Счетчик ампер-часов Советский патент 1989 года по МПК G01R11/34 

Изобретение относится к электронным устройствам измерения количества электричества в цепях постоянного тока и может быть использовано для контроля и управления процессами нанесения гальванических покрытий. Счетчик ампер-часов предназначен для работы в цепях гальванических ванн, питающихся как ренерсиронанньм, так и однополярным .

Цель изобретения расширение фунциональных возможностей за счет интегрирования во времени как постоян ного, так и реверсированного тока и тока с произвольной формой импульс

На чертеже представлена структурная схема счетчика ампер-часов.

Счетчик ампер-часов содерлсит источник 1 питания, гальваническую ванну 2, шунт 3, усилитель 4 постоянного тока, знаковьй триггер 5, выпрямител 6, ключи 7-10, первый функциональный канал, образо1занный первым преобразователем 11 напряжения в частоту,, первым элементом И 12, первым реверсивным счетчиком 13с входами 14-16 счета, реверса и сброса, второй функциональньй канал, образованный вторым преобразователем 17 напряже- ния в частоту, вторым элементом И 18 вторым реверсгдвным счетчиком 19 с входами 20-22 счета, сброса и реверса, первый и второй буферные регистры 23 и 24 су мматор 25s, преобразова- тель 26 кода в частоту, счетчик 27, блок 28 сравнения, программный блок 29, генератор 30 импульсов, первый и второй делители 31 и 32 частоты, элемент НЕ 33, первый и второй од- новибраторы 34 и 35, элемент ИШ 36, первый и второй элементы ЙСКЛ10ЧМ)ЩЕЕ ИЛИ 37, 38, дешифратор 39, индикатор 40, блок 41 сигнализации.

Источник 1 питания подключен чере шунт 3 к нагрузке (гальванической ванне 2).Параллельно шунту 3 подключены входы усилителя 4 постоянного тока, выходы которого подключены к входам знакоЕЮго триггера 5 и выпрямителя 6. Первый выход выпрямителя 6 подключен к первым входам первого и второго преобразователей 11 и 17 напряжения в частоту через третий и четвертый управляющие ключи 9 и 10 соответственно. Второй выход выпрямителя 6 подгшючен к вторым входам преобразователей 11 и 17 напряжения в частоту.

д

0

5

Выводы первого и второго ключей 7 и 8 подключены параллельно преобразователям 11 и 17 напряжения в частоту соответственно. Выход первого преобразователя 11 напряжения в частоту соединен с первым входом первого элемента И 12, выход которого соединен со счетным входом 14 первого реверсивного счетчика 13, к входу

15реверса которого подключен выход первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 37, а к входу 16 сброса - выход первого одновибратора 34.

Выход второго преобразователя 17 напряжения в частоту соединен с первым входом второго элемента И 18, выход которого соединен со счетным входом 20 второго реверсивного счетчика 19, к входу 22 реверса которого подключен выход второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ иЛИ 38,а к входу 21 сброса - выход первого одновибратора 34. Вход последнего соединен с одним из выходов источника 1 питания.

Выходы первого и второго реверсивных счетчиков 13 и 19 подключены через первый и второй буферные регистры 23 и 24 соответственно к входам сумматора 25, выходы которого подключены к последовательно соединенным преобразователю 26 кода в частоту, счетчику 27, дешифратору 39 и индикатору 40. Выходы счетчика 27 подключены к одним из входов блока 28 сравнения кодов, к другим вхо- дгм которого подключен программный блок 29.

Выход блока 28 сравнения кодов соединен с входом блока 41 сигнализации, с отключающим входом источника 1 питания, с вторыми входами первого и второго элементов И 12 и 18, с входом сброса счетчика 27. Выход генератора 30 импульсов подключен к тактовым входам преобразователя 26 кода в частоту и дешифратора 39, к входу первого делителя 31 частоты и к последовательно включенным второму делителю 32 частоты, второму одновибратору 35 и элементу ИЛ 36, выход которого подключен к входам

16и 21 сброса первого и второго реверсивных счетчиков 13 и 19 соответственно.

Выход второго одновибратора 35 подключен также к счетным входам первого и второго буферньпс регистров

23 и 24 соответственно, входы сброса которых подсоединены к корпусу.

