Устройство для дистанционного измерения потребления электроэнергии Советский патент 1992 года по МПК G01R11/56 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для автоматического измерения как активной, так и реактивной электроэнергии при индуктивном, емкостном и переменном характерах нагрузки.

Известно устройство для измерения потребления электроэнергии, содержащее счетчик электроэнергии, излучатель, имеющий оптическую связь с фотодатчиком через подвижной элемент электросчетчика, и усилитель импульсов фотодатчика, соединенный через линию связи с приемником сигналов.

Недостатками данного устройства являются необходимость применения механиче- .ского стопора, исключающего обратный ход счетчика, и значительное собственное энергопотребление, снижающие метрологические характеристики устройства. При учете реактивной электроэнергии потребителей с переменным характером нагрузки примени- ют два аналогичных устройства. При этом каждое из устройств содержит механический стопор, предотвращающий соответственно левое или правое вращение диска.

Необходимость применения двух аналогичных устройств является следствием низкой функциональной возможности устройства и приводит к повышению затрат на учет электроэнергии

Известно устройство, содержащее счетчик электроэнергии с диском, на светоотражающую поверхность которого нанесено пятно, генератор импульсов, выход которого подключен к входу усилителя, к выходу которого подключены первого и второго осветителей. Осветители оптически связаны соответственно с первым и вторым фотодатчиками, Выход первого фотодатчика связан с первым входом первой схемы совпадения, выход второго фотодатчика связан с первым входом второй схемы совпадения. Вторые входы обоих схем совпадения подключены к выходу генератора импульсов. Выход первой схемы совпадения подключен к первому входу триггера, выход второй схемы совпадения подключен к второму входу триггера.

К недостаткам указанного устройства также относятся необходимость применеСО

С

XI

ел ОУ

00

IS)

ния механического стопора и низкие функциональные возможности.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее счетчик электроэнергии с диском, на светоотражающую поверхность которого нанесено светопоглощающее пятно, генератор импульсов, выход которого через усилитель соединен с входами первого и второго излучателей, первый и второй фотоприемники, четыре элемента И, два инвертора (элемента НЕ), два триггера и два ключа.

В связи с большим количеством применяемых элементов это устройство является сложным.

Целью изобретения является упрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для дистанционного измерения потребления электроэнергии, содержащее счетчик электроэнергии с диском, генератор импульсов, первый и второй фотоприемники, входы которых через поверхность диска оптически связаны с выходом излучателя, введены селектор импульсов и фазовый компаратор, причем первый вход селектора импульсов соединен с выходом генератора, второй вход селектора импульсов соединен с выходом первого фотоприемника, третий вход селектора импульсов соединен с выходом второго фотоприемника, первый вход фазового компаратора соединен с первым выходом селектора импульсов, второй вход фазового компаратора соединен с вторым выходом селектора импульсов, выход генератора импульсов соединен с входом излучателя.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для дистанционного измерения потребления электроэнергии; на фиг. 2 - функциональные схемы селектора импульсов и фазового коммутатора; -на фиг. 3-5 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство для дистанционного измерения потребляемой электроэнергии содержит счетчик электроэнергии с диском 1„ излучатель 2, оптически связанный через поверхность диска с первым 3 и вторым 4 фотоприемниками, генератор 5 импульсов, селектор 6 импульсов и фазовый компаратор 7. Выход генератора 5 импульсов соединен с входом излучателя 2 и первым входом селектора 6. Выход излучателя 2 через поверхность диска 1 оптически соединен с входами первого 3 и второго 4 фотоприемников. Для оптической связи может быть использовано, например, светопоглощающее пятно, нанесенное на поверхность диска 1 Выход первого фотоприемника 3 соединен с вторым входом селектора 6, а выход второго фотоприемника 4 - с третьим входом селектора. Первый выход селектора 6

соединен с первым входом фазового компаратора 7, а второй выход - с вторым входом компаратора 7.

Селектор импульсов содержит первый 8 и второй 9 элементы 2И, элемент 2ИЛИ-НЕ

10 первый триггер 11 и второй триггер 12.

Первые входы первого 8 и второго 9 эле ментов 2И соединены с выходом генератора 5 импульсов. Второй вход первого элемента 2И 8 соединен с выходом первого фотоприемника 3, второй вход второго элемента 2И 9 - с выходом второго фотоприемника 4. Вторые входы элементов 2И 8 и 9 соединены соответственно с входами элемента 2ИЛИ-НЕ 10.

Выход первого элемента 2И 8 соединен

с установочным входом S первого триггера 11, выход второго элемента 2И 9 - с установочным входом S второго триггера 12. Выход элемента 2ИЛИ-НЕ 10 соединен с

установочными входами R первого 11 и второго 12 триггеров.

