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

Фиг. f

315i

Изобретение относнтся к измерительной технике и может бьггь использовано для контроля количества электричества, получаемого или отдаваемо- то от источника питания с обеспечением гальванической развязки от цепи потреблен ля тока.,

Цель изобретения - упрощение, счет- шка и позьппение точности измерения

На фиг представлена принципиальная электрическая схема счетчика анпер час.ов; на фнгч 2 - временные диаграммы работы счетчика.

Счетчик ампер-часов содержит транс

форматор 1 постоянного тока с двумя еердачкиками операционньй усилитель 2, счетчик 3 импульсов, генератор А переменного напряжения, первьгн второйэ третий и четвертый диоды 5, 6э 7 и 8; первую и втор- та вторичные обмотки 9« 10, первую и вторую обмотки 11, 12 обратной связи. Конец первой обмотки 11 обратной связи соединен с общей шиной, а начало ее - с пряь-ым входом операционного усилителя 2, Конец второй обмотки 12 обратной связи соединен с общей шинойj а ее начало - с инверсным входом операционного усилителя 2, выход операЩ 1 онного усилителя 2 соединен с в -одом управления реверсом счатчика 3 нм- пульсоВэ с анодом третьего диода 7 и катодом четвертого дкода 8, катод третьего диода 7 соединен с началом первой вторичной обмоткк 9 и катодом первого Диода 5, а анод этого диода и конец первой вторичной обмоткк 9 соединены с сжной. анод четвар того диода 8 соед14нен -с началом вто рой вторичной обмотки 10 и анодом второго диода 6, конец второй вторичной обмотки 10 и катод второго дкода б соединены с общей шиной Выход генератора 4 переменного напряжения соединен со счетным входом счетчика 3 инпульсов, а выходы его старших разрядов с выходом устройства,.

Счетчик работает еле/дующим образом

Трансформатор 1 постоянного тока, опграционньвЗ- усилитель 2, и диоды 5-3 работают, как два однопол дшрнод ньтх релаксационных генератора„ При включении питания из-за кеидентич- ности каналов усилителя 2 появляется напряжение какой-либо полярности, например положительное, Поло;ки

телькое выходное напряжение через сиод 7 прикладывается к первой вторичной обмотке 9 трансформатора 1 постоянного тока, в первой обмотке 11 обратной связи наБодится напряжение, которое полностью открывает усилитель 2, и на его ныхсдг будет максимальное положительное напряжение. Как только магнитный поток в сердечнике достигнет насыщений Ф,, (фнг, 2а), 3flCs наводимая в первой обмотке 11 обратной связи, резко уменьшаетсяj что приводит к резкому уменьшению выходного напряжения, так как вьгход- ное напряжение уменьшается (фиг. 26) ЗДС в первой обмотке 1 обратной связи изменяет знак в результате чего изменится полярность выходного напряжения (фиго 26), Отрицательное напряжение на выходе операционного- усилителя через четвертый диод 8 прикладывается к второй обмотке 12 обратной связи. В обмотке 12 обратной связи наводится ЭДС, которая полностью открывает второй операционный усилитель5 и на выходе его поддерживается постоянное напряжение. Отрицательное напряжение из-за третьего диода 7 не будет прикладываться к первой вторичксй обмотке 9 Ток, проходящий через первую вторичную обмотку 9s saivDjiKaeTCH через г;ервьй диод 5 и быстро становится равнь1М нулю, Как только магнитный во втором сердечнике трансформатора постоянного тока достигает Ф (фиг, 2в), напряжение на выходе операцпо:-ного усилителя 2 изменится и станет положительным (фиг с 2в)-, Процесс повторяется на выходе операционного усилителя 2 формируется пряг оугольное переменное напряжение с.

По первичным обмоткам трансформатора постоянного тока вк.шоченным последовательно, протекает измеряемьй постоянный ток, который наводит в сердечниках магнитный потокФ, кото- рьй 3 одном сердечнике складывается с магнитным потоком, нaвoди sьш током вторичной обмоткиэ -и во втором сердечнике вычитается (фиг 2). Таким образоМ; длительность одного полупериода выходного напряжения Т, уменьшается,, а длительность другого полупериода Т{ увеличивается;

21.7((н-Ф)

Х ... .„..„ ,

2У(Рн+Ф) „

где W - число витков во вторичных обмотках;

и - величина выходного напряжения;Фц - магнитный поток насьицекия ее

дечников; т - измеряемый магнитньй поток,

4W .71 Отсюда T,j,-T, :- Ф , т.е разность

длительности полупериодов будет прямо пропорциональна магнитног-гу потоку Tj наводимому током первичной обмотки, а следовательно, H3MepHeMONry току.