Выход первого делителя 31 частоты подключен к управляюдим первого и четвертого управляемых ключей 7 и 10, к второму входу первого элемента ИСКЛЮЧАЮП1ЕЕ ИЛИ 37 и входу элемента НЕ 33, выход которого соединен с управляющими входами второго и третьего ключей 8 и 9 и вторым входом второго элемента ИСКЛЮЧАЮПЩЕ ИЛИ 38. Первые входы первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮ1ЧЕЁ ИЛИ 37 и 38 соединены с выходом знакового тригге ра 5.

Счетчик ампер-часов работает следующим образом.

При включении источника t питания первый одновибратор 34 вырабатывает импульс, который подается на входы 16 и 21 сброса реверсивных счетчиков 13 и 19, устанавливая их в нулевое состояние. Буферные регистры 23 и 24 также находятся в нулевом состоянии так как их входы сброса подсоединены к корпусу, а входная комбинация управляющих сигналов в соответствии с таблицей истинности подтверждает нулевое состояние регистров 23 и 24. Счетчик 27 в исходном положении находится в нулевом состоянии или в режиме хранения предьщущей информации.

Предположим, что на входе усили- теля 4 постоянного тока действует напряжение положительной полярности. При этом с выхода знакового триггера 5 на первые входы первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮИЩЕ ИЛИ 37 и 38 поступает О..

При появлении управляющего сигнала с генератора 30 импульсов с выхода первого делителя 31 частоты на управляюпще входы ключей 7 и tO

кой ванны 2, через усилитель 4 и выпрямитель 6 поступает на вход второго преобразователя 17 напряжения в частоту. Второй функциональный канал начинает работать в режиме измерения количества электричества. При этом на втором входе первого элемента ИСКЛЮЧАЮПЩЕ ИЛИ 37 и соответственно на его выходе устанавли- . вается 1, включающая первый реверсивный счетчик 13 на вычитание.

Импульсы, вызванные дрейфом час-- тоты преобразователя 11 напряжения в частоту при нулевом напряжении на его входе, с выхода преобразователя t1 напряжения в частоту через элемент И 12 поступают яа счетный вход 14 первого реверсивного счетчика 13. На втором входе второго элемента ИСКЛрЧАЮЩЕЕ ШШ 38 и соответственно на его выходе устанавлива- Ьтся О, поступаюпщй на вход 22 реверса второго реверсивного счетчика 19. Второй реверсивньй счетчик 19 начинает работать в режиме сложения ,

Импульсы, частота которых определяется напряжением на шунте 3, с выхода второго преобразователя 17 напряжения в частоту через элемент И 18 поступают на счетный вход 20 реверсивного счетчика 19.

Предположим, что в то время, когда первый функциональный канал работает в режиме компенсации, а второй в режиме измерения, т.е. когда на выходе первого делителя 31 частоты - 1, полярность тока изменяется на отрицательную, т.е. на выходе знакового триггера 5 устанавливается 1. Комбинация 1 яа обоих входах первого

Изобретение относится к области управления процессами нанесения гальванических покрытий. Цель - расширение функциональных возможностей. Введение знакового триггера 5, выпрямителя 6, делителей 31 и 32 час. тоты, элементов НЕ 33, ИСКЛОЧАЮЩЕЕ ИЛИ 37 и 38, а также второго функционального канала, состоящего из преобразователя 17 напряжения в частоту, элемента И 18, реверсивного счетчика 19 и буферного регистра 24, позволяет интегрировать во времени постоянный ток, реверсированный ток ,и токи с любой формой импульса, а также компенсировать дрейф частоты преобразователей 11 и 17 напряжения в частоту. Реверсивные счетчики 13 и 19 работают в различных направлениях счета в зависимости от того, в каком режиме (измерения или компенсации) работают соответствующие функциональные каналы. В течение каждого цикла измерения в реверсивных счетчиках 13 и 19 формируется код, соответствующий разности количества электричества, выделенного источником 1 питания в прямом и обратном направлениях, и числу, обусловленному дрейфом частоты при нулевом входном напряжении, 1 ил. о S (Л с: 4. О5 СП

поступает 1, и ключи 7 и 10 замы каются. 45 элемента ИСКЛЮЧАШ{ЕЕ ИЛИ 37 вызьшает Сигнал с выхода делителя 31 частоты, появление О на входе 15 реверса инверсированный элементом НЕ 33, по- первого реверсивного счетчика 13 и ступает на управляющие входы ключей переключает реверсивный счетчик 13 8 и 9, размыкая их.на сложение (режим компенсации первоЗамкнутый ключ 7 закорачивает вхо-дд го функционального канала при отри- ды первого преобразователя 11 напряжения в частоту, и первый функциональ- ный канал начинает работать в компенсации дрейфа частоты первого преобразователя 11 напряжения в частоту.

