Статический счетчик киловатт-часов Советский патент 1988 года по МПК G01R11/32 

(21)3882456724-21

(86)PCT/FI 84/00057 (17.08.84)

(22)17.04,85

(31)832962

(32)18.08.83

(33)FI

(46)07.10.88. Бкш. № 37

(71)Валмет ОЙ (FI)

(72)Теуво Лахти (FI)

(53)621.317.385 (088.8)

(54)СТАТИЧЕСКИЙ СЧЕТЧИК КИЛОВАТТ- ЧАСОВ

(57) Изобретение относится к измерительной технике и служаг для повышения надежности устройства. Счетчик содерж1;т источники и измерительных сигналов, преобразователь 4 напряжения, счетчик 5, включа щ:(Ш шаговьй двигатель 7 и счетчик 8, и блок 6 питания. Для достижения поставленной цели широтно-импульсный умножитель 3 состоит из суммирующего элемента на резисторах, гекергтсфй последовательности треуго. импульсов и аналогового переключателя на КМОП-транзисторе. 5 ило

QQ

9и,г.1

20

25

Изобретение касается статического счетчика киловатт-часов.

Цель изобретения - повьшение на- ;Дежности,

: На фиг 1 представлена блок-схема статического счетчика киловатт-ча- |сов; на фиг. 2 - принципиальная схе- : ма широтно-импульсного умножителя на фиг, 3 - формы сигналов, вьфаба- JQ тываемых широтно импульсным умножи- TeneMj на фиг., 4 и 5 - схемы преобра- зователя напряжения в частоту в раз- Hbix режимах работы. Статический счетчик содержит ис

точники и 2,-2 измерительных сигналов, пропорциональных напряже- ВИЮ и току, подключенные к проводам магистральной электросети, широтно- импульсньш умнолситель 3, входы которого соединены с выхода.ми источников 1.-1j-H 2 , а выход с последовательно соединенными преобразователем 4 напряжения в частоту и счетчи ком 5, а также блок 6 питания, входы которого подсоединены к проводам электросети, а выход .-, к нагрузке. Счетчик 5 содержит шаговый двигатель 7 и счетчик 8,

Жиротко-импульсньй умножитель (фиго2) содержит суммирующий элемент, состоя11гий из первого и второго сунми- руюол-ж резисторов 9 и 10, первый вывод первого резистора 9 подсоединен К источнику 1 измерительных сигналов, пропорциональных напряжению, первьш 35 вывод второго резистора Ю подсоединен к генератору 11 последовательное-, ти треугольных импульсов, а вторые выводы резисторов 9 и 10 объединены и подсоединены к управляющему входу аналогового переключателя (выборки) 12, информационньш вход которого соединен с источником 2 измерительного, сигнала, пропорционального току. В точке соединения суммирующих резисторов 9 и 10 получается суммарное напряжение V - Up. Переключатель 12 выборки представляет собой аналого- вьй коммутатор, на который поступает сигнал и., пропорциональный силе то- 50 i

30

40

45

.т , р |н

ка. Вход управления коммутатора подсоединен к суммирующей точке. Аналоговый коммутатор 12, в качестве которого можно использовать, например, плоскостной палевой транзистор или полевой МОП-транзистор, изменяет свое состояние при заданном пороговом значении управляющего напряжения.

55

i

Пороговьй уровень аналогового коммутатора 12 (фиг .З) определяет в этом случае длительность импульсов выборки, поскольку переключатель запирается, когда суммарный сигнал U + + Up выше порогового уровня и„ , и отпирается, когда суммарньй сигнал ниже порогового уровня. Следовательно, выходной сигнал управляемого таким образом коммутатора выборки представляет собой последовательность прямоугольных импульсов, длительность которых пропорциональна напряжению, а амплитуда пропорциональна току. Напряжение постоянного тока, получаемое после фильтрации последовательности импульсов, управляет преобразователем 4 напряжения в частоту.

