Устройство для дистанционного измерения потребления электроэнергии

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах учета потребления электроэнергии. Цель изобретения - упрощение устройства и повышение надежности-достигается введением постоянного запоминающего блока 8. Устройство также содержит счетчик электроэнергии с диском 1, на светоотражающую поверхность которого нанесено светопоглощающее пятно 2, генератор 3 импульсов , формирователь-усилитель 4 и осветитель 5, оптически связанный через поверхность диска 1 с фотодатчиками 6 и 7, а также оптронные ключи 9 и 10. Постоянный запоминающий блок 8 выполняет все логические операции по формированию выходных импульсов благодаря алгоритму, встроенному в блок 8 при его программировании . 1 табл., 5 ил. Ё 4 СО Ю СЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)1 G 01 R 11/56

/

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ, ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4797271/21 (22) 28.02.90 (46) 07.03.92, Бюл. ¹ 9 (71) Украинский государственный проектный и проектно-конструкторский институт

"Металлургавтоматика" (72) Г. И. Лошкарев, М,. Е. Полисский и Н. И.

Сонин (53) 621.317,382(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1164607, кл. G 01 R 11/56, 02.11.82.

Авторское свидетельство СССР

N 1599782, кл. G 01 R 11/56, 05.07.88. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использо» Ы 1718125А1 вано в информационно-измерительных системах учета потребления электроэнергии, Цель изобретения — упрощение устройства и повышение надежности -достигается введением постоянного запоминающего блока

8. Устройство также содержит счетчик электроэнергии с диском 1, на светоотражающую поверхность которого нанесено светопоглощающее пятно 2, генератор 3 импульсов, формирователь-усилитель 4 и осветитель 5, оптически связанный через поверхность диска 1 с фотодатчиками 6 и 7, а также оптронные ключи 9 и 10. Постоянный запоминающий блок 8 выполняет все логические операции по формированию выходных импульсов благодаря алгоритму, встроенному в блок 8 при его программировании, 1 табл., 5 ил, 3.

1718125

50

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах учета потребления электроэнергии.

Известно устройство для дистанционного измерения потребления электроэнергии

Е440, содержащее счетчик электроэнергии с диском, на светоотражающую поверхность которого нанесено светопоглощающее пятно, генератор импульсов, формировательусилитель, первый и второй фотодатчики, оптически связанные через поверхностьдиска с осветителем, первый, второй, третий и четвертый триггеры и первый и второй оптронные ключи.

Известное устройство отличается сложностью технической реализации, а также не обеспечивает автоматического разделения выходных сигналов в зависимости от направления вращения диска.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для дистанционного измерения потребления электроэнергии, содержащее счетчик электроэнергии с диском, на светоотражающую поверхность которого нанесено светопоглощающее пятно, последовательно соединенные генератор импульсов и формирователь-усилитель, первый выход которого соединен с тактовыми входами первого и второго D-триггеров, информационные входы которых подключены к входам элемента ИЛИ-НЕ и к выходам соответствующих фотодатчиков, оптически связанных через поверхность диска с осветителем, соединенным с вторым выходом формирователя-усилителя. Выходы первого и второго триггеров соединены с единичными входами соответственно третьего и четвертого триггеров, связанных перекрестно с их тактовыми входами, при этом выходы третьего и четвертого триггеров соединены с выходными ключами и R-входами первого и второго триггеров соответственно, à R-входы третьего и четвертого триггеров подключены к выходу элемента ИЛИ-НЕ.

Однако известное устройство отличается сложностью технической реализации, что снижает его надежность, а также не позволяет выявлять отказы, приводящие к искажениям выходной информации.

Цель изобретения — упрощение и повышение надежности устройства за счет использования логики на основе программируемых

ПЗУ.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для дистанционного измерения потребления электроэнергии, содержащее счетчик электроэнергии с диском, на светоотражающую поверхность которого нанесено светопоглощающее пятно, последовательно соединенные генератор импульсов и формирователь-усилитель, выход которого соединен с осветителем, оптически связанным через поверхность диска с первым и вторым фотодатчиками, а также первый и второй оптронные ключи, введено

ПЗУ, первый и второй адресные входы которого подключены к выходам соответствующих фотодатчиков, а первый и второй выходы ПЗУ подключены к соответствующим оптронным ключам, при этом третий, четвертый и пятый выходы ПЗУ соединены с его одноименными адресными входами.

На фиг, 1 представлена схема устройства для дистанционного измерения потребления электроэнергии; на фиг. 2 алгоритмы работы устройства; на фиг. 3— временные диаграммы работы устройства; на фиг. 4 и 5 — последовательность выборки слов ПЗУ при работе устройства.

