Измерительный преобразователь электрической энергии постоянного тока Советский патент 1987 года по МПК G01R21/00 

Измерительный преобразователь электрической энергии предназначен для использования в электроизмерительной технике, в частности в сис- учета и регулирования потребления электроэнергии.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения преобразования в число импульсов измеряемой электрической энергии переменного тока.

На фиг.1 представлена схема измерительного преобразователя энергии; на фиг.2 - принципиальная схема блока управления счетом. i

Измерительный преобразователь электрической энергии содержит преобразователь 1 произведения знакопостоянных напряжений в частоту следования импульсов, первый резистор 2, первый источник 3 входного напряжения, второй резистор 4, второй источник 5 входного напряжения, счетчик 6 импульсов, второй преобразователь 7 постоянного напряжения в час- тоту следования импульсов, блок 8 управления счетом, третий - пятый резисторы 9-11, источник 12 напря-. жения смещения, шестой 13 и седьмой 14 резисторы, причем первьш вход преобразователя 1 произведения знако- постоянных напряжений в частоту следования импульсов подключен через первый: резистор 2 к выходу первого источника 3 входного напряжения, второй - через второй резистор 4 к выходу второго источника 5 входного нап ряжения, а выход к первому входу блока 8 управления C4eTot, второй вход которого подключен к выходу преобразователя 7 постоянного напря- сения в частоту следования импульсов, а первьй и второй выходы - к счетному входу и входу направления счета счетчика 6 импульсов, вход реобразователя 7 постоянного напряения в частоту следования импульсов через третий - пятьй резисторы 9-11 подключен соответственно к выходам первого и второго источников 3 и 5 входных напряжений и к выходу сточника 12 напряжения смещения, оединенного через шестой 13 и седьой 14 резисторы с первым и вторьм ходами преобразователя 1 произведеия знакопостоянных напряжений в астоту следования импульсов.

Блок 8 управления счетом содержит распределитель 15 импульсов, первый 16 и второй 17 D-триггеры,

первый 18 и второй 19 элементы ИЛИ- НЕ, элемент 20 ИЛИ и первый 21 и второй 22 RS-триггеры, подключенные своими S-входами 23 и 24 к выходам преобразователя 1 произведения знакопостоянных напряжений в частоту следования импульсов и преобразователя 7 постоянного напряжения в частоту следования импульсов соответственно, а неинвертированными входами - к

D-входам первого 16 и второго 17 D-триггеров, соединенньк С-входами с первым 25 и вторым 26 выходами распределителя 15 импульсов, подключенного входом 27 к выходу задающего генератора 28, а инвертированные выходы D-триггеров 16 и 17 присоединены к вторым входам соответственно первого 18 и второго 19 элементов ИЛИ-НЕ, присоединенных первыми входами к С-входам соответствующих D-триггеров 16 и 17, выходами - к R-BXO- дам соответственно первого 21 и второго 22 RS-триггеров и через элемент 20 ИЛИ - к счетному входу счетчика 6 импульсов, вход направления счета которого соединен с третьим выходом 29 распределителя 15 импульсов .

Измерительный преобразователь

электрической энергии переменного тока работает следующим образом.

0

На первый вход преобразователя 1 произведения знакопостоянных напряжений в частоту следования импульсов подается входное напряжение от первого источника 3 входного напря- жения и напряжение смещения от источника i 2 напряжения смещения через суммирующие резисторы 2 и 13, на второй вход - напряжения от второго источника 5 входного напряжения и источника 12 напряжения смещения через суммирующие резисторы 4 и 14 (каждый вход преобразователей является инвертирующим входом соответствующего операционного усилителя).

Частота f следования импульсов на выходе преобразователя 1 равна

f. - «,-й - Г-) i -г ),

KX хс RV . VC

(1)

. 1352386 К, - коэффициент преобразования первого преобразователя;

первое входное напряжение; второе входное напряжение; напряжение смещения;

и. и, и.

К„,К у,К УС

R

VC

резисторов

сопроиивления

2,4,13,14.

На вход преобразователя 7 постоянного напряжения в частоту следования импульсов через суммирующие резисторы 9-11 подаются первое и второе входные напряжения и постоянное напряжение смещения. Частота следования импульсов на выходе преобразователя 7 равна

к,

(.УХ

R;

+ Uv

п R,

Uc .

RL

R,R Rl

,

где К2 - коэффициент преобразования второго преобразователя; сопротивления резисторов 9, 10 и 11 . Параметры схемы выбираются таким образом, чтобы суммарный ток на каждом входе преобразователей, поступающий на входы соответствующих операционных усилителей, не изменялся по знаку, хотя каждая из входных величин и и U, может быть знакопеременной.

