Счетчик ампер-часов постоянного тока Советский патент 1985 года по МПК G01R11/34 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения количест ва электричества в цепях постоянног тока. Известен счетчик ампер-часов постоянного тока, содержащий последов тельно соединенные магнитный усилитель, преобразователь напряжения в частоту блок изменения коэффициент пересчета и счетчик импульсов, а та же блок управления, вход которого ч рез преобразователь частоты в ток подключен к выходу преобразователя на:пряжения в частоту, а выходы - к управляющим входам блока изменения коэффициента пересчета и блока изме нения коэффициента передачи магнитного усилителя lj . Известный счетчик сложен и малонадежен. Наиболее близким к предложенному по технической сущности является сч чик ампер-часов постоянного тока, с держащий последовательно соединенны шунт, преобразователь напряжения в частоту элемент И, счетчик и блок сравнения кодов, выход которого под ключен к другому входу элемента И, а другой вход - к выходу программно го блока jZj. Однако известный счетчик также сложен и малонадежен. Кроме того, он имеет значительное собственное энергопотребление Цель изобретения - повышение надежности счетчика. - Поставленная цель достигается тем, что в.счетчике ампер-часов постоянного тока, содержащем последо... .. . вательно соединенные шунт, преобраз

ватель напряжения в частоту и счетчик импульсов, преобразователь напряжения в частоту содержит дифференциальный усилитель два транзистора различного типа проводимости, три ре зистора и конденсатор первая обкладка которого подключена к первому выводу первого резистора и инвертирующему входу дифференциального усипителя, неинвертирующий вход которого соединен ,с первым входом преобразователя, а выход - с второй обклад1 ой конденсатора и эмиттером первого транзистора, коллектор которого под-, ключей к базе второго транзистора, а 55 база - к коллектору второго транзистора, первому выходу второго резистора и через третий резистор - к шине

вне напряжения относительно общего провода схемы, то ток на выходе усилителя 2 составляет

).

вх

где k - коэффициент усиления входного тока, определяемый главным образом как отношение сопротивления шунта 1 к сопротивлению резистора 4 Этот ток протекает через конденсатор 3 и резистор 4 обратной связи по току. Напряжение U. (фиг.2,б) на обкладках конденсатора 3 при этом составляет

с 5 J .х),

С

где С - емкость конденсатора 3. питания, причем счетчик импульсов выполнен в виде электромеханического счетчика импульсов, выводы обмотки которого подключены соответственно к эмиттеру второго транзистора и первому выводу первого резистора, второй вывод которого соединен с вторым выводом второго резистора, вторым входом преобразователя и общим проводом питания. На фиг.1 приведена электрическая принципиальная схема счетчика амперчасов; на фиг.2 а-в - временные диаграммы его работы. Счетчик ампер-часов содержит шунт 1, дифференциальный усилитель 2, конденсатор 3, резистор А, транзисторы 5 и 6, резисторы 7 и 3 и электромеханический счетчик 9 импульсов. Первая обкладка конденсатора 3 подключена к первому выводу обмотки счетчика 9, первому выводу резистора 4 и инвертирующему входу усилителя 2, неинвертирующий вход которого соединен с первьм выводом шунта t , а выход - с второй обкладкой конденсато ра 3 и эмиттером транзистора , коллектор которого соединен с базой транзистора 6, эмиттер которого подключен к второму выводу обмотки счетчика 9, а коллектор - к базе транзистора 5, щине питания через резистор 7 и через резистор 8 - к общему проводу питания и вторым выводам шунта 1 и резистора 4. Счетчик работает следующим образом. Если через шунт 1 в некоторый момент времени проходит ток 1.„(фиг.2,а) . .В и создает на нем положительное падеПадение напряжения на резисторе 4, вызванное прохождением через него тока i идентично падению напряжения на шунте 1 и может быть пренебрежимо в сравнении с конечным значением напряжения U. на обкладках конденсатора 3, что позволяет условно считать конечное значение напряжения и.на обкладках конденсатора 3, равным напряжению U (фиг.2,б) срабатывания разрядника, образованного транйисторами 5,6 и резисторами 7,8 Разрядник работает следующим образом. Пока напряжение U на ббкладках .. конденсатора 3 меньше, чем напряжение и на база -транзистора 5, KoTojjpe. онределяется параметрами резисторов 7, 8, образующими делитель напряжения, транзистор 5 заперт и разрядник, выполненный на транзисторах 5,6 и резисторах 7, 8 по схеме аналога однопереходного транзистора, закр1бгг.. По мере конденсатора 3, напряжение на эмиттере транзистора 5 сравнивается с напряжением на его базе и транзистор 5 отпирается В слёдуияций момент времени, если через конденсатор 3 продолжает проходить заряжающий ток , положительное напряжение на эмиттере транзистора 5 превышает напряжение на его базе и разрядник, образованный транзистора 01 5 и 6, лавинообразно открывается, подключая при этом к конденсатору 3 обмотку электромеханического счетчика 9 импульсов, вследствие чего конденсатор 3 быстро разряжается и разрядник закрывается. Возникающий в момент разряда конденсатора 3 импульс тока (фиг.2 в) проходит через обмотку электромеханического счетчика 9 импульсов и приводрт в действие его механизм. Далее процесс повторяется. При стабильных уровнях напряжения на конденсаторе 3, соответствующих открыванию и закрыванию разрядника, образованного транзисторами 5 и 6, можно считать ампер-секундную площадь импульса тока, проходящего через обмотку счетчика 9 постоянной, откуда следует, что частота следования этих импульсов пропорциональна току в исследуемой цепи« Предложенный счетчик надежнее известного, поскольку содержит меньшее количество элементов, кроме того, вследствие жесткого нормирования ампер-секундной площади протекающих через обмотку электромеханического счетчика 9 импульсов тока .позволяет значительно повысить наработку на отказ этого элемента, являющегося самым ненадежным элементом предложенного счетчика Кроме того, собственное энергопотребление предложенного счетчика также значительно ниже, чем у известного, поскольку определяется только ампер-секувдной площадью импульса, необходимого для уверенного срабатывания электромеханического счетчика.

.... a

СЧЕТЧИК АМПЕР-ЧАСОВ ПОСТОЯН НОГО ТОКА, содержавши последовательно соединенные шунт, преобразователь .напряжения в частоту и счетчик импульсов, отличающийся тем, что, с целью повьшения его надежности, -преобразователь напряжения в час тоту содержит дифференциальный усилитель, два транзистора различного типа проводимости, три резистора и конденсатор, первая обкладка котороГО подключена К первому выводу первого резистора и инвертирующему входу дифференциального усилителя; нейнвертирушций вход которого соединен с первым входом преобразователя а выход с второй обкладкой конденсатора и эмиттером первого транзистора, коллектор которого подключен к базе второго транзистора, а база к коллектору второго транзистора, первсму выводу второго резистора и через третий резистор - к шине пита-ния причем счетчик импульсов выполЙен в виде электромеханического счетчика импульсов, выводы обмотки которого подключены соответственно к эмиттеру второго транзистора и к первому выводу первого резистора., второй вывод которого соединен с вторым выводом второго резистора, вторьм входом преобразователя и общим проводом питания. г./

Ue

Фиг. 2