專利名稱：用于測(cè)量電能消耗的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于測(cè)量電能消耗的裝置。
用于電能的測(cè)量裝置或能量計(jì)被用于檢測(cè)饋入電網(wǎng)的電能或從電網(wǎng)中得到的電能，所述測(cè)量裝置或能量計(jì)在口語(yǔ)中也被稱為電表或千瓦小時(shí)計(jì)(kWh計(jì))。為此，將從電網(wǎng)中、例如從用戶處得到的瞬時(shí)電功率對(duì)時(shí)間積分。在此，由電流和電壓的乘積得出瞬時(shí)電功率。這種電能計(jì)被電能供應(yīng)企業(yè)EVU用作為對(duì)其顧客、即用戶計(jì)費(fèi)的根據(jù)。
在文獻(xiàn)DE 198 42 241 A1中給出了一種電度表。該電度表包括具有模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的集成輸入模塊以及乘法工具。此外配備了用于輸入電壓和電路的輸入端。還進(jìn)一步規(guī)定，在生產(chǎn)電度表時(shí)存儲(chǔ)校正信息。
為了降低獲得電能的成本，在用戶方面嘗試這樣操縱電能計(jì)，使得所顯示的電能比事實(shí)上得到的電能要少。為了防止這種不期望的、操縱式的破壞，EVU在能量計(jì)上安裝例如鉛封。然而這只有有限的保護(hù)作用。
尤其是在現(xiàn)代的、數(shù)字化方式工作的并且基于半導(dǎo)體而生產(chǎn)的電能計(jì)情況下，可以嘗試通過改編有關(guān)電子元件的程序來操縱能量計(jì)數(shù)。
本發(fā)明的任務(wù)是給出一種測(cè)量電能消耗的裝置，該裝置一方面可以集成在芯片上，并且另一方面對(duì)防止不期望的、具有以下目的的操作進(jìn)行了改進(jìn)，即相對(duì)于事實(shí)上得到的能量而降低所計(jì)數(shù)的能量。
根據(jù)本發(fā)明，所述任務(wù)通過用于測(cè)量電能消耗的裝置來解決，所述裝置具有以下部分-用于輸入電壓信號(hào)的第一輸入端，-用于輸入電流信號(hào)的第二輸入端，-乘法器，其與第一和第二輸入端相連接，并且根據(jù)電壓和電流信號(hào)在其輸出端上輸出中間信號(hào)，-校準(zhǔn)塊，其與乘法器的輸出端和非易失的存儲(chǔ)器相連接，并且用校準(zhǔn)因子來乘乘法器的中間信號(hào)，-積分器，其與校準(zhǔn)塊相連接，并且在其輸出端上提供校準(zhǔn)后的能量測(cè)量值，以及
-非易失的存儲(chǔ)器，其這樣包含大量可進(jìn)行不可逆編程的存儲(chǔ)單元以用于存儲(chǔ)校準(zhǔn)因子，使得改編任意一個(gè)存儲(chǔ)單元的程序會(huì)引起校準(zhǔn)因子的提高。
所述測(cè)量裝置在下文中也被稱為計(jì)數(shù)電路。
按照已介紹的原理，將優(yōu)選地作為計(jì)數(shù)電路的時(shí)間連續(xù)和數(shù)值連續(xù)的模擬信號(hào)的電壓和電流輸入到第一和第二輸入端上。借助于乘法器，由電壓和電流的相乘計(jì)算出瞬時(shí)得到的電功率。在后接的校準(zhǔn)塊中，用校準(zhǔn)因子乘上計(jì)算出來的電功率，最后由這樣獲得的、校準(zhǔn)后的瞬時(shí)功率值經(jīng)對(duì)時(shí)間的積分或經(jīng)有限數(shù)量的功率測(cè)量值的累積而形成能量測(cè)量值。
對(duì)電能計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)是有利的，因?yàn)榛谏a(chǎn)引起的、產(chǎn)生元件值容差的參數(shù)波動(dòng)，以及基于老化引起的漂移效應(yīng)和引起標(biāo)準(zhǔn)偏差的其他原因，可能會(huì)出現(xiàn)不期望的測(cè)量誤差。
按照本原理，這樣實(shí)現(xiàn)被規(guī)定用于存儲(chǔ)校準(zhǔn)因子的非易失的存儲(chǔ)器，使得以后改編任意一個(gè)存儲(chǔ)單元的程序都會(huì)引起校準(zhǔn)因子的提高，所述存儲(chǔ)單元由非易失的存儲(chǔ)器所包含。在此，可以對(duì)單個(gè)可編程存儲(chǔ)單元進(jìn)行不可逆編程。已經(jīng)公開了例如作為熔斷器、即所謂的熔絲，以及作為可編程的二極管的這種可進(jìn)行不可逆編程的存儲(chǔ)單元，所述可編程的二極管可以通過阻斷方向上的過載而轉(zhuǎn)換為短路、即所謂的齊納擊穿。