Преобразователь 4 напряжения в частоту (фиг.4) обеспечен схемой коррекции Напряжения смещения. Преобразователь напряжения в частоту содержит операционный усилитель 13, соединенный с цепью, состоящей из конденсатора 14 и резистора 15, служащей интегрирующим устройством, детектор 16 порогового уровня, управ- ляемьш выходным сигналом интегрирующего устройства, и схему 17 синхронизации, которая управляет источником 18 постоянного тока, подсоединенным к выходу интегрирующего устройства. Во время работы схемы ин- .тегрирукяцее устройство интегрирует входной ток I}.,, пока выходной сигнал этого устройства не превысит пороговьш уровень детектора 16. В это время запускается схема 17 синх- , ронизации и с помощью переключателя подводит импульс тока в цепи обрат- |ной связи IP на время Т, к входу интегрирующего устройства. Рабочая частота f преобразователя в этом случае определяется по формуле

I

- Р Ни

т.

i

Таким образом ясно, что частота f прямо пропорциональна входному току 1| „ и, следовательно, входному

напряжению.

W

потому что

и ; м Upg R

где R - сопротивление резистора 15.

Для коррекции влияния напряжения смещения U усилителя 13 на входной ток 1-у преобразователь 4 напряжения в частоту содержит корректирующее устройство, которое во время интегрирования поддерживает нулевой уровень на выводе резистора 15 со стороны усилителя 13 или в точке А (фиг,4).

Корректирующее устройство содержит выключатель 19 выборки, соединяющий интегрирующее устройство с умножителем 3, вьжлючатель 20, соединенный последовательно с интегрирующим конденсатором 14 и корректирующим конденсатором 21 между точкой А и инверсным входом усилителя 13, выключатель 22, соединяющий инверсный вход и выход усилителя 13,.и выключатель -23, заземлянщий точку А.

Выключатели 19 и 20 обеспечивают возможность интегрирования входного тока 1 , когда они замыкаются в показанное на фиг. 4 положение. Во время процесса интегрирования выключатели 22 и 23 размыкаются. Для выполнения коррекции интегрирование . прерьшается между периодами выборки выключателя 19 выборки посредством размыкания выключателя 20, последовательно соединенного с интегрирующим конденсатором 14, Во время следующей фазы коррекции выход и инвертирующий вход усилителя 13 соединяются замыканием выключателя 22, а другой вывод конденсатора 21 заземляется замыканием выключателя 23, благодаря чему напряжение смещения Uos усилителя 13 передается корректирующему конденсатору 21. Таким образом, во время фазы корректирования управление выключателями 19,20,22и 23 осущствляется так, что они оказываются в положении, показанном на фиг. 5. Во время следующей фазы интегрирования

5

0

5

0

5

0

5

выключатели снова переводятся в поло жение, показанное на фиг, 4, благодаря чему корректирующий конденсатор 21 так соединяется е входной цепью, что во время фазы интегрирования напряжение в точке А остается на нулевом уровне, которьй кo meнcиpyeт действие напряжения смещения на входной ток.

Формула изобретения

Статический счетчик Ki-шоватт-ча- соБ, содержащий источники измерительных сигналов и и U- 5 пропорциональных напряжениям U, U, U и Ipj, 15, IT подключенные к провода. ; магистральной электросети, широтно-- импульсный умножитель, входы которого соединены с выходами источников измерительных сигналов, а вьжод с последовательно соединенными преобразователем напр.яжения в частоту, выполненным на аналоговом интеграторе и аналоговых переключателях на КМОП транзисторах, и счетчиком, а талхже блок питания, входы которого подсоединены к проводам электросети, а вы- ход - к нагрузке5 отличающийся тем, что, с цетью повьгаения надежности, широтно-ш тульсньв житель содержит cy 5миpyкш ий э.п;емент5 состоящий из первого и второго суммирующих резисторов, к первом выводу первого из которых подсоединен источник измерительного сигнала U,, к первому выводу другого подсоединен генератор последовательности треугольных импульсов, а вторые вьшоды сум- мируюпщх резисторов объединены и подсоединены к управляющему входу аналогового переключателя, выполненного на КМОП-транзисторе, информационный вход котЬрого соединен с источником измерительного сигнала U; ,

Ui

и

Uo

g ААДд vY/

w

7

CpUZ.5