Устройство для дистанционного измерения потребления электроэнергии

 

Использование: передача информации о потребляемой электрической энергии в автоматизированных системах учета. Сущность изобретения: устройство содержит 1 счетчик электроэнергии 1, генератор импульсов 2, два фотоприемника 3, 4, селектор импульсов 6, фазовый компаратор 7. 5-2-3- 6-7, 2-4-6-7, 5-6. 2 з.п.ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 R 11/56

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4790527/21 (22) 08,02.90 (46) 30,07.92.Бюл, ¹ 28 (71) Специализированный трест "Сибцветметэнерго" (72) Б.Н.Порохнявый и А.А.Лапатский (56) Авторское свидетельство СССР

N 1307349, кл, G 01 R 11/56, 1985.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1599783, кл. G 01 R 11/56, 1988, Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для автоматического измерения как активной, так и реактивной электроэнергии при индуктивном, емкостном и переменном характерах нагрузки.

Известно устройство для измерения потребления электроэнергии., содержащее счетчик электроэнергии, излучатель, имею. щий оптическую связь с фотодатчиком через подвижной элемент электросчетчика, и усилитель импульсов фотодатчика, соединенный через линию связи с приемником сигналов.

Недостатками данного устройства являются необходимость применения механиче.ского стопора, исключающего обратный ход счетчика, и значительное собственное энергопотребление, снижающие метрологические характеристики устройства, При учете реактивной электроэнергии потребителей с переменным характером нагрузки примейя- ют два аналогичных устройства. При этом каждое из устройств содержит механический стопор, предотвращающий соответственно левое или правое вращение диска;

ЫУ„» 1751682 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ (57) Использование: передача информации о потребляемой электрической энергии в автоматизированных системах учета. Сущность изобретения; устройство содержит 1 счетчик электроэнергии 1, генератор импульсов 2, два фотоприемника 3, 4, селектор импульсов 6, фазовый компаратор 7. 5 — 2-36 — 7, 2 — 4 — 6 — 7, 5 — 6. 2 з.п.ф-лы, 5 ил.

Необходимость применения двух аналогичных устройств является следствием низкой функциональной возможности устройства и приводит к повышению затрат на учет электроэнергии.

Известно устройство, содержащее счетчик электроэнергии с диском, на светоотражающую поверхность которого йанесено пятно, генератор импульсов, выход которого подключен к входу усилителя, к выходу которого подключены входы первого и второго осветителей. Осветители оптически связаны соответственно с первым и вторым фотодатчиками, Выход первого фотодатчика связан с первым входом первой схемы совпадения, выход второго фотодатчика связан с первым входом второй схемы совпадения, Вторые входы обоих схем совпадения подключены к выходу генератора импульсов. Выход первой схемы совпадения подключен к первому входу триггера. выход второй схемы совпадения подключен к второму входу триггера.

К недостаткам указанного устройства также относятся необходимость примене1751682

15

25

35

55 ния механического стопора и низкие функциональные возможности.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее счетчик электроэнергии с диском, на светоотражающую поверхность которого нанесено светопоглощающее пятно, генератор импульсов, выход которого через усилитель соединен с входами первого и второго излучателей, первый и второй фотоприемники, четыре элемента И, два инвертора (элемента НЕ), два триггера и два ключа.

В связи с большим количеством применяемых элементов это устройство является сложным.

Целью изобретения является упрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для дистанционного измерения потребления электроэнергии, содержащее счетчик электроэнергии с диском, генератор импульсов, первый и второй фотоприемники, входы которых через поверхность диска оптически связаны с выходом излучателя, введены селектор импульсов и фазовый компаратор, причем первый вход селектора импульсов соединен с выходом генератора, второй вход селектора импульсов соединен с выходом первого фотоприемника, третий вход селектора импульсов соединен с выходом второго фотоприемника, первый вход фазового компаратора соединен с первым выходбм селектора импульсов, второй вход фазового компараTîðà соединен с вторым выходом селектора импульсов, выход генератора импульсов соединен с входом излучателя.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для дистанционного измерения потребления электроэнергии; на фиг. . 2 — функциональные схемы селектора импульсов и фазового коммутатора; -на фиг.

3 — 5 — временные диаграммы работы устройства.

Устройство для дистанционного измерения потребляемой электроэнергии содержит счетчик электроэнергии с диском 1„ излучатель 2,:оптически связанйый через поверхность диска с первым 3 и вторым 4 фотоприемниками, генератор 5 импульсов, селектор 6 импульсов и фазовый компаратор 7. Выход генератора 5 импульсов соединен с входом излучателя 2 и первым входом селектора 6. Выход излучателя 2 через поверхность диска 1 оптически соединен с входами первого 3 и второго 4 фотоприемников. Для оптической связи может быть использовано, например, светопоглощающее пятно, нанесенное на поверхность диска 1, Выход первого фотоприемника 3 соединен с вторым входом селектора 6, а выход второго фотоприемника 4 — с третьим входом селектора, Первый выход селектора 6 соединен с первым входом фазового компаратора 7, а второй выход — с вторым входом компаратора 7.