當(dāng)然，除了已列舉的元件之外也可以使用其他的可編程單元。
按照本原理，根據(jù)所使用的、可編程存儲(chǔ)單元的結(jié)構(gòu)類型，對(duì)需存儲(chǔ)在非易失的存儲(chǔ)器中的校準(zhǔn)因子這樣進(jìn)行編碼，使得在以后改編存儲(chǔ)單元的程序時(shí)，不依賴于選擇改編哪個(gè)可編程存儲(chǔ)單元的程序，總是引起校準(zhǔn)因子的提高。
因此，保證了在不期望的、具有以下目的的對(duì)計(jì)數(shù)電路的破壞情況下-即這樣操縱該計(jì)數(shù)電路使得就實(shí)際得到的電能而言計(jì)數(shù)值較低，總是導(dǎo)致所測(cè)量的能量數(shù)量相對(duì)于實(shí)際給出的能量數(shù)量被增加了。
因此，由后來對(duì)存儲(chǔ)單元的程序改編而引起的校準(zhǔn)因子的提高導(dǎo)致與事實(shí)上得到的千瓦小時(shí)相比，電度表將計(jì)數(shù)更多的而決不是更少的千瓦小時(shí)。
例如在生產(chǎn)期間或直接在生產(chǎn)完之后或在對(duì)計(jì)數(shù)電路進(jìn)行官方校準(zhǔn)的范圍內(nèi)，可以對(duì)校準(zhǔn)因子進(jìn)行編程。
按照本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，非易失的存儲(chǔ)器包括用于對(duì)存儲(chǔ)單元進(jìn)行編程的程序輸入端?？梢岳缋每删幊痰墓潭ㄖ荡鎯?chǔ)器的并行或串行程序輸入端來執(zhí)行對(duì)存儲(chǔ)單元的編程。如在這種存儲(chǔ)器中很普遍的是，可以例如借助于行和列解碼器來實(shí)現(xiàn)單個(gè)存儲(chǔ)單元的尋址。在此，可編程存儲(chǔ)單元被布置為矩陣形狀、例如被布置在平方矩陣中。
按照本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，可編程存儲(chǔ)單元分別包含一個(gè)二極管，所述二極管通過施加能量脈沖而不可逆地逐漸變?yōu)榈妥锠顟B(tài)。
這種可編程的固定值存儲(chǔ)器也被稱為反熔絲，所述固定值存儲(chǔ)器可以通過阻斷方向上的過載而從電的高阻狀態(tài)轉(zhuǎn)換為短路。按照本發(fā)明，在使用這種可編程存儲(chǔ)單元時(shí)，所有可編程存儲(chǔ)單元首先優(yōu)選地處于高阻狀態(tài)。按照本原理，可設(shè)置的最小的校準(zhǔn)因子例如通過以下方式被編碼，即所有可編程存儲(chǔ)單元處于高阻導(dǎo)電狀態(tài)，以及可設(shè)置的最大的校準(zhǔn)因子通過以下方式被編碼，即所有可編程存儲(chǔ)單元處于低阻導(dǎo)電狀態(tài)。因此，通過從高阻導(dǎo)電狀態(tài)到低阻導(dǎo)電狀態(tài)的不可逆過程來改編程序只能提高校準(zhǔn)因子，而不能降低校準(zhǔn)因子。在此，按照本原理，是否只改編一個(gè)可編程存儲(chǔ)單元的程序、選擇特定的可編程存儲(chǔ)單元進(jìn)行程序改編或改編所有可編程存儲(chǔ)單元的程序，這是無關(guān)緊要的。
在本發(fā)明的一個(gè)替代的、同樣優(yōu)選的實(shí)施方案中，可編程存儲(chǔ)單元分別包含一個(gè)熔斷器，所述熔斷器通過施加能量脈沖而從低阻導(dǎo)電狀態(tài)不可逆地逐漸變?yōu)楦咦鑼?dǎo)電狀態(tài)。這種熔斷器也被稱為熔絲，其通常由細(xì)金屬電橋構(gòu)成。所述熔斷器通過施加能量脈沖、例如電流或電壓脈沖而從很低阻的導(dǎo)電狀態(tài)不可逆地轉(zhuǎn)變?yōu)槭聦?shí)上無窮大的高阻導(dǎo)電狀態(tài)。因此，關(guān)于校準(zhǔn)因子的編碼，以下是適用的例如可設(shè)置的最小的校準(zhǔn)因子通過使所有的熔斷器處于低阻導(dǎo)電狀態(tài)來編碼，以及可設(shè)置的最大的校準(zhǔn)因子例如通過使所有的熔斷器或可編程存儲(chǔ)單元處于高阻導(dǎo)電狀態(tài)來編碼。因此，按照本發(fā)明，在編碼校準(zhǔn)因子時(shí)必須注意任意一個(gè)存儲(chǔ)單元不可逆的轉(zhuǎn)變或任意地選擇從低阻到高阻導(dǎo)電狀態(tài)的存儲(chǔ)單元總是引起校準(zhǔn)因子的放大。