Устройство для дистанционного измерения потребления электроэнергии содержит счетчик электроэнергии с диском 1, на светоотражающую поверхность которого нанесено светопоглощающее пятно 2, последовательно .соединенные генератор 3 импульсов и формирователь-усилитель 4, выход которого соединен с осветителем 5, оптически связанным через поверхность диска с фотодатчиками 6 и 7, выходы которых подключены соответственно к первому и второму адресным входам ПЗУ 8, первый и второй выходы которого соединены с соответствующими оптронными ключами 9 и

10, при этом третий, четвертый и пятый выходы ПЗУ 8 соединены с его одноименными адресными входами, Для нормальной работы устройства светопоглощающее пятно диска выполнено таким образом, чтобы обеспечивалось перекрытие как зон затемнения, так и зон засветки обоих фотодатчиков, а частота следования импульсов излучения выбирается такой, чтобы при максимальной скорости вращения диска в интервале времени между началами зон устойчивого затемнения или зон устойчивой засветки поступал хотя бы один импульс.

В качестве ПЗУ 8 может быть использована, например, микросхема К155РЕЗ вЂ” однократно программируемое пользователем при помощи плавких перемычек постоянное запоминающее устройство. ПЗУ имеет пять адресных входов (А, В, С, О, Е) и восемь выходов(F, G, Н,1, J, К, L, М) Однако для предлагаемого устройства в каждом слове ПЗУ 8 требуется программировать только пять (при необходимости ин1718125 дикации отказа — шесть), например, первых

F, G, Н, 1, J, (К) разрядов(остальные разряды не используются и не программируются).

В таблице приведены состояния выходов ПЗУ 8 в зависимости от состояния его адресных входов (программа, записанная в первых шести разрядах F, G, Н, 1, J, К всех

32 слов ПЗУ), а также характеристика и последовательность выполняемых функций при вращении диска по часовой стрелке.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 3 вырабатывает короткие импульсы, причем пауза между импульсами значительно больше их длительности. Эти импульсы через формирователь-усилитель 4 поступают на осветитель 5, который излучает короткие световые импульсы. Предположим, что в исходном состоянии оба фотодатчика 6 и 7 относительно поверхности диска 1 находятся в зоне засветки. При отсутствии импульса излучения на их выходах формируются единичные сигналы, поступающие на первый и второй адресные входы А, В ПЗУ 8. На остальные адресные входы С, О, Е ПЗУ 8 по цепям обратной связи поступают нулевые сигналы. При этом осуществляется выборка из ПЗУ 8 слова №

4 00000 (см. табл. ), При появлении короткого светового импульса, воспринимаемого обоими фотодатчиками, нулевые сигналы на их выходах приводят к смене кода на адресных входах

А, В, С, D, Е ПЗУ 8 с 11000 на 00000, в результате чего на время действия светового импульса осуществляется выборка слова № 1, аналогичного предыдущему слову № 4.

Кратковременная смена слова ¹ 4 словом N -1 будет происходить с частотой следования импульсов излучения, при этом на выходных шинах устройства сигналы отсутствуют.

При вращении диска 1, например, в направлении "+", что соответствует прямому направлению потока энергии, в зону затемнения первым входит фотодатчик 6 (момент времени t> на фиг. 3). Единичный сигнал на его выходе независимо от состояния излучателя будет постоянно присутствовать в течение всего времени нахождения фотодатчика 6 в зоне затемнения. При появлении очередного импульса излучения нулевой сигнал с выхода фотодатчика 7 приводит к сиене кода на адресных входах ПЗУ

8 с 11000 на 10000. При этом начинается выборка нового слова № 2 00100. Однако режим выборки этого слова относится к неустойчивому состоянию ПЗУ, так как поступление по цепи обратной связи с выхода

Н на вход С ПЗУ сигнала "1" вновь приводит к смене кода на адресных входах с 10000 на

10100, причем это происходит с незначительным по отношению к предыдущей смене запаздыванием, определяемым только временем задержки распространения сигнала через ПЗУ, и, следовательно, начавшаяся выборка слова № 2 тотчас же сменяется на выборку нового слова М 6, аналогичного предыдущему. При этом состояние выходов

F, G, Н, I, J ПЗУ 8 не изменяется, 10

Если световой импульс совпадает с моментом вхождения фотодатчика 6 в.зону затемнения и при этом и роисходят многократные колебания диска (" дребезг" ), вызываемые, например, вибрациями, то на

15 выходе фотодатчика 6 формируется пачка импульсов. При этом в момент освещения фотодатчика 6 сигналы на адресных входах

А. В. С, О, Е ПЗУ образуют кодовую комбинацию 00100, что приводит к выборке слова

¹ 5, и на выходах F, G, Н, 1, J ПЗУ 8 формируется кодовая комбинация 00000, в результате чего ПЗУ 8 под. действием обратной связи возвращается в исходное состояние(к нения фотодатчика 6 будет вновь выполняться последовательнеая выборка слов №

2и№6.

