專利名稱：具有附加計算模塊的電子儀表的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有需要校準的基本儀表的電子儀表。
DE196653披露了一種數(shù)字電子儀表，經(jīng)由用于電流和電壓的傳感器可以將來自用戶或負載的多個信號饋送給該數(shù)字電子儀表。借助于一個A/D轉換器將所檢測的信號數(shù)字化并饋送給一個數(shù)字處理裝置。這里，借助于基本上軟件單元形式的各種模塊執(zhí)行最寬變化的計算處理、具體地說是能量或儀表值的計算。對于這個目的來講，最寬變化計算操作是可能的。然后，借助于顯示器和/或光或電接口實現(xiàn)被確定信息項的輸出或信號發(fā)生。借助于控制裝置激活所述接口、顯示器和用于輸入信息的鍵盤。
為計算的目的，這種電子儀表必須滿足校準要求并由此得到確認。為此目的，例如被擋板所封閉的空間等用戶不能進入的殼體或區(qū)域通常利用鉛封保證其安全，從而使對儀表內部、特別是其測量組件內部的介入變得非常困難并不能夠進行監(jiān)視。
但是，對于部分用戶來講經(jīng)常需要擴展和修改所述儀表的功能。但是沒有對儀表內部的介入、借此以確認錯誤則通常是不可能的。通過能夠利用硬件擴展而不損壞校準密封的模塊化儀表在某些情況下表現(xiàn)為一種例外。具有附加模塊的儀表例如在DE 197 12 239C1中已經(jīng)公知了。在那種情況下的附加模塊也可以被提供一個鉛封。Ing.Martin Kahmann先生所著參考書“Electrische Energie electronisch gemessen”、vde-Verlag GmbH第154到158頁也描述了與儀表相關的模塊化。
本發(fā)明的目的是提供一種電子儀表，在這種電子儀表中，在不影響需要校準部件的情況下提供了簡單的用戶特有的功能擴展。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種具有需要校準的基本儀表的電子儀表，包括-電流傳感器和電壓傳感器，用于檢測表示在一個電負載處能量損耗的信號，-連接在所述傳感器下游的模擬/數(shù)字轉換器，和-具有至少一個關聯(lián)存儲器、一個顯示器和/或一個輸入/輸出模塊的數(shù)字處理裝置，其中，具有以被檢測信號為基礎的計算模塊的數(shù)字處理裝置確定在所述負載處的能量損耗并借助于顯示器和/或輸出模塊輸出該能量損耗。
其中提供了一個不須經(jīng)過校準規(guī)格的附加計算模塊，-其中，所述計算模塊對于被所述處理裝置確定和/或存儲的信號和/或能量值具有無反作用(reaction-free)訪問，和-可以借助于顯示器和/或輸入/輸出模塊和/或附加輸出模塊輸出由所述計算模塊計算的參數(shù)。
所述附加計算模塊可以在被檢測電流和電壓值的基礎上以用戶特定的方式用于實現(xiàn)所述計算操作。當它以這種方式實現(xiàn)時，就在所述儀表內提供了一個附加的虛擬儀表。它使得用戶可以訪問的功能，特別是計算功能，與所述“基本儀表”、即所謂測量裝置，或所述儀表的主要功能無反作用關系。
考慮到用戶的需要，在不增加所述電子儀表的硬件和軟件的情況下提供了附加的功能或擴展。在這種情況下，已可以根據(jù)各用戶的希望以用戶所特定的方式對所述附加計算模塊加以規(guī)定，并由此在所述儀表中加以實施，從而可以直接提取所希望的功能或計算。
作為選擇，也可以提供一個訪問模塊，具體地說是一個編輯程序或翻譯程序，從而由所述用戶來規(guī)定或修改所希望的功能或計算。這樣，所述電子儀表對可預定功能或計算變成“可任意編程”，而不會破壞所述實際儀表的正式核準或確認。
