｉi Ｉa1b＝k1（Ｉu−Ｉi）２ Ｉa2b＝k2（Ｉu＋Ｉi）２ Ｕab＝k3〔k2（Ｉu＋Ｉi）２−k1（Ｉu−Ｉi）２〕 が成り立つ。
電圧Ｕaの時間的な平均値aはa
＝Ｕａａ＋Ｕａｂ／２＝2k3（k1＋k2）・Ｉu・Ｉi
になる。
電流ＩuとＩiは電源電圧Ｕと消費電流Ｉの瞬時
値に相当する。したがつて、a ＝２ｋ３（ｋ１＋ｋ２）・〓／Ｒ・Ｕ・Ｉ・cos となる。ただしＵ¨は変粒器１の変圧比、Ｒは抵抗
６′，６″の抵抗値、cosは位相角を示す。
値に相当する。したがつて、a ＝２ｋ３（ｋ１＋ｋ２）・〓／Ｒ・Ｕ・Ｉ・cos となる。ただしＵ¨は変粒器１の変圧比、Ｒは抵抗
６′，６″の抵抗値、cosは位相角を示す。
二乗特性素子５′，５″が周期的に入れ換るので
測定結果には零点誤差は発生しない。クロツク周
波数ｆtの選択には特別の条件はなく、電源周波
数より大きくても小さくてもよい。各時点におい
て変数の和の二乗と差の二乗が形成されるので電
源高調波の測定は正しく行われる。
測定結果には零点誤差は発生しない。クロツク周
波数ｆtの選択には特別の条件はなく、電源周波
数より大きくても小さくてもよい。各時点におい
て変数の和の二乗と差の二乗が形成されるので電
源高調波の測定は正しく行われる。
第２図において第１図の参照番号と同じ参照番
号は同じ部分を示している。二乗特性素子として
ここでは制御入力１７′と１７″と出力１８′と１
８″を有する制御可能な発振器１６′と１６″が用
いられる。これらの出力は極性切換スイツチ１４
を介して減算器として作動する可逆カウンター２
１の後進カウント入力１９と前進カウント入力２
０に接続される。
号は同じ部分を示している。二乗特性素子として
ここでは制御入力１７′と１７″と出力１８′と１
８″を有する制御可能な発振器１６′と１６″が用
いられる。これらの出力は極性切換スイツチ１４
を介して減算器として作動する可逆カウンター２
１の後進カウント入力１９と前進カウント入力２
０に接続される。
制御可能な発振器１６′と１６″はパルス列を発
生しそのパルス周波数ｆa1またはｆa2は制御信号
Ｉe1またはＩe2の二乗に関係する。このような発
振器はよく知られているのでここでは詳細に説明
しない。例えば時分割掛算器において、しばしば
マーク・スペース変調器として用いられる発振器
を利用することができる。そしてその関係は、 ｆa＝f0〔１−Ｉｅ／Ｉｒ）２〕 を満たす。ただしf0はＩe＝０でのパルス周波数
をＩrは定数を意味する。
生しそのパルス周波数ｆa1またはｆa2は制御信号
Ｉe1またはＩe2の二乗に関係する。このような発
振器はよく知られているのでここでは詳細に説明
しない。例えば時分割掛算器において、しばしば
マーク・スペース変調器として用いられる発振器
を利用することができる。そしてその関係は、 ｆa＝f0〔１−Ｉｅ／Ｉｒ）２〕 を満たす。ただしf0はＩe＝０でのパルス周波数
をＩrは定数を意味する。
この種の発振器を利用す場合、半サイクルＴa
間では、 ｆa1a＝f01〔１−（Ｉｕ＋Ｉｉ）２／Ｉｒｉ ２〕 ｆa2a＝f02〔１−（Ｉｕ−Ｉｉ）２／Ｉｒ２ ２〕 が成り立つ。
間では、 ｆa1a＝f01〔１−（Ｉｕ＋Ｉｉ）２／Ｉｒｉ ２〕 ｆa2a＝f02〔１−（Ｉｕ−Ｉｉ）２／Ｉｒ２ ２〕 が成り立つ。
可逆カウンター２１は分周比Ｎで分周された両
パルス周波数ｆa2とｆa1の差を形成する。可逆カ
ウンターの出力にはパルス周波数ｓのパルス列
が発生し半サイクルＴa間に対しては ｆsa＝ｆａ２ａ−ｆａ１ａ／Ｎ が成り立つ。一方半サイクルＴb間では、発振器
１６′と１６″は機能的には互いに入れ換えるの
で、今度は ｆa1b＝f01〔１−（Ｉｕ−Ｉｉ）２／Ｉｒ１ ２〕 ｆa2b＝f02〔１−（Ｉｕ＋Ｉｉ）２／Ｉｒ２ ２〕 ｆsb＝ｆａ１ｂ−ｆａ２ｂ／Ｎ が成り立つ。
パルス周波数ｆa2とｆa1の差を形成する。可逆カ
ウンターの出力にはパルス周波数ｓのパルス列
が発生し半サイクルＴa間に対しては ｆsa＝ｆａ２ａ−ｆａ１ａ／Ｎ が成り立つ。一方半サイクルＴb間では、発振器
１６′と１６″は機能的には互いに入れ換えるの
で、今度は ｆa1b＝f01〔１−（Ｉｕ−Ｉｉ）２／Ｉｒ１ ２〕 ｆa2b＝f02〔１−（Ｉｕ＋Ｉｉ）２／Ｉｒ２ ２〕 ｆsb＝ｆａ１ｂ−ｆａ２ｂ／Ｎ が成り立つ。
パルス周波数ｆsの平均値ｆsはs
＝ｆｓａ＋ｆｓｂ／２＝２／Ｎ（ｆ０１／Ｉｒ１ ２
＋ｆ０２／Ｉｒ２ ２）・Ｉu・Ｉi になり、これには実効電力の尺度を表わし、一方
可逆カウンター２１のその時々のカウント状態は
電気出力に相当する。この場合もまた測定結果に
は零点誤差が生じないことがわかる。
＋ｆ０２／Ｉｒ２ ２）・Ｉu・Ｉi になり、これには実効電力の尺度を表わし、一方
可逆カウンター２１のその時々のカウント状態は