按照本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，在積分器的輸出端上連接一個(gè)脈沖發(fā)生器，該脈沖發(fā)生器與在積分器輸出端上提供的、校準(zhǔn)后的能量測(cè)量值成比例地提供編碼輸出信號(hào)。
因此，脈沖發(fā)生器的編碼輸出信號(hào)是由計(jì)數(shù)電路測(cè)量的、例如從能量測(cè)量值清零起積分器中電能的量度。
按照本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，分別配備一個(gè)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器以用于連接第一和第二輸入端與所述乘法器。
因此，與計(jì)數(shù)電路的第一輸入端相連接的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器將饋入的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓信號(hào)，該數(shù)字電壓信號(hào)優(yōu)選地為時(shí)間離散和數(shù)值離散或至少是數(shù)值離散。
相應(yīng)地，與計(jì)數(shù)電路的第二輸入端相連接的模/數(shù)(AD)轉(zhuǎn)換器將可在輸入側(cè)輸入的、為模擬信號(hào)的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，該數(shù)字信號(hào)至少是數(shù)值離散以及優(yōu)選地為時(shí)間離散和數(shù)值離散。不考慮不可避免的量化誤差，可在A/D轉(zhuǎn)換器輸出側(cè)得到的數(shù)字電流和電壓信號(hào)與在輸入側(cè)輸入的模擬電流和電壓信號(hào)成比例。所述A/D轉(zhuǎn)換器可以對(duì)電流和電壓信號(hào)進(jìn)行快速的、無干擾的和以可靠方式工作的數(shù)字信號(hào)處理、尤其是為得到瞬時(shí)功率值的乘法以及與校準(zhǔn)因子的乘法以及最后在積分器中所計(jì)算的、校準(zhǔn)后的功率值的累積。
按照本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，分別配備一個(gè)數(shù)字濾波器以用于連接A/D轉(zhuǎn)換器與乘法器，所述數(shù)字濾波器在輸入側(cè)與各個(gè)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端相連接，并且在輸出側(cè)分別與乘法器的輸入端相連接。
所述數(shù)字濾波器尤其可以有利地抑制量化時(shí)在A/D轉(zhuǎn)換器中產(chǎn)生的信號(hào)的較高次諧波，所述信號(hào)的較高次諧波可能會(huì)在后接的乘法器中導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果的失真。
按照本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，所述非易失的存儲(chǔ)器被設(shè)計(jì)用于以二進(jìn)制編碼的方式存儲(chǔ)所述校準(zhǔn)因子。
因?yàn)榭删幊痰墓潭ㄖ荡鎯?chǔ)器的存儲(chǔ)單元根據(jù)其導(dǎo)電狀態(tài)通常只能取高阻的或低阻的兩種邏輯狀態(tài)，所以二進(jìn)制編碼特別合適于借助固定值存儲(chǔ)器的校準(zhǔn)因子的編碼。
按照本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，計(jì)數(shù)電路被構(gòu)成為集成電子電路。
按照計(jì)數(shù)電路的另一個(gè)優(yōu)選改進(jìn)方案，這樣構(gòu)成非易失的存儲(chǔ)器，使得可在非易失的存儲(chǔ)器上得到的校準(zhǔn)值只能取正值。