Прямой выход первого триггера является первым выходом селектора импульсов, а прямой выход второго триггера - вторым

выходом селектора импульсов.

Фазовый компаратор 7 содержит третий элемент 2И 13, четвертый элемент 2И 14, первый 16 и второй 15 инверторы. Первый вход третьего элемента 2И 13 соединен

с первым выходом селектора 6 и входом первого инвертора 16: Первый вход четвертого элемента 2И 14 соединен с вторым выходом селектора 6 и входом второго инвертора 15. Второй вход третьего элемента 2И 13 соединен с выходом второго инвертора 15, Второй вход четвертого элемента 2И 14 соединен с выходом первого инвертора 16. Первый вход третьего логического элемента 2И является первым входом фазового компаратора. Первый вход четвертого логического элемента 2И является вторым входом фазового компаратора.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 5 импульсов вырабатывает импульсы (диаграммы а), которые поступают на вход излучателя 2. Излучатель 2 излучает световые импульсы, которые,

отражаясь от поверхности диска 1, поступают на первый 3 и второй 4 фотоприемники В освещенном состоянии на выходах фотоприемников 3 и 4 формируются импульсы (диаграммы б и в), инверсные импульсам, вырабатываемым генератором 5

При вращении диска 1 нанесенное на него светопоглощающее пятно поглощает лучи излучателя 2. При направлении вращения, показанном на фиг. 1 стрелкой, в начальный момент поглощения ti на выходе первого фотоприемника 3 установится и будет удерживаться до окончания периода поглощения напряжения логической единицы (диаграммы б).

В результате дальнейшего вращения диска в момент t2 начнут поглощаться импульсы, направляемые на второй фотоприемник 4, и на его выходе установится уровень логической единицы (диаграмма в). В момент 1з закончится поглощение импульсов, направляемых на первый фотоприемник 3, и на его выходе вновь установится импульсная последовательность. В момент т.4 закончится поглощение импульсов,1 направляемых на вход второго фотоприемника 4, На выходах селектора 6 до момента поглощения присутствует сигнал с уровнем логического нуля. На первом выходе селектора б уровень логической единицы устанавливается в момент начала поглощения импульсов первым фотоприемником 3 (момент ti, диаграмма г). На втором выходе селектора б уровень единицы устанавливается в момент начала поглощения импульсов вторым фотоприемником 4 (момент ta) (диаграмма д). Уровень логической единицы на первом и втором выходах селектора 6 сохраняется до момента t4, когда поглощение импульсов, направляемых как на первый, так и второй 4 фотоприемники, прекращается. Фазовый компаратор 7 реализует логические фуНКЦИИ Х2 И Х1, ПрИЧвМ

функции yi соответствует первому выходу компаратора, а у2 - второму, переменная xi соответствует первому входу компаратора, а переменная Х2 - второму. При принятом направлении движения диска на интервале

времени ti t2 на входы компаратора 7

поступают сигналы с разными логическими уровнями (диаграммы гид). Следовательно, на первом выходе компаратора 7 формируется информационный импульс (диаграмма е). На втором выходе компаратора (диаграмма ж) сохраняется сигнал в уровне логического нуля.

При изменении направления вращения диска 1 очередность поглощения импульсов, поступающих на входы фотоприемников 3 и 4, также меняется на противоположную: первую очередь поглощаются импульсы, поступающие на вход второго фотоприемника 4, во вторую - на вход первого фотоприемника 3 (фиг. 4). Вследствие этого взаимоположение импульсов на выходах селектора 6 изменятся. Уровень логической единицы

сначала устанавливается на выходе второго фотоприемника (диаграмма д), а затем - первого (диаграмма г), В результате реализации функций yi и у2 на первом выходе 5 компаратора сохраняется сигнал с уровнем логической единицы, а на втором выходе формируется информационный импульс.

Селектор б импульсов работает следующим образом,

0 При принятом направлении вращения в момент ti (фиг. 5) начинается поглощение направляемых на первый фотоприемник 3 импульсов и на его выходе устанавливается уровень i логической единицы (диаграмма б). Анало5 гично, в момент t2 устанавливается уровень логической единицы на выходе второго фотоприемника 4 (диаграмма в). Поскольку до момента времени ti на входы элемента 2И 8 поступают импульсы в противоположных

0 уровнях (диаграммы а и б), то на его выходе присутствует уровень нуля (диаграмма к). В момент ti на второй вход элемента 2Й 8 поступает сигнал логической единицы и на его выходе начинают формироваться им5 пульсы. Первый из этих импульсов устанавливает по входу S триггер 11 в состояние логической единицы (диаграмма г) В аналогичной последовательности в результате поглощения