電気出力に相当する。この場合もまた測定結果に
は零点誤差が生じないことがわかる。
第１図は本発明の一実施例による電圧出力を有
する二放物線掛算器の回路図、第２図は本発明の
他の実施例による周波数出力を有する二放物線掛
算器の回路図である。 １……変流器、５′，５″，１６′，１６……二
乗特性素子、１３，１４……切換スイツチ、１５
……クロツク発生器、２１……可逆カウンター。
する二放物線掛算器の回路図、第２図は本発明の
他の実施例による周波数出力を有する二放物線掛
算器の回路図である。 １……変流器、５′，５″，１６′，１６……二
乗特性素子、１３，１４……切換スイツチ、１５
……クロツク発生器、２１……可逆カウンター。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 電源電圧ないし消費電流に比例する二つの変
数の和と差を形成するための加算器と減算器と、
この変数の和の二乗と差の二乗を形成するための
二つの二乗特性素子を有し、さらにこの変数の和
の二乗と差の二乗の差を形成するための減算器を
有する二放物線掛算器において、クロツク発生器
１５により制御されるスイツチ１３，１４を設け
前記両二乗特性素子５′，５″，１６′，１６″を機
能上周期的に入れ替えるようにしたことを特徴と
する電気エネルギーあるいは出力測定のための二
放物線掛算器。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の二放物線掛算
器において、スイツチ１３，１４は二乗特性素子
５′，５″，１６′，１６″の入力４′，４″，１
７′，１７″と出力７′，７″，１８′，１８″に接続
された極性切換スイツチであることを特徴とする
前記の二放物線掛算器。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH763176A CH607038A5 (ja) | 1976-06-15 | 1976-06-15 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS52153780A JPS52153780A (en) | 1977-12-21 |
| JPS6151266B2 true JPS6151266B2 (ja) | 1986-11-07 |
Family
ID=4328127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5328677A Granted JPS52153780A (en) | 1976-06-15 | 1977-05-11 | Dual parabola multiplier for measuring electric energy or output |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS52153780A (ja) |
| CH (1) | CH607038A5 (ja) |
| DE (1) | DE2632192C2 (ja) |
| FR (1) | FR2355297A1 (ja) |
| NL (1) | NL7608157A (ja) |
-
1976
- 1976-06-15 CH CH763176A patent/CH607038A5/xx not_active IP Right Cessation
- 1976-07-16 DE DE19762632192 patent/DE2632192C2/de not_active Expired
- 1976-07-22 NL NL7608157A patent/NL7608157A/xx not_active Application Discontinuation
-
1977
- 1977-05-11 JP JP5328677A patent/JPS52153780A/ja active Granted
- 1977-06-13 FR FR7718047A patent/FR2355297A1/fr not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS52153780A (en) | 1977-12-21 |
| DE2632192C2 (de) | 1977-11-24 |
| CH607038A5 (ja) | 1978-11-30 |
| FR2355297A1 (fr) | 1978-01-13 |
| DE2632192B1 (de) | 1977-03-31 |
| NL7608157A (nl) | 1977-12-19 |
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