Устройство для телеизмерения потребления энергии Советский патент 1991 года по МПК G01R11/56 

Изобретение относигси к электроизмерительной технике, в частности к устройствам дистанционного измерения и контроля электроэнергии, главной областью его применения является энергетическое хозяйство.

Цель изобретения - упрощение устройства при повышении точности.

На фиг.1 показана структурная схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу

Устройство содержит подвижный элемент (диск) 1 опорного счетчика электроэнергии, генератор 2 импульсов, первый элемент 3 задержки, первый 4 и второй 5 триггеры, излучатель 6, первый 7 и второй 8 фотоприемники, первый элемент 9 дифференцирования, первый элемент И 10, второй элемент 11 дифференцирования, второй элемент 1/112, третий 13 и четвертый 14 триггеры и второй элемент 15 задержки, При этом генератор 2 импульсов соединен через первый элемент 3 зад°ржки с управляющими входами первого 4 и второго 5 триггеров. Излучатель 6, управляемый генератором 2, оптически связан через отражающие свет полосы на поверхности подвижного элемента 1 счетчика с первым 7 и вторым 8 фотоприемниками, выходы которых подключены к информационным входам первого 4 и второго 5 триггеров соответственно. Прямой выход первого триггера 4 соединен через первый элемент 9 дифференцирования с входом первого элемента И 10, инверсный выход первого триггера 4 через второй элемент 11 дифференцирования соединен с входом второго элемента И 12.

Выход первого элемента И 10 подключен к управляющему входу третьего триггера 13 и к входу установки 1 четвертого триггера 14, выход которого соединен с информационным входом третьего триггера 13 Выход второго элемента И 12 подключен к входу установки О четвертого триггера 14.

Между выходом и входом установки О третьего триггера 13 включен второй элемент 15 задержки. Выход триггера 13 является выходом устройства.

Устройство функционирует следующим образом

Генератор 2 импульсов вырабатывает прямоугольные импульсы (фиг.2а) большой скважности которые поступают на излучатель 6 и через элемент 3 задержки на управляющие входы первого 4 и второго б триггеров, излучатель 6 вырабатывает световые импульсы, которые в зависимости от положения подвижного элемента 1 счетчика электроэнергии могут не попадать ни на один из фотоприемников 7 и 8, попадать на один из них или на оба одновременно. При попадании световых импульсов, формируемых излучателем 6 и отраженных поверхностью подвижного элемента 1 счетчика электроэнергии на фоточувствительную поверхность фотоприемников 7 и 8, последние вырабатывают импульсы Ui и U2 (фиг.26,в).

Импульсы Ui и 1)2 подаются на информационные входы первого и второго соответственно триггеров 4 и 5 и записываются в них. Запись осуществляется по фронту задержанных элементом 3 импульсов Ur, поступа5 ющих на управляющие входы триггеров 4 и 5. Задержка необходима для обеспечения надежного срабатывания триггеров, т.е обеспечения установления информации (сигналы Ui и Uz) к моменту прихода управ0 ляющего сигнала (задержанный импульс Ur на диаграммах фиг 2 не показан). Если диск 1 опорного счетчика вращается в направлении, показанном на фиг.1 (прямой ход), то импульсы 1)2 (фиг 2, здесь и далее) появля5 ются раньше импульсов Ui, и триггер 5, на информационные входы которого подаются импульсы U2, изменит свое состояние ранее, чем триггер 4 (сигналы Уз, Us, фиг.2г,е), на информационные входы которого под0 аются имщ/ .ьсы Ui.

Прямоугольные импульсы U3 и U4 (фиг.2г,д) с прямого и инверсного выходов триггера 4 дифференцируются элементами 9 и 11 дифференцирования соответственно.

5 При этом на выходе элементов 9 и 11 имеют место короткие импульсы UG и U (фиг.2ж,з) положительной полярности как реакция на фронт входного сигнала (Us, и отрицательной - на спад входного сигнала (при

0 использовании схем положительной логики отрицательные импульсы эквивалентны отсутствию импульсов). Если положительный импульс Us попадает во временную область, тогда сигнал Us на выходе триггера 5 имеет

5 высокий уровень (эта ситуация имеет место только при вращении диска 1 электросчетчика в прямом направлении), на выходе элемента И 10 при каждом прохождении светоотражающей полосы на диске 1 через

0 оптическую ось излучатель 6 - фотоприемники 7 и 8 формируются импульсы Ue (фиг.2и).

Импульс Us подается одновременно на управляющий входтретьего триггера 13 и на

ь вход установки 1 четвертого триггера 14, выход которого (сигнал ию,фиг,2л) подключен к информационному входу третьего триггера При этом сигнал Ue устанавливает на выходе триггера 14 высокий логический уровень (подтверждает это состояние) и

инициирует переключение триггера 13 (см. сигнал DII фиг.2м) также в.состояние высокого уровня. Требуемая длительность импульса Un (согласуется с потребителем устройства) определяется постоянной времени 15 задержки, по истечении которой триггер 13 сбрасывается в исходное (низкий уровень) состояние. Импульсы Un с выхода триггера 13 являются выходными импульсами устройства, пропорциональны по своему количеству угловому перемещению диска 1 электросчетчика в прямом направлении и, следовательно, пропорциональны учтенной электросчетчиком потребленной энергии.