因此，在非易失的存儲(chǔ)器中不帶正負(fù)符號(hào)地存儲(chǔ)校準(zhǔn)值。在此，校準(zhǔn)值可以取例如在0.5和2之間的值域中的值，然后該校準(zhǔn)值與所測(cè)量的瞬時(shí)功率值相乘。
本發(fā)明的其他細(xì)節(jié)和有利的擴(kuò)展方案由從屬權(quán)利要求給出。
下面根據(jù)一個(gè)實(shí)施例并參考附圖來詳細(xì)講述本發(fā)明。
其中

圖1示出了按照本發(fā)明并借助于所選擇的電路部件的計(jì)數(shù)電路的第一個(gè)示例性實(shí)施方案的簡(jiǎn)化框圖，以及圖2示出了在按照?qǐng)D1的計(jì)數(shù)電路情況下在非易失的存儲(chǔ)器中根據(jù)所選擇的校準(zhǔn)值的校準(zhǔn)因子的示例性編碼。
圖1示出了一個(gè)電能計(jì)數(shù)電路的框圖，該電能計(jì)數(shù)電路被構(gòu)造為芯片1上的集成電路。該計(jì)數(shù)電路具有用于輸入電壓信號(hào)u的第一輸入端2，用于輸入電流信號(hào)i的第二輸入端3以及輸出端4，在該輸出端上可以得出校準(zhǔn)后的測(cè)量值，該測(cè)量值是對(duì)依賴于電流和電壓信號(hào)i、u的并且經(jīng)過一段確定時(shí)間積分的電能數(shù)量的量度。
詳細(xì)地，所述計(jì)數(shù)電路包括兩個(gè)分別具有一個(gè)用于輸入模擬信號(hào)的輸入端的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器5、6，這兩個(gè)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器與所述計(jì)數(shù)電路的第一或第二輸入端2、3相連接。在模/數(shù)轉(zhuǎn)換器5、6的輸出側(cè)分別連接了一個(gè)數(shù)字濾波器7、8。所述數(shù)字濾波器7、8的輸出端分別與以數(shù)字化方式工作的乘法器9的輸入端相連接。該乘法器9在其輸出端上提供通過電流和電壓信號(hào)i、u相乘而形成的中間信號(hào)，該中間信號(hào)是對(duì)瞬時(shí)電功率的量度，然而還沒有被校準(zhǔn)?；旌掀?的輸出端與校準(zhǔn)塊10相連接。該校準(zhǔn)塊10具有另一個(gè)帶兩個(gè)輸入端的乘法器11，其中第一輸入端與乘法器9的輸出端相連接以及第二輸入端與非易失的存儲(chǔ)器12相連接。所述非易失的存儲(chǔ)器12包括大量可進(jìn)行不可逆編程的存儲(chǔ)單元13。此外，所述非易失的存儲(chǔ)器12還包括用于對(duì)可進(jìn)行不可逆編程的存儲(chǔ)單元13編程的程序輸入端14。校準(zhǔn)塊10中另一個(gè)乘法器11的輸出端連接到積分器15的輸入端上，在所述校準(zhǔn)塊上提供表示瞬時(shí)電功率P的校準(zhǔn)后的信號(hào)，所述積分器將該瞬時(shí)電功率P對(duì)時(shí)間積分并且在其輸出端上提供能量計(jì)數(shù)值W。該積分器15的輸出端與脈沖發(fā)生器16的輸入端相連接，該脈沖發(fā)生器在其輸出端4上提供計(jì)數(shù)器的當(dāng)前能量測(cè)量值。
利用按照?qǐng)D1的、集成在芯片上的電能計(jì)持續(xù)地檢測(cè)當(dāng)前的電功率，其由電壓信號(hào)u和電流信號(hào)i的乘積產(chǎn)生。在此，電壓u通常是供電網(wǎng)的額定電壓、例如230伏交流電。在乘法器9的輸出端上提供由電壓和電流信號(hào)得出的當(dāng)前電功率。利用校準(zhǔn)塊10將在乘法器9的輸出端上提供的電功率與校準(zhǔn)因子相乘。該校準(zhǔn)因子不僅被用于校正帶有計(jì)數(shù)電路1的芯片上的內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)偏差，而且被用于校正例如由線路阻抗引起的外部標(biāo)準(zhǔn)偏差。例如在生產(chǎn)了計(jì)數(shù)電路之后，在定標(biāo)或校準(zhǔn)電能計(jì)期間確定所述校準(zhǔn)因子。