При разомкнутом ключе 8 и зам- кнутом ключе 10 напряжение шунта 3

цательном входном сигнале). Комбинация о и 1 на входах элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 38 вызывает появление 1 на входе 22 реверса второго

55

реверсивного счетчика 19. Последний переключается на вычитание (режим измерения второго функционального канала при отрицательном входном сигнале).

пропорциональное току гальваничесго функционального канала при отри-

цательном входном сигнале). Комбинация о и 1 на входах элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 38 вызывает появление 1 на входе 22 реверса второго

дд го функционального канала при отри-

55

реверсивного счетчика 19. Последний переключается на вычитание (режим измерения второго функционального канала при отрицательном входном сигнале).

По

I

истечении времени г-(Т,

Тс П, где Т(; - период сетевой частоты, п целое число) на выходе первого делителя 31 устанавливается О, при поступлении которого на управляющие входы ключей 7 и 10 последние размыкаются. На утгравляющие входы ключей 8 и 9 с вькода элемен- та НЕ 33 поступает и ключи згшы каются. Следовательно, первьй функ- циональнь канал начинает работать в режиме измерения, а второй канал - в режиме компенсации.

Предположим, что полярность напряжения на шунте 3 положительная, а следовательно, на выходе знакового триггера 5 - О. Поскольку на обоих входах первого:элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 37 держится О, на входе 15 реверса первого реверсивного счетчика 13 - 6 и первый реверсивный счетчик 13 работает на сложение, чт подветрждает работу .первого канала в режиме измерения. При этом на первом входе второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 38 - О, а на втором входе 1, С выхода элемента 38 поступая на вход 22 реверса второго реверсивного счетчика 19, переключает его не режим вычитания, что подтверждает работу второго канала в режиме компенсации.

При отрицательной полярности напряжение на пгунте 3 1 на выходе знакового триггера 5) и О на выходе делителя 31 первый реверсивный счетчик 13 начинает работать на вычитание, а реверсивный счетчик 19 - на сложение.

Таким образом, смена полярности напряжения шунте не приводит к изменению реяшма работы каналов. Реверсивный счетчик того канала, кото- f&rii работает в режиме измерения, при яоложнтельно{ | полярности напряжения на шунте работает на сложение (количество элект13(ичества, выделенное в прямом напра зленни), а при отрица- тельной - на вычитание (количество электричества, вьзделеяное в обратном направлении). Реверсивный счетчик того канала, который работает в режиме компенсащяи, при пололмтельной полярности напряжения на. шунте работает на вычитание, а пр;н отрицательной - на сложение, поскольку из вход ного напряжения преобразователя на

Q 15

57776

пряжения в частоту необходимо вычи- тать напряжение смещения, вызванное дрейфом частоты преобразователя при нулевом напряжении на его входе. В течение каждого цикла измерения

5 О

0

g g g

5

Т.)(Т , п - целое число) в счетчиках 13 и 19 формируется код, соответствующий разности количества электричества, выделенного источником питания в прямом направлении, количества электричества, выделенного источником питания в обратном направлении, и числа, обусловленного дрейфом частоты преобразователей 11 и 17 напряжения в частоту.

По истечении времени Т на счетные входы буферных регистров 23 и 24 поступает сигнал с выхода второго од- новибратора 35, разрешая пересылку содержимого первого и второго реверсивных счетчиков 13 и 19 в буферные регистры 23 и 24 и далее в сумматор .25. Кроме того, сигнал с выхода второго одновибратора 35 через буферный элемент ИЛИ 36 поступает на входы 16 и 21 сброса реверсивных счетчиков 13 и 19, обнуляя их. Затем цикл измерения повторяется.

Информации с сумматора 25 поступает через преобразователь 26 кода в частоту в счетчик 27 и затем на блок 28 сравнения кодов и индикатор 40. При совпадении кодов программного блока 29 и счетчика 27 блок 28 сравнения кодов вырабатывает сигнал на закрывание элементов И 12 и 18, на отключение источника 1 питания, на вход сброса счетчика 27 и на блок 41 сигнализации.