Селектор импульсов содержит первый 8 и второй 9 элементы 2И, элемент 2ИЛИ-НЕ

10 первый триггер 11 и второй триггер 12

Первые входы первого 8 и второго 9 элементов 2И соединены с выходом генератора 5 импульсов, Второй вход первого элемента 2И 8 соединен с выходом первого фотоприемника 3, второй вход второго элемента 2И 9 — с выходом второго фотоприемника 4. Вторые входы элементов 2И 8 и 9 соединены соответственно с входами элемента 2ИЛИ-НЕ

10.

Выход первого элемента 2И 8 соединен с установочным входом S первого триггера

11, выход второго элемента 2И 9 — с установочным входом S второго триггера 12. Выход элемента 2ИЛИ-HE 10 соединен с установочными входами R первого 11 и второго 12 триггеров.

Прямой выход первого триггера является первым выходом селектора импульсов, а прямой выход второго триггера — вторым выходом селектора импульсов.

Фазовый компэратор 7 содержит третий элемент 2И 13, четвертый элемент 2И

14, первый 16 и второй 15 инверторы. Первый вход третьего элемента 2И 13 соединен с первым выходом селектора 6 и входом первого инвертора 16: Первый вход четвертого элемента 2И 14 соединен с вторым выходом селектора 6 и входом второго инвертора 15. Второй входтретьего элемента 2И 13 соединен с выходом второго инвертора 15, Второй вход четвертого элемента

2И 14 соединен с выходом первого инвертора 16. Первый вход третьего логического элемента 2И является первым входом фазового компаратора. Первый вход четвертого логического элемента 2И является вторым входом фазового компэратора;

Устройство .работает следующим образом.

Генератор 5 импульсов вырабатывает импульсы (диаграммы а), которые поступают на вход излучателя 2, Излучатель 2 излучает световые импульсы. которые, отражаясь от поверхности диска 1, поступают на первый 3 и второй 4 фотоприемники.

В освещенном состоянии на выходах фото- . приемников 3 и 4 формируются импульсы (диаграммы б и в), инверсные импульсам, вырабатываемым генератором 5.

1751682

10

20

30

40 тельностью больше заданной, Фазовый компаратор 7 также может быть выполнен по другим схемам.

50 Предлагаемое устройство по сравнению с известными обладает меньшим собственным потреблением электроэнергии, поскольку в нем исключен один излучатель.

При этом отпадает необходимость установ55 ки механических стопоров, поскольку в нем распознается и учитывается направление движения диска, что позволяет повысить пороговую чувствительность счетчика, так как исключается влияние механической силы, При вращении диска 1 нэнесейное на него светопоглощающее пятно поглощает лучи излучателя 2. При направлении вращения, показанном на фиг. 1 стрелкой, в начальный момент поглощения t< на выходе первого фотоприемника 3 установится и бу- . дет удерживаться до окончания периода поглощения напряжения логической единицы (диаграммы б).

В результате дальнейшего вращения диска в момент tz начнут поглощаться импульсы, направляемые на второй фотоприемник 4, и на его выходе. установится уровень логической единицы (диаграмма в).

В момент 1з закончится поглощение импульсов, направляемых на первый фотоприемник 3, и на его выходе вновь установится импульсная последовательность." В момент

t4 закончится поглощение импульсов, на= правляемых нэ вход второго фотоприемника 4, На выходах селектора 6 до момента поглощения присутствует ситнэл с уровнем логического нуля. На первом выходе селектора 6 уровень логической единицы устанавливается в момент начала поглощения импульсов первым фотоприемником 3 (момент t1, диаграмма г). На втором выходе селектора 6 уровень единицы устанавливается в момент начала поглощенйя импульсов вторым фотоприемником 4 (момент tz) (диаграмма д). Уровень логической единицы на первом и втором выходах селектора 6 сохраняется до момента t4, когда поглощение импульсов, направляемых как на первый, так и второй 4 фотоприемники, прекращается.

Фазовый компаратор 7 реализует логические функции у1=х1 xz и yz=xz х1, причем функции у1 соответствует первому выходу компаратора, а уг — второму, переменная х1 соответствует первому входу компаратора, а переменная хг — второму. При принятом направлении движения диска на интервале времени t1, ..., iг на входы компаратора 7 поступают сигнал ы с раз н ы ми логическими уровнями(диаграммы r и д). Следовательно, 4 на первом выходе компаратора 7 формируется информационн ый им пул ьс (диаграмма е), На втором выходе компаратора (диаграмма ж) сохраняется сигнал в уровне логического нуля.