這時(shí)，將所述校準(zhǔn)因子不斷地與當(dāng)前電功率相乘，使得在校準(zhǔn)塊10的輸出端上提供被校正了校準(zhǔn)因子倍的瞬時(shí)電功率P。所述被校正的瞬時(shí)電功率P在積分器15中被不斷累積。因此，借助于所述校準(zhǔn)因子尤其補(bǔ)償了由生產(chǎn)引起的、積分計(jì)數(shù)電路1的元件值的標(biāo)準(zhǔn)偏差。由此，能量計(jì)數(shù)的結(jié)果、即在積分器15的的輸出端上提供的、累積后的能量測(cè)量值在其精度方面被明顯改善。在此，所述校準(zhǔn)因子被這樣儲(chǔ)存在非易失的存儲(chǔ)器12中，使得數(shù)位后來的變化、也就是單個(gè)可編程存儲(chǔ)單元的程序改編不依賴于被改編程序的存儲(chǔ)單元的選擇而總是導(dǎo)致校準(zhǔn)因子的放大，從而也導(dǎo)致瞬時(shí)電功率的提高，因此對(duì)于操縱者來說，操縱能量計(jì)并不是有利可圖的。
非易失的存儲(chǔ)器12包括大量被布置在矩陣中的、可進(jìn)行不可逆編程的存儲(chǔ)單元。每個(gè)可編程存儲(chǔ)單元可以取兩個(gè)可能的狀態(tài)即0或1中的一個(gè)。非易失的存儲(chǔ)器的一個(gè)特征是當(dāng)計(jì)數(shù)電路的供電電壓被切斷時(shí)，可編程存儲(chǔ)單元還保持被編程的狀態(tài)?？删幊檀鎯?chǔ)單元可以進(jìn)行不可逆編程，也就是說其通常以導(dǎo)電狀態(tài)的形式存在的存儲(chǔ)狀態(tài)只能在一個(gè)方向上、例如從高阻向低阻或從低阻向高阻的方向上被改編程序。根據(jù)實(shí)現(xiàn)方式，這種非易失的并且可進(jìn)行不可逆編程的存儲(chǔ)單元也被稱為熔絲或反熔絲。在本實(shí)施例中，可編程存儲(chǔ)單元13作為二極管被實(shí)現(xiàn)，所述二極管可以通過阻斷方向上的過載而被轉(zhuǎn)換為短路。然而作為替代方案，也可以使用其他的可編程存儲(chǔ)單元、例如同樣適于作為PROM可編程只讀存儲(chǔ)器的浮動(dòng)門金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Floating-Gate-Mosfets)。在這種可編程的浮動(dòng)門金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管情況下，在編程時(shí)絕緣的浮動(dòng)門被充電，因此金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的閾值電壓持續(xù)地移動(dòng)。
圖2示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的、非易失的存儲(chǔ)器12中校準(zhǔn)因子的編碼，這里非易失的存儲(chǔ)器12包括16個(gè)可編程存儲(chǔ)單元。這些可編程存儲(chǔ)單元的原始狀態(tài)是邏輯0，在此處規(guī)定使用二極管的情況下該原始狀態(tài)表示高阻導(dǎo)電狀態(tài)。在根據(jù)圖2的表格中，分別為4個(gè)例值、即為校準(zhǔn)因子0.5；1.0-1LSB；1.0和2.0-1LSB，在第一列中描述了十進(jìn)制形式的校準(zhǔn)因子，在第二列中給出了十六進(jìn)制編碼的校準(zhǔn)因子以及在第三列中給出了二進(jìn)制編碼的校準(zhǔn)因子，在此，LSB表示價(jià)值最不高的比特位、即所謂的最不重要比特位。因此，本表格示出了可設(shè)置在0.5-2.0范圍內(nèi)的校準(zhǔn)因子。如已經(jīng)根據(jù)圖1的說明所講述的，該校準(zhǔn)因子不斷地與當(dāng)前計(jì)算出的瞬時(shí)功率值相乘。當(dāng)然，在具體實(shí)現(xiàn)中也可以對(duì)大量的其他的校準(zhǔn)因子進(jìn)行編碼。根據(jù)所述表格，圖2只示出了校準(zhǔn)因子的一種選擇。
沒有正負(fù)符號(hào)位的二進(jìn)制編碼可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的乘法。在本實(shí)施例中，其中可設(shè)置的最大的校準(zhǔn)因子為2.0-1LSB，規(guī)定二進(jìn)制編碼的小數(shù)點(diǎn)在兩個(gè)最重要比特位之間。例如二進(jìn)制編碼數(shù)1100表示小數(shù)1.5，二進(jìn)制編碼數(shù)1010表示小數(shù)1.25等等。