Широтно-модулирован 1ый сигнал, снимаемый с выхода операционного усилителя 2, подается на вход управления реверсом счетчика 3 импульсов, а на счетный вход подаются импульсы от генератора 4 переменного напряжения (фиг. 2,г) о Таким образом, в течение- одного полупериода 1 счетчик 3 будет суммировать импульсы, а в течение другого полупериода Т, - вычитать, Поэтому число импульсов, просуммирс- ванных за период Т,+Т,, будет пропорционально измеряемому току. Код, снимаемый со старших разрядов счетчика 3 за число периодов N, будет пропорционален количествз а тер-часово прошедших через первичную обмотку трансформатора постоянного тока о

Счетчик ампер-часов обладает простотой конструкции и высокой точностью измерения ампер-часов при малых токах. Дополнительным преимуществом счетчика ампер-часов является

то, что его вход raj:bsami4ecKH развйзак гт пс.ли ;: Я акого тска,

Ф о р fi у л а н :; б и е v е н к ,

Счетчик аьшер-часоВ; содержащий трансформатор постоянногс- тока с двумя сердечнккаг-я у на кшедом сердечнике которого раз; емен перзичные обмотки, включеннт:. последователь но, и вторичные обмотки, импульсов., о т Г) н ч а ю и и и с я тем, ЧТО} с ..елью упрощения и повы шения точнос.т к измерения; в него вЕе

цены четыре диода, генератор переменного напря:.;;ень-я и операг,нонный усилит&пЬ;, причем на каждом сердечника размещень обмоткн обратной свя- ЗИ5 конец первой об;.1отки обратной

связи соединен с об:дей ,иной, а начало - с прямым входом операционного усилителя, конец второй обмотки обратной связи соединен с общей шиной а начало - с иггверсным входом операдионного усклитепя g вь;ход операционного усилителя соединен с входом отправления реверсом счетчика. кьятуль- сов, с анодом первого и катодом второго диодог, i-. атод первого дио.ца сое-дииен с началом первой вторичной обмотки и катодом туггьего а анод третьего диода и конеи. первой вторичной облоткн соедкиены с сбщей шиной, анод гг орого диода соед1-шен

с началом втсрок В1Оря-1КОй обмотаем

и анодом четЕг;; сго диода, конец вто-- рой BTopi-i -iHOH обмо . ки 1. катод четвертого диода соединены с общей шиной- выход генератора перк.меиногг жения .соединен со счетным входом

счетчика импульсен а выходы его старших разрядов - с выходом устройства,,

СЩ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля количества электричества, получаемого или отдаваемого от источника питания с обеспечением гальванической развязки. Цель изобретения - упрощение устройства и повышение точности измерения. Счетчик ампер-часов содержит трансформатор постоянного тока, на каждом из двух сердечников которого размещены первичные обмотки, включенные последовательно, и вторичные обмотки, четыре диода, генератор переменного напряжения, счетчик импульсов и операционный усилитель на каждом сердечнике. Кроме того, размещены обмотки обратной связи. Трансформатор тока, операционный усилитель и диоды работают как два однополупериодных релакционных генератора. Длительность одного полупериода его колебаний оказывается пропорциональной сумме магнитного потока насыщения сердечника, а длительность другого - их разности. Разность длительностей полупериодов будет пропорциональна магнитному потоку, наводимому током первичной обмотки, т.е. измеряемому току. Счетчик фиксирует число импульсов, поступившее с генератора переменного напряжения, за N периодов, которое пропорционально количеству ампер-часов, прошедших в измеряемой цепи за это время. 2 ил.

Uc42

(ри.г

Редактор М.Келемеш

Составитель С.Хромов

Техред М.Дидык

Заказ 5899/49

Тираж 714

ВЮШПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Ра тяская наб., д. 4/5

Корректор С.Шекмар

Подписное