所述輸入模塊有益地具有在其上游連接的一個乘法器，它被用于在被檢測電流和電壓信號的基礎上產(chǎn)生能量值。這減少了在所述處理裝置中的計算支出，同時當所述乘法器是一種硬件形式的乘法器時可以實現(xiàn)快速的數(shù)據(jù)處理。這樣，所述訪問模塊也可以依靠被輸出的所述能量值。
最好所述數(shù)字處理裝置包括至少一個計算機。也可以包括兩個或多個計算機。在這種情況下，制定將任務分配給各個計算機的規(guī)定。具體地說，在這種情況下，所述輸入/輸出模塊和可能的顯示器以及其它接口和鍵盤應當能夠被一個公共計算機控制。根據(jù)所涉及的任務，在當前數(shù)字數(shù)據(jù)處理的過程中，所使用的計算機可以是一個微處理器、一個控制器和/或一個數(shù)字信號處理器。
所述訪問模塊最好是用戶可以借助于鍵盤或借助于接口和外部輸入單元能夠進行訪問的。例如，儀表特定的鍵盤可以被用做所述鍵盤。這意味著所述訪問模塊可以以和可編程便攜計算器類似的方式進行操作?？紤]到借助于一個接口進行訪問，可以使用由一個外部鍵盤或PC終端或小計算機形成的所述外部輸入單元。在這種方式下，即使非常復雜的計算操作或功能也可以輸入。
利用所述附加計算模塊中的訪問模塊所產(chǎn)生的表格(forms)或指令可以被有益地存儲。這允許參數(shù)源被輸入。在這方面，為此目的而提供的存儲空間可以通過分離存儲器得到或者可以是所述處理裝置的存儲器的一部分。存儲器分離不是絕對需要的，但是，在個別情況下或者在與特定使用相關、具體地說是在考慮到無反作用的情況下它可能是希望的。
所述電流和電壓傳感器最好具有單相位或三相位特性，從而可能適應于任何一種主網(wǎng)絡。所述基本儀表最好與第一訪問優(yōu)先權的區(qū)域相關而所述附加計算模塊最好與第二訪問優(yōu)先權的區(qū)域相關。在這方面，所述第一訪問優(yōu)先權的區(qū)域具有一個用于安裝一個密封的裝置，這意味著所述電子儀表可以根據(jù)校準的需要按照它的基本功能被實現(xiàn)。
所述第二訪問優(yōu)先權的區(qū)域可能具有一個用于查詢訪問授權的裝置。在這種方式下，這個可被激活的區(qū)域也可以避免被操作。在最簡單的情況下，所述查詢裝置可以借助于一個防護裝置、具體地說是一個鉛封來實施。其它可能的形式例如是密鑰或密碼查詢或利用所述鍵盤通過關鍵字的查詢。
本發(fā)明的其它優(yōu)點和細節(jié)將在下面結合最佳實施例進行描述。附圖示出了與電子儀表相關的電路框圖。在這方面，利用硬件和軟件之間可能是不固定的變換以混合形式示出了最寬變化功能、單元、硬件和軟件。
附

圖1示出了具有基本儀表2的電子儀表1。
基本儀表2具有原理上的所有功能和用于檢測連接到電子主網(wǎng)絡3b上的用戶或負載電能消耗的裝置。
為了在負載3a處分別獲得所需的電流I和電壓U，所述裝置首先具有一個輸入模塊4，它的輸入端5a和5b被分別連接到電流和電壓傳感器6a和6b上。在電流和電壓傳感器6a和6b之后是模/數(shù)轉換器裝置9。因此，虛擬地形成了基本儀表2的所謂“前端”。在輸入模塊4的輸出端處用符號指出了被提供電流和電壓值的數(shù)字化值UD和ID。在這方面，所述值可以進行串行或并行傳輸?？梢岳斫猓斎肽K4可以具有三相特性或也可以以多種結構被提供，因此它可以檢測三相用戶的能量損耗。在所述儀表1或輸入模塊4的上游一側也可以連接根據(jù)現(xiàn)有技術狀態(tài)的多個轉換器或電流分離裝置(galvanic separating)。