在按照?qǐng)D2的二進(jìn)制描述中，邏輯0對(duì)應(yīng)于可進(jìn)行不可逆編程的存儲(chǔ)單元的原始狀態(tài)，而邏輯1表明存儲(chǔ)單元在執(zhí)行了不可逆的狀態(tài)改變之后、也就是在改編程序之后具有的那個(gè)狀態(tài)?？梢钥闯?，在按照?qǐng)D2的表格進(jìn)行二進(jìn)制編碼時(shí)，任意地改編一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)單元的程序、在現(xiàn)有情況下也就是狀態(tài)由0過渡到1，總是導(dǎo)致校準(zhǔn)因子的提高。
借助于另一個(gè)利用4比特二進(jìn)制描述來編碼的例子來進(jìn)一步解釋本原理。假設(shè)用于存儲(chǔ)校準(zhǔn)因子的非易失的存儲(chǔ)器的初始狀態(tài)為0000。因?yàn)樵谧筮叺膬晌恢g、也就是在兩個(gè)最重要比特位之間應(yīng)該重新為小數(shù)的小數(shù)點(diǎn)位置，所以比特序列1000表示小數(shù)1.0，因此1必須被編程。如果用種種方法、例如在嘗試操縱的范圍內(nèi)改變另一個(gè)任意的數(shù)位、例如第二位，那么新的用二進(jìn)制描述的校準(zhǔn)因子是1010，這表示小數(shù)1.25?？梢钥闯鲈撔?zhǔn)因子增大了。
作為已介紹的校準(zhǔn)因子二進(jìn)制編碼的替代方案，也可以假設(shè)非易失的存儲(chǔ)器的初始狀態(tài)由二進(jìn)制的4比特字1111來表示，并且通過將邏輯狀態(tài)從1改變?yōu)?來實(shí)現(xiàn)對(duì)校準(zhǔn)因子的編程。因此，在使用二極管來作為可編程元件時(shí)，邏輯1表示其高阻導(dǎo)電狀態(tài)。如果在這種情況下，在校準(zhǔn)能量計(jì)時(shí)，將小數(shù)1.375設(shè)置為校準(zhǔn)因子，那么必須對(duì)比特序列1011進(jìn)行編程。這里，然而這時(shí)例如可以使右起第二位變?yōu)?，由此得到對(duì)應(yīng)于小數(shù)1.125的數(shù)1001。然而該校準(zhǔn)因子變小了，因此如破壞者所期望的操縱嘗試將導(dǎo)致所顯示的能量數(shù)量的降低。因此，操作將使操縱者有利可圖。
在替代地使用非易失的存儲(chǔ)器時(shí)，該存儲(chǔ)器具有可進(jìn)行不可逆編程的存儲(chǔ)單元，然而在這些存儲(chǔ)單元中由邏輯1來表示可編程存儲(chǔ)單元的原始狀態(tài)，則在應(yīng)用本原理時(shí)必須將此看作為反轉(zhuǎn)的二進(jìn)制數(shù)，因此例如用二進(jìn)制描述的校準(zhǔn)因子0111將表示小數(shù)1.0。如果這里將任何一位改編程序?yàn)?，那么校準(zhǔn)因子因此同樣被放大。
當(dāng)然，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，與已介紹的單相電度表相似，所述計(jì)數(shù)電路也可以被構(gòu)造為三相計(jì)數(shù)電路以代替所示單相交流計(jì)數(shù)電路。
此外，所述原理反之也可以例如通過風(fēng)力或太陽(yáng)能電流設(shè)備的驅(qū)動(dòng)器而被改進(jìn)為用于測(cè)量饋入網(wǎng)中的電能的裝置，其中操縱的破壞將不涉及校準(zhǔn)因子的減小，而是將涉及校準(zhǔn)因子的放大。
權(quán)利要求