В дальнейшем при исчезновении импульса излучения единичные сигналы с вы30 ходов обоих фотодатчиков 6 и 7 приводят к смене кода на адресных входах ПЗУ 8 с

10100 на 11100. Выборка слова № 8 аналогичного предыдущему слову ¹ 6 не;изменя35 ет состояние выходов ПЗУ.

Выборка слова № 8 и кратковременная (на время действия светового импульса) смена его словом ¹ 6 может иметь место до тех пор, пока при дальнейшем вращении диска 1 в зону затемнения не входит фото40 датчик 7, на выходе которого независимо от состояния излучателя 5 устанавливается единичный сигнал на все время нахождения его в укаэанной зоне, При.этом ПЗУ переходит в режим постооянной выборки слова №

8. При возможном появлении на выходе фо45 тодатчика 7 пачки импульсов ("дребезга") будет происходить описанная поочередная смена двух одинаковых слов.№ 6 и М 8, 50

Дальнейшее вращение диска 1 приводит к выходу иэ эоны затемнения фотодатчика 6. (момент времени ta), после чего при появлении очередного светового. импульса нулевой сигнал с выхода фотодатчика 6 при; водит к смене кодовой комбинации на адресных входахА, В, С, О; E ПЗУ8с11100на

01100; в результате чего будет осуществляться выборка слова № 7 10011, что обеспечивает формирование на выходной шине

25 выборке слова М 1 00000), а в момент эатем1708125

"+", связанной через ключ 9 с выходом F

ПЗУ, единичного сигнала.

Однако режим выборки этого слова относится к неустойчивому состоянию ПЗУ, так как поступление по цепям обратной свя.зи с выхдов Н, I, J на входы С, О, Е ПЗУ 8 кодовой комбинации 011 вновь приводит к смене кода на его адресных входах на 01011 и начавшаяся выборка слова hh 7 тотчас же сменяется на выборку аналогичного слова

М 27. При этом состояние выходов F, G, Н, I, J ПЗУ 8 остается прежним.

Возможное появление пачки импульсов в этот момент времени на выходе фотодатчика 6 приводит к коочередной смене кодовых комбинаций 01011 и 11011 на адресных входах ПЗУ 8 и, следовательно, к поочередной выборке двух аналогичных слов hh 27 и

М 28, что также не влияет на состояние выходных шин устройства, Исчезновение импульса излучения приводит к выборке слова hL 28. На шине "+" единичный сигнал удерживается до выхода фотодатчика 7 из зоны затемнения (момент времени t4), после чего при появлении очередного светового импульса на выходах обоих фотодатчиков 6 и 7 формируются нулевые сигналы и смена кодовой комбинации на адресных входах на 00011 приводит к выборке слова hL 25 00000. Режим выборки этого слова отоносится к неустойчивому состоянию ПЗУ, и под действием обратной связи ПЗУ 8 возвращается в исходное состояние, характеризуемое выборкой слова hL 1.

Сигнал на выходной шине "+" устройства снимается.

Возможные колебания диска 1 вызывают в момент затемнения фотодатчика 7 последовательную выборку слов hL 3 и hL 11, а в момент освещения — последовательную выборку слов М 9 и М 1 ПЗУ 8. Это происходит до тех пор, пока фотодатчик 7 не выйдет из зоны "дребезга". При этом на обоих шинах "+" и "-" устройства удерживаются нулевые сигналы. Если направление вращения диска не изменяется, то при дальнейшем его вращении цикл работы повторяется, при этом происходит выборка слов из ПЗУ 8 в последовательности, приведенной на фиг, 4.

Вращение диска в противоположном направлении ("-"), что свидетельствует обратному направлению потока энергии, вызывает обратный порядок работы фотодатчиков 6 и 7, и сигнал формируется на выходе ключа 10 (фиг. 3, правая часть временной диаграммы), при этом происходит выборка слов из ПЗУ 8 в последовательности, приведенной на фиг, 5.

50 которых представлен запрещенными комбинациями на адресных входах, в разряд К, к которому может быть подключен сигнализатор отказов, например светодиод, записывается "0", а в остальных словах—

55 записывается "1", Если подключение сигнализатора отка. зов не предусматривается, то разряд К не используется. В режиме сигнализации на выходах F, С, связанных через оптронные ключи 9 и 10 с выходными шинами устрой5

Если в зонах затемнения одного или обоих фотодатчиков 6 и 7 происходит изменение направления вращения или возникают колебания диска 1 в этих зонах, то выходные импульсы либою не появляются вовсе (если реверс происходит в интервале времени от t1 до t3), либо появляется пара импульсов, прямой и обратный (если реверс происходит в интервале времени от с3 до с4), что при использовании реверсивного счета исключает воэможность ошибки.