При изменении направления вращения диска 1 очередность поглощения импульсов,. поступающих на входы фотоприемников 3 и

4, также меняется на противоположную: в первую очередь поглощаются импульсы, по ступающие на вход второго фотоприемника

4, во вторую — на вход первого фотоприемника 3 (фиг. 4), Вследствие этого взаимоположение импульсов на выходах селектора 6 изменятся. Уровень логической единицы сначала устанавливается на выходе второго фотоприемника (диаграмма д), а затем— первого (диаграмма г), В результате реализации функций у1 и уг на первом выходе компаратора сохраняется сигнал с уровнем логической единицы. а на втором выходе формируется информационный импульс.

Селектор 6 импульсов работает следующим образом, При принятом направлении вращения в момент с1 (фиг. 5) начинается поглощение направляемых на первый фотоприемник 3 импульсов и на его выходе устанавливается уровень логической единицы (диаграмма б). Аналогично, в момент tz устанавливается уровень логической единицы нэ выходе второго фотоприемника 4 (диаграмма в). Поскольку до момента времени t> на входы элемента 2И 8 поступают импульсы в противоположных уровнях (диаграммы а и б), то нэ его выходе присутствует уровень нуля (диаграмма к). В момент t< на второй вход элемента 2И 8 поступает сигнал логй ческ ой единицы и нэ

его выходе начинают формироваться импульсы. Первый из этих импульсов устанавливает по входу S триггер .11 в состояние логической единицы (диаграмма г). В аналогичной последовательности в результате поглощения импульсов, найравляемых нэ второй фотоприемник 4, в момент tz npoucходит установка второто триггера 12 (диаграммы и, д). В момент ta прекращается.— поглощение импульсов, йоступэющих навторой фотоприемник 4, вследствие чего на выходе элемента 2И-НЕ 10 начинают формироваться импульсы (диаграмма 3), которые по входу R возвращают триггеры 11 и 12 в исходное положение, При смене направления движения дйска первыми поглощаются импульсы, направляемые на вход второго фотоприемника 4. В результате первым меняет свое состояние второй триггер 12, а затем первый триггер 11, B качестве селектора 6 импульсов могут использоваться и другие устройства, которые пропускают на выход импульсы, длитормозящей диск .счетчика. Кроме того, 1751682 предлагаемое устройство позволяет снизить затраты на учет реактивной электроэнергии потребителей с переменным характером нагрузки, поскольку количество счетчиков в данном случае уменьшается в 5 два раза, и по сравнению с известными обладает большей унификацией, поскольку оно без перестройки стопорной системы может использоваться как для учета активной электроэнергии, так и для учета реак- 10 тивной электроэнергии с индуктивным,емкостным и переменным характерами на- грузки..

Формула изобретения 15

1. Устройство для дистанционного измерения потребления электроэнергии, содержащее счетчик электроэнергии. с диском, генератор импульсов, первый и вто- 20 рой фотоприемники, входы которых через поверхность диска оптически связаны с выходом излучателя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства; в него введены селектор импульсов и фазовый 25 компаратор, причем первый вход селектора импульсов соединен с выходом генератора, второй вход селектора импульсов соединен с выходом nepaoro фотоприемника, третий вход селектора импульсов соединен с выхо- 30 дом второго фотоприемника, первый вход фазового компаратора соединен с первым выходом селектора импульсов, второй вход

Фазового компаратора соединен с вторым выходом селектора импульсов, выход генера- 35 тора импульсов соединен с входом излучателя.

2, Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что селектор импульсов содержит первый и второй логические элементы И, логический элемент ИЛИ-НЕ, первый и второй триггеры, причем первый вход первого логического элемента И, являющийся первым входом селектора импульсов, соединен с первым входом второго логического элемента И, второй вход первого логического элемента И, являющийся вторым входом селектора импульсов, соединен с первым входом логического элемента ИЛИ-НЕ; второй вход второго логического элемента И, являющийся третьим входом селектора импульсов, подключен к второму входу логического элемента ИЛИ-НЕ., выход которого соединен с входами сброса первого и второго триггеров,.выходы первого и второго логи° . ческих элементов И соединены с входами установки соответствующих триггеров, прямые выходы которых являются выходами селектора импульсов.

3. Устройство по и 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что фазовый компаратор содержит третий и четвертый логические элементы И. первый и второй инверторы. причем первый вход третьегологического элемента И, явля- . ющийся первым входом фазового компаратора, соединен с входом первого инвертора. первый вход четвертого логического элемента И, являющийся вторым входом фазового компаратора; соединен с входом второго инвертора. подключенного выходом к второму входу третьего логического элемента И, выход первого инвертора соединен с вторым входом четвертого логического элемента И.

1751682

1751682 3 Ф

Фиг, s

Составитель Б.Порохнявский

Техред М.Моргентал Корректор T.Ващкович

Редактор А.Лежнина

Заказ 2688 Тираж . . Подписное

ВНИИРИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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