1.用于測(cè)量電能消耗的裝置，具有以下部分-用于輸入電壓信號(hào)(u)的第一輸入端(2)，-用于輸入電流信號(hào)(i)的第二輸入端(3)，-乘法器(9)，其與第一和第二輸入端(2，3)相連接，并且根據(jù)電壓和電流信號(hào)(u，i)在其輸出端上輸出中間信號(hào)，-校準(zhǔn)塊(10)，其與所述乘法器(9)的輸出端和非易失的存儲(chǔ)器(12)相連接，并且用校準(zhǔn)因子來乘所述乘法器(9)的所述中間信號(hào)，-積分器(15)，其與所述校準(zhǔn)塊(10)相連接，并且在其輸出端上提供校準(zhǔn)后的能量測(cè)量值(W)，-其中用于存儲(chǔ)所述校準(zhǔn)因子的所述非易失的存儲(chǔ)器(12)包含大量可進(jìn)行不可逆編程的存儲(chǔ)單元(13)，并且這樣被構(gòu)成，使得改編任意一個(gè)存儲(chǔ)單元(13)的程序?qū)⒁鹚鲂?zhǔn)因子的提高。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述非易失的存儲(chǔ)器(12)包含用于對(duì)所述可編程存儲(chǔ)單元(12)進(jìn)行編程的程序輸入端(14)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述可編程存儲(chǔ)單元(12)分別包含一個(gè)二極管，所述二極管通過施加能量脈沖而從高阻的導(dǎo)電狀態(tài)不可逆地逐漸變?yōu)榈妥璧膶?dǎo)電狀態(tài)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述可編程存儲(chǔ)單元(12)分別包含一個(gè)熔斷器，所述熔斷器通過施加能量脈沖而從低阻的導(dǎo)電狀態(tài)不可逆地逐漸變?yōu)楦咦璧膶?dǎo)電狀態(tài)。
5.如權(quán)利要求1至4之一所述的裝置，其特征在于，在所述積分器(15)的輸出端上連接一個(gè)脈沖發(fā)生器(16)，其與所述校準(zhǔn)后的能量測(cè)量值(W)成比例地提供編碼輸出信號(hào)。
6.如權(quán)利要求1至5之一所述的裝置，其特征在于，分別配備一個(gè)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(5，6)以用于連接第一和第二輸入端(2，3)與所述乘法器(9)。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，分別配備一個(gè)數(shù)字濾波器(7，8)以用于連接所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(5，6)與所述乘法器(9)，所述數(shù)字濾波器在輸入側(cè)與所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(5，6)的輸出端相連接，并且在輸出側(cè)分別與所述乘法器(9)的輸入端相連接。
8.如權(quán)利要求1至7之一所述的裝置，其特征在于，所述非易失的存儲(chǔ)器(12)被設(shè)計(jì)用于以二進(jìn)制編碼的形式存儲(chǔ)所述校準(zhǔn)因子。
9.如權(quán)利要求1至8之一所述的裝置，其特征在于，所述裝置作為集成電路被實(shí)現(xiàn)。
10.如權(quán)利要求1至9之一所述的裝置，其特征在于，這樣構(gòu)成所述非易失的存儲(chǔ)器(12)，使得所述的可在所述非易失的存儲(chǔ)器(12)上得到的校準(zhǔn)因子只能取正值。
全文摘要
本發(fā)明給出了一種用于測(cè)量電能消耗的裝置，其基于可輸入到電路輸出端(2，3)的電壓和電流信號(hào)(u，i)來計(jì)算當(dāng)前的功率信號(hào)，所述功率信號(hào)借助于校準(zhǔn)塊(10)與校準(zhǔn)因子相乘。所述校準(zhǔn)因子被存儲(chǔ)在非易失的、可編程的固定值存儲(chǔ)器(12)中，所述存儲(chǔ)器包含大量可進(jìn)行不可逆編程的存儲(chǔ)單元(13)。這樣構(gòu)成所述存儲(chǔ)單元，使得不可逆地改編任意一個(gè)存儲(chǔ)單元(12)的程序會(huì)引起所述校準(zhǔn)因子的提高。因此，例如在官方校準(zhǔn)之后，可能通過改編所述校準(zhǔn)因子的程序來操縱能量計(jì)將總是導(dǎo)致對(duì)操縱者來說不期望的測(cè)量值的增大。
文檔編號(hào)G01R22/00GK1605032SQ02825269
公開日2005年4月6日 申請(qǐng)日期2002年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月18日
發(fā)明者E·施馬爾茲爾, G·弗里茨 申請(qǐng)人:奧地利微系統(tǒng)股份公司