Кроме рассмотренных функций формирования выходных сигналов в предлагаемом устройстве выявляются отказы, приводящие к появлению на адресных входах ПЗУ 8 запрещенных комбинаций, которые при нормальной работе устройства быть не могут, а именно присутствие на входах обратных связей ПЗУ комбинаций 110, 001 и 111 при различных сочетаниях сигналов от фотодатчиков 6 и 7. К запрещенным относятся также кодовые комбинации

00100, 00010, 00101 и 00011.

Во всех словах, соответствующих запрещенным адресным комбинациям, в разрядах Н, I, J, используемых в цепях обратной связи, записан код, предусматривающий исправление адресной комбинации (см. таблицу).

Если запрещенная адресная комбинация вызвана переходными процессами, например при включении питания, то за счет действия обратной связи ПЗУ возвращается к рабочему режиму. Если же запрещенная адресная комбинация вызвана отказом устройства, то ПЗУ остается в режиме сигнализации отказа. Например, при включении питания на адресных входах ПЗУ 8 формируется запрещеная кодовая каомбинация

10110, которая приводит к выборке слова М

14 (001000), которое за счет действия обратной связи должно привести к появлению на адресных входах кодовой комбинации

10100 и выборке слова Q 6. Если же этого не происходит, что может быть при отказах

ПЗУ или в цепях обратной связи, то ПЗУ остается в режиме сигнализации отказа.

Режим сигнализации обеспечивается тем, что во всех словах ПЗУ, код выборки

1718125

30

40

50

55 ства, удерживаются нулевые сигналы, чем исключается возможное формирование ложных импульсов при отказах устройства.

Таким образом, в предлагаемом устройстве выходные сигналы в зависимости от 5 направления вращения диска формируются либо на шине "+" (при прямом потоке электроэнергии), либо на шине "-" (при обратном потоке электроэнергии), При этом обеспечивается точность преобразования вращения 10 диска в импульсный сигнал при возможных колебаниях диска, вызываемых, например, вибрациями.

Использование логики на основе про- 15 граммируемых ПЗУ и массовое производство недорогих стандартных: ПЗУ позволяет реализовать предлагаемое устройство для дистанционного измерения потребления электроэнергии с более широкими функци- 20 ональными воэможностями (за счет сигнализации отказов) и более экономичным путем по сравнению с известными логическими схемами.

Технико-экономический эффект от ис- 25 пользования предлагаемого устройства обусловлен его техническими особенностями.

Формула изобретения

Устройство для дистанционного измерения потребления электроэнергии, содержащее счетчик электроэнергии с диском, на светоотражающую поверхность которого нанесено светопоглощающее пятно, последовательно соединенные генератор импульсов и формирователь-усилитель, выход которого соединен с осветителем, оптически связанным через поверхность диска с первым и вторым фотодатчиками, а также первый и второй оптронные ключи, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства и повышения надежности, в.него введен постоянный запоминающий блок, первый и второй адресные входы которого подключены к выходам соответствующих фотодатчиков, а первый и второй выходы постоянного запоминающего блока подключены к соответствующим оптронным ключам, при этом третий, четвертый и пятый выходы постоянного запоминающего блока соединены с его одноименными адресными входами, 7778125 гг а р, O C3 в Q

+ о

Характеристика процесса

М

t4 ° ДУ6ОНМ6 жОДН

B 0 Э 3. уОу, состояние !

0

° Ф

i ат пе еход кб

Х

0

0

И Н6 6Те P6P4XOg ЯХ

0 Срабат. . 4И Т уоуоф

Х.0

О

0

0 .0

О

0

0

О

- 2.

0

2Х

О

0 Х

-0

О мелкот.,переход к

0 Х

0 форнир,"+",уотойч.

0

0

0 и и е ч а и и е.,3I а6ИОПРааКООУЪ а(- ОРННРОР6, 6 :-,"»:

° Ф ° и ФФ l0

0 о 0

Ф ° °

Р A A о 8 о

3 о

Op + МФ ОФ 1

6 Е орабатма.

1718125

1718125

Вращение диска 8 ВРащение диска Я пряиои Hanpu8newu обраяноннапрафдщи

Зоны затемнения роводатиика г. г г г пукитирок выделены пары слов, оыекявщии друг друга с насоновой j излучения- светловыa иыпульсов, попадавщии в любую as вон рабогы фогодагчиков, кроне зоны az одковреыенного затемнения о.с.-оорагкая связь

Q 0, Фиг. 5

Составитель ГЛошкарев

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н,Ревская

Редактор Н.Яцола

Заказ 877 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва; Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, yn,Гагарина, 101