輸入模塊4的傳感器6a和6b可以是根據(jù)現(xiàn)有技術狀態(tài)的任何一種所希望的結構。具體地說，使用包括用于電壓檢測的分壓器或電壓變換器的結構。電流傳感器6a例如可以由Hall元件或傳統(tǒng)的具有線圈的電流變換器形成。具有分路器(shunt)的結構也是可能的。借助于所述Hall元件的增殖效應，以這種方式由公共Hall元件形成的電流和電壓路徑的連接也是可以任選的，由此，在相同的時間處可以形成多個能量值是可能的。借助于舉例在這方面示出的是在輸入模塊4的輸出端輸出的是被數(shù)字化的功率值PD。
應當理解，在輸入模塊4內也可能具有例如用于形成多相位結構的多路轉換器的其它電路。最好將一個sigma-delta轉換器用于模/數(shù)轉換器裝置9。也可以任選地使用多個信號轉換器，以便形成多信道轉換器裝置。一個附加的乘法器也可以被用于形成輸入模塊4內的功率或能量值。
因此，在輸入模塊4的輸出端發(fā)生電流I和電壓U的數(shù)字化值ID和UD、可能還有功率或能量值PD以便傳輸給數(shù)字處理裝置11。數(shù)字處理裝置11具有作為其中央部件的計算機12，該計算機12例如可以是一個微機或數(shù)字信號處理器。它被基本上用于對由輸入模塊4提供的信號值進行處理。
與計算機12相關的至少有一個存儲器13a和另一個可任選的存儲器13b。存儲器13a最好是一個ROM和基本上用于保存用于計算機12的操作程序和其它軟件。存儲器13b可以是一個RAM，從而使來自計算機12的數(shù)據(jù)或值能夠被保存在這里的中間存儲器中。在所存儲的程式、過程或程序的基礎上，計算機12確定所希望的能量值并將它們傳送給輸入/輸出模塊17。
輸入/輸出模塊17被用于激活顯示器15以及例如可是光或電形式的接口的接口16a和16b。因此，借助于輸入/輸出模塊17和在其下游連接的一個裝置可以輸出所確定的能量值并與所述電子儀表1通信。另外，所述裝置可以選擇性地具有一個用做與將被輸入的信息項相關的通信接口的輸入模塊18。例如，借助于輸入模塊18可以連接一個鍵盤或一個輔助鍵盤(通過線14a)和可能的另一接口22，以便輸入所述信息項。輸入模塊18最好僅僅用做對訪問模塊20或附加計算模塊23進行訪問。
輸入/輸出模塊17和輸入模塊18可以具有一個共同的計算機、微處理器或控制器。應當理解，例如光耦合器、耦合元件、電流源裝置等適當?shù)膫鹘y(tǒng)硬件裝置都可以被提供用于執(zhí)行所包含的各項功能。在最簡單的情況下，輸入/輸出模塊17和輸入模塊18的控制或實施也可以由計算機12執(zhí)行。
這些元件、單元、模塊和功能根據(jù)現(xiàn)有技術的狀態(tài)描述了基本儀表2的基本功能?；緝x表2在其殼體(未示出)內可選擇地形成經(jīng)過校準要求的第一訪問區(qū)域。關于這一點在基本儀表上表示為一個用于安裝鉛封的索眼24?；緝x表2由此而被密封，從而能夠檢查與其基本功能部件相關的任一介入。
根據(jù)這里所述新的想法，處理裝置11具有一個附加計算模塊23。該附加計算模塊23的基本形式是一個程序并因此最好能夠由處理裝置11的計算機12執(zhí)行。這里，當不包括實時功能時，也可以使用處理裝置11內的其它計算機、例如輸入/輸出模塊17的計算機執(zhí)行那些功能。