Принцип действия счетчика ампер- часов не изменяется, если через гальваническую ванну.протекает ток только одного направления.

Таким образом, счетчик ампер-чаров позволяет измерять количество электричества, протекающего гальваническую ванну, питание которой осуществляется от источника реверсированного toKa. Счетчик может работать с любой формой тока в гальванической ванне.

При отключении напряжения питания информация об измеренном количестве ампер-часов сохраняется и при последующем включении питания автоматически высвечивается на индикаторе. Счетчик ампер-часов может работать как с контактными, так и бесконтактными датчиками пульсирующего тока.

. 714657778

Точность измерения количества эле- с выходом генератора импульсов, вхоктричества в предаагаемом счетчике ампер-часов вьше, чем у известного, поскольку процесс измерения непрерывен, так как функциональные каналы поочередно через полупериод в каждом цикле измерения переключаются на режим измерения. Тем самым исключается

ды - с выходами сумматора, вьгходы счетчика соединены с входами блока сравнения кодов, вторые входы которого соединены с программным блоком, а выход подключен к входу сброса счетчика, блоку сигнализации и второму входу второго элемента И, входы

влияние на точность измерения неста- д первого и второго делителей частоты . бильности величины тока силовой цепи. соединены с выходом генератора имФ о р м ула изобретения

Счетчик ампер-часов, содержащий источник питания, подключенный через шунт к нагрузке, преобразователь напряжения в частоту, выход которого подключен к первому входу элемента И, выход которого соединен со счетным входом реверсивного счетчика

импульсов, генератор импульсов, ключ, 20 стоты, а выход - с входом реверса

одновибратор, вход которого соединен с вьгходом источника питания, а выход - с входом сброса реверсивного счетчика импульсов, блок сравнения кодов, выход которого соединен с отключающим входом источника питания и вторым входом первого элемента И, программный блок, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены усилитель постоянного тока, триггер знака, выпрямитель, тр ключа, элемент НЕ, два элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИШ, два делителя частоты.

второй одновибратор, элемент ИЛИ, два второго реверсивных счетчиков импуль- буферных регистра;, сумматор, после- сов, причем выводы первого и второго

довательно соединенные второй преобразователь напряжения в частоту, второй элемент И и второй реверсивный , счетчик импульсов, последовательно соединенные преобразователь кода в частоту, счетчик, дешифратор и индикатор, блок сигнализации,, вход сброса второго реверсивного счетчика импульсов соединен с выходом первого одновибратора, входы сумматора соединены с выходами первого и второго реверсивных счетчиков импульсов через первый и второй буферные регистры соответственно, счетный вход преобразователя кода в частоту соединен

ключей подключены параллельно первому и второму преобразователям напряжения в частоту соответственно, пер- 4Q вые входы первого и второго прёоб- разователей напряжения в частоту сое- .динены с первым выходом выпрямителя через третий и четвертый ключи соответственно, вторые входы первого и

Редактор И, Касарда

g второго преобразователей напряжения в частоту соединены с вторым вьгходом выпрямителя, управляющие входы первого и четвертого ключей соединены с выходом первого делителя частоты, а управляющие входы второго и третьего ключей с выходом элемента НЕ. Составитель А. Заборня Техред Л.Одийнык Корректор Н. Король

50

ды - с выходами сумматора, вьгходы счетчика соединены с входами блока сравнения кодов, вторые входы которого соединены с программным блоком, а выход подключен к входу сброса счетчика, блоку сигнализации и второму входу второго элемента И, входы

пульсов и тактовым входом дешифратора, входы усилителя постоянного тока соединены с выводами шунта, а выходы - с входами знакового триггера и выпрямителя, первый вход первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с выходом знакового триггера, второй вход - с выходом первого делителя-чапервого реверсивного счетчика импульсов, выход второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЖ соединен с входом реверса второго реверсивного счетчика, пер25 вый вход - с выходом знакового триггера, а второй вход - с выходом элемента НЕ, вход которого соединен с

-i выходом первого делителя частоты, вход второго одновибратора соединен

30 с выходом второго делителя частоты, , а выход - со счетными входами первого и второго буферных регистров и входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с входами сброса первого и

ключей подключены параллельно первому и второму преобразователям напряжения в частоту соответственно, пер- 4Q вые входы первого и второго прёоб- разователей напряжения в частоту сое- .динены с первым выходом выпрямителя через третий и четвертый ключи соответственно, вторые входы первого и