В случае вращения диска 1 счетчика электроэнергии в направлении, противоположном показанному на фиг,1, т.е. при обратном ходе, импульсы Ue, а следовательно, и Un не вырабатываются. Это видно из диаграмм фиг.2. Так, при обратном ходе положительный импульс Ue на выходе элемента 9 совпадает по времени с сигналом Us низкого логического уровня и, следовательно, на выходе элемента И 10 всегда будет низкий логический уровень. В то же время положительные импульсы U на выходе элемента 11 дифференцирования совпадают с сигналом на выходе триггера 5 U5 высокого логического уровня, и, следовательно, на выходе элемента И 12 формируются импульсы Ug, пропорциональные по количеству угловому перемещению диска 1 электросчетчика в обратном направлении. Первый импульс Ug устанавливает выход триггера 4 (сигнал Uio) в состояние низкого логического уровня. В случае, если диск 1 электросчетчика вновь начнет движение в прямом направлении, то при первом появлении импульса Us на выходе элемента И 10 импульс Un на выходе триггера 13 вырабатываться не будет. Для того, чтобы на выходе триггера 13 сформировались импульсы высокого логического уровня, необходимо, чтобы в момент прихода на его управляющий вход ициирующего импульса Ue на информационном его входе был сигнал высокого логического уровня. Сигнал этот действительно появляется на выходе триггера 14, но так как он также инициируется импульсом Ue, то вследствие конечного времени срабатывания триггера 14 появится позднее фронта импульса Ue. Таким образом, в момент прихода на управляющий вход триггера 13 импульса Ue на его информационном входе будет сохраняться низкий логический уровень и переключение триггера 13 не произойдет.

Если далее диск 1 электросчетчика продолжит движение в прямом направлении,то при каждом прохождении светоотражающей полосы через оптическую ось излучатель - фотоприемники устройство будет вырабатывать импульсы Uii, эквивалентные потребляемой энергии.

5Если же диск продолжит колебательные

движения, импульсы на выходе устройства формироваться не будут,

В результате введения в предлагаемое устройство двух элементов дифференциро- 0 вания и второго элемента задержки удалось существенно упростить схемную реализацию устройства и снизить его стоимость. Два элемента дифференцирования и элемент задержки представляют собой по су- 5 ществу три RC-цепочки, что, естественно, дешевле и проще используемых в устройстве-прототипе триггеров и реверсивного счетчика импульсов. Кроме того, предлагаемое устройство обладает более высокой точ0 ностью по сравнению с прототипом, так как после вращения диска счетчика энергии в обратную сторону выдача импульсов эквивалентных потреблений энергии происходит сразу же после восстановления

5 направления потока энергии. Устройство- прототип в этом случае не выдает число импульсов, равное емкости реверсивного счетчика импульсов, и тем самым происходит потеря информации.

0 Формула изобретения

Устройство для телеизмерения потребления энергии, содержащее опорный счетчик электроэнергии, генератор импульсов, соединенный через первый элемент задер5 жки с управляющими входами первого и второго триггеров, излучатель, соединенный с выходом генератора и оптически связанный через отражающие свет полосы на поверхности подвижного элемента опорно0 го счетчика электроэнергии с первым и вторым фотоприемниками, выходы которых подключены соответственно к информационным входам первого и второго триггеров, а также первый и второй элементы И, третий

5 и четвертый триггеры, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и повышения точности, в него введены первый и второй элементы дифференцирования, второй элемент задержки, при этом

0 прямой выход первого триггера через первый элемент дифференцирования подключен к первому входу первого элемента И, инверсный выход первого триггера через второй элемент дифференцирования под5 ключей к первому входу второго элемента И, вторые входы первого и второго элементов И объединены и подключены к прямому выходу второго триггера, выход первого элемента И соединен с управляющим входом третьего триггера и с входом установки четвертого триггера, выход второго элемента И соединен с входом сброса четвертого триггера, выход четвертого триггера подключен к информационному входу третьего триггера, выход которого является выходом устройства, между выходом устройства и входом сброса третьего триггера включен второй элемент задержки.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для дистанционного измерения энергии как в промышленных трехфазных сетях, так и в бытовых однофазных. Целью изобретения является упрощение устройства при повышении точности. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для телеизмерения потребления энергии введены второй элемент 15 задержки и два элемента 9, 10 дифференцирования с образованием новых связей, Устройство также содержит генератор 2, первый элемент 3 задержки, излучатель 6, два фотоприемника 7, 8, четыре триггера 4, 5, 13, 14, два элемента 2 И 10, 12. Вновь введенные элементы и образованные связи позволяют исключить формирование импульсов на выходе устройства при колебаниях диска 1 счетчика электроэнергии или вращении его в обратном направлении. 2 ил, Ё о 00 о О О (риг. 1

х с Албания Jtwtr

лрянои ж&&

О Cpftrr7rssi/is W

U

.

v

N

П.

прямой гад

/

fLJUTL

е

г t

t t

t t