附加計算模塊23的宗旨和目的是在不以任何形式影響基本儀表2功能的情況下能夠由用戶執(zhí)行所述的附加功能或計算和可能的輸入或編程，由此，在一個儀表內用具有用戶特定功能體現(xiàn)“特殊儀表”。為此目的，首先必須得到將被用于附加計算模塊23的處理裝置11的任一數(shù)據(jù)。這是由操作連接線26指出的。在這方面的基本要求是當訪問所述數(shù)據(jù)時，所述基本儀表2應當具有無反作用功能。為此目的，在所述基本儀表功能和所述計算模塊功能之間插入了一個所謂的“防火墻”。在一個基本結構中，電子儀表1可以被配備有用戶可以得到的固定預定數(shù)量的多個附加功能。
在可以被用于激活或修改所述附加功能的編輯程序或翻譯程序的意義上來講，附加計算模塊23可選擇地具有一個訪問模塊20。訪問模塊20基本上被用于預先確定或激活附加計算模塊23中的程式或處理步驟，所述程式或處理步驟用于在可訪問數(shù)據(jù)的基礎上執(zhí)行計算或功能。為此目的，附加計算模塊23既可以包括它自己的存儲器(未示出)也可以包括由存儲器13a和13b分配的可能的存儲器區(qū)域，這些存儲器和存儲器區(qū)域用于程序訪問和信息項的存儲。為此目的基本需要具有一個用于存儲所述輸入程式或處理步驟的相關存儲器區(qū)域。為了傳輸數(shù)據(jù)或值，可以提供一個由形成所述“防火墻”的中性傳輸存儲器區(qū)域。
所述程式或處理步驟的人工輸入最好由經(jīng)過操作線14b或14a并通過輸入/輸出模塊17或輸入模塊18與附加計算模塊聯(lián)系的鍵盤19來執(zhí)行。附加計算模塊23在與基本儀表2的關系方面與第二訪問授權的一個區(qū)域相關。在最簡單的情況下，訪問模塊20是可以被任意訪問的。這里，如果要提供訪問限制，可以提供一個用于使能或查詢所述授權的裝置。為此，例如可以借助于密鑰或密碼功能使所述鍵盤19成為可訪問的。例如可以利用以通過所述鍵盤輸入的關鍵字的形式的密鑰或密鑰查詢實施所述功能。
應當理解，還可以提供一個附加的內部或外部鍵盤。最簡單的實施例提供那些基本構成儀表2的所有硬件元件，具體地說，鍵盤19和顯示器15能夠被用于執(zhí)行附加功能。訪問模塊20還可以利用外部輸入單元28借助于任選的接口27被另外的或附加的進行訪問。在這方面，外部輸入單元28可以是傳統(tǒng)的PC或其它便攜終端或鍵盤或具有顯示器的輔助鍵盤。
對于所述新功能來講重要的一點是能夠被根據(jù)所述用戶特殊定義的附加儀表或“虛擬儀表”是借助于所述電子儀表1內、具體地說是其殼體內的計算模塊23形成的。為此目的，例如可以借助于訪問模塊20確定例如“5個半小時值”的特定能量值，或確定什麼時候所述能量值將被超過、什麼時候輸入主網(wǎng)絡故障監(jiān)視處理、電流限制值監(jiān)視處理或涉及盜竊企圖的監(jiān)視處理、或用于計算特定能量值的特定程式。也可以根據(jù)其它的程式產(chǎn)生例如計算一個值的冗余功能。在這方面，所述虛擬儀表不借助于與所述基本儀表相關的校準調節(jié)加以實施。
在這方面，訪問模塊20也可以具有以能夠被激活或加載的信息庫形式存在的一定數(shù)量的固定基本功能。這可以包括例如標準的程式或限制值功能，在這種情況下，將被建立的附加功能可以在這些“積木塊”的基礎上產(chǎn)生?！疤摂M儀表功能”的加載或產(chǎn)生可以借助于接口22或27實現(xiàn)，從而可以使用例如具有輸入單元28的外部訪問模塊。
對于所述新功能的基本先決要求是所述虛擬儀表的功能不能對基本儀表2的所有功能具有反作用。這例如意味著當使用處理裝置11內相同的監(jiān)視器和相同的計算機時，所述基本儀表2的計算具有優(yōu)先權和不以任何方式被干擾。萬一在處理步驟方面發(fā)生沖突的情況下，基本儀表2也總是具有優(yōu)先權。