Импульсы с выходов преобразователей поступают на входы блока 8 управления счетом и проходят с его выхода на счетный вход счетчика 6 импульсов, причем при прохождении импульсов с выхода преобразователя 1 на вход знака счетчика 6 импульсов подается напряжение, соответствующее логической единице, -а при прохождении импульсов с выхода преобразователя 7 сигнал знака имеет значение логического нуля. В счетчике 6 импульсов накапливается разность чисел импульсов, поступающих с выходов преобразователей.

Разностная частота f на выходе блока 8 управления счетом (с учетом сигнала знака) равна разности частот f и f 2 .

Учитьшая выражения (l) и (2),

f f. - fo

- к RxRv

и,( R

VC

-Kj) RL

и

.,

R(-R у

Ki R

)(Кли

.

RC (3)

Первый член выражения (3) представляет собой произведение входных напряжений на постоянную величину, которую требуется получить, остальные три слагаемых содержат разности постоянных величин, стоящие в скобках. Выбирая параметры схемы таким образом, чтобы вьшолнялись условия

15

(4)

(2)

20

(5)

(6)

-25

(7)

Условия (4), (5) и (6) можно удовлетворить за счет выбора параметров схемы, например сопротивлений резисторов Rj(, Rl,, R .

Импульсы с разностной частотой f накапливаются в счетчике, числовое значение кода которого N равно t

К,

R tf К

и,и, dt

(8)

0

0

5

Если и,

и и выходга е напряже5

ния первичных преобразователей тока и напряжения, то число N пропорционально потребляемой электрической энергии.

Формула изобретения

1. Измерительный преобразователь электрической энергии постоянного тока, содержащий преобразователь произведения знакопостоянных напряжений в частоту следования импульсов, подключенный своим первым входом через первый резистор к выходу первого источника входного напряжения, вто- рым входом через второй резистор - к выходу второго источника входного напряжения, счетчик импульсов, от- личающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения преобраэования в число импульсов электрической энергии переменного тока, он содержит преобразователь постоянного напряжения в частоту соедования импульсов, блок управления счетом, третий, четвертый, пятый резисторы, источник напряжения смещения и шестой и седьмой резисторы, причем первый вход блока управления счетом подключен к выходу преобразователя произведения знакопостоянных напряжений в частоту следования импульсов , второй вход - к выходу преобразователя постоянного напряжения в частоту следования импульсов, а пер- вьй и второй выходы - к счетному входу и входу направления счета счетчика импульсов, при этом вход преобразователя постоянного напряжения в частоту следования импульсов через третий, четвертый и пятьй резисторы подключен соответственно к выходам первого и второго источников входных напряжений и к выходу источника напряжения смещения, связанного через шестой и седьмой резисторы соответственно с первьм и вторым входами первого преобразователя произведения знакопостоянных напрявшшпи

фиг. 2 Заказ 5561/43 Тираж 730

Произв.-полигр.. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

52386

жений сов.

2. л и ч

в частоту следования импуль10

15

Преобразователь по п.1, о т - а ю щ и и с я тем, что блок управления счетом содержит распределитель импульсов, первьй и второй D-триггеры, первый и второй элементы ИЛИ-НЕ, элемент ИЛИ и первый и второй RS-триггеры, подключенные своими 5-входами соответственно к выходам первого и второго преобразователей, а неинвертированными выходами - к D-входам первого и второго О-триггеров связанных С-входами с первым и вторым выходами распределителя импульсов, подключенного входом к выходу задающего генератора, а инвертированные выходы О-тригге- ров присоединены к вторым входам со ответственно первого и второго элементов ИПИ-НЕ, присоединенных своими первыми входами к С-входам соответствующих D-триггеров, а выходами - к R-входам соответственно пер- вого и второго RS-триггеров и через элемент ИЛИ - к счетному входу счетчика импульсов, вход направления счета которого соединен с третьим выходом распределителя импульсов.

20

Подписное

Изобретение предназначено для использования в системах учета и регулировки потребления электроэнергии. Цель изобретения - расширение функциональньк возможностей преобразователя. Измерительный преобразователь содержит преобразователь 1 произведения знакопостоянных напряжений в- частоту следования импульсов, источники 3 и 5 входнога напряжения и счетчик 6 импульсов. Введение резисторов 9...11,13 и 14, преобразователя 7 постоянного напряжения в частоту следования импульсов, блока 8 управления счетом и источника 1 2 напряжения смещения обеспечивает возможность преобразования в число импульсов измеряемой электрической энергии переменного тока. В описа-. НИИ дан пример реализации блока 8 управления счетом. 1 з.п., 2 ил. СО СД ts3 СО 00 05 фиг