所述附加虛擬儀表還可以為所述用戶提供一個測試領域，在這方面，可以產(chǎn)生它們本身的附加功能而不需要提供特殊的儀表或附加項的儀器。這種儀表的使用可以面對特別是工業(yè)用戶，而對于這些工業(yè)用戶來講，在家庭中并不需要所述附加功能。此外，這種儀表也可以被用做試驗或測試操作中的“試驗或測試儀表”。但是，它也可以面對在家庭內部中的使用，在所述家庭內部中，用戶可以在他自己設定的基礎上進行其能量損耗的登記監(jiān)視和相應的評估。
權利要求
1．一種具有需要校準的基本儀表的電子儀表，包括-電流傳感器和電壓傳感器，用于檢測表示在一個電負載處能量損耗的多個信號，-連接到下游所述傳感器上的模/數(shù)轉換器裝置，和-具有至少一個相關存儲器、一個顯示器和/或一個輸入/輸出模塊的數(shù)字處理裝置，其中，具有在被檢測信號基礎上的計算模塊的數(shù)字處理裝置確定在所述負載處的能量損耗并借助于所述顯示器和/或所述輸入/輸出模塊輸出該能量損耗，其中提供了一個不須經(jīng)過校準規(guī)格的附加計算模塊，-其中，所述計算模塊對被確定和/或存儲在所述處理裝置中的所述信號和/或能量值具有無反作用訪問，和-由所述計算模塊計算的參數(shù)可以借助于所述顯示器和/或輸入/輸出模塊和/或一個附加輸出模塊輸出。
2．根據(jù)權利要求1所述的電子儀表，其中所述輸入模塊包括一個乘法器，用于在被檢測電流和電壓信號的基礎上產(chǎn)生多個功率值。
3．根據(jù)權利要求1或2所述的電子儀表，其中所述數(shù)字處理裝置包括至少一個計算機。
4．根據(jù)前述權利要求當中任何一個所述的電子儀表，其中與所述計算模塊相關的是一個訪問模塊，該訪問模塊用于在所述計算模塊中的所述信號和能量值的基礎上預先設置或激活用于將被確定的多個參數(shù)的計算的指令。
5．根據(jù)權利要求4所述的電子儀表，其中所述訪問模塊是用戶可以借助于鍵盤或借助于一個具有外部輸入單元的接口進行訪問的。
6．根據(jù)權利要求4或5所述的電子儀表，其中能夠存儲利用所述訪問模塊產(chǎn)生的指令或程式。
7．根據(jù)權利要求4、5或6所述的電子儀表，其中所述基本儀表與第一訪問優(yōu)先權的區(qū)域相關以及所述訪問模塊與第二訪問優(yōu)先權的區(qū)域相關。
8．根據(jù)權利要求7所述的電子儀表。其中所述基本儀表具有一個用于安裝用來形成其訪問優(yōu)先權的鉛封的裝置。
9．根據(jù)權利要求7或8所述的電子儀表，其中所述第二優(yōu)先權的區(qū)域具有一個用于查詢訪問授權的裝置。
10．根據(jù)前述權利要求中任何一個所述的電子儀表，其中所述電流和電壓傳感器具有單相或三相特性。
11．根據(jù)前述權利要求中任何一個所述的電子儀表，其中所述輸入/輸出模塊由一個控制器或微處理器控制。
全文摘要
為了在數(shù)字電子儀表中允許根據(jù)用戶希望的靈活性,除了提供包含基本儀表功能的基本儀表(2)以外,所述電子儀表(1)還包括一個附加計算模塊(23),利用它可以實現(xiàn)用戶所特有的計算或功能。在這種方式下,在電子儀表(1)內形成一個虛擬儀表。最好,所述附加計算模塊(23)能夠借助于訪問模塊(20)被訪問和能夠被用戶任意編程而不會使所述基本儀表經(jīng)過校準的功能收到破壞。
文檔編號G01R21/00GK1300944SQ0013595
公開日2001年6月27日 申請日期2000年12月19日 優(yōu)先權日1999年12月22日
發(fā)明者雅各布·懷德默, 喬治·科斯特爾 申請人:西門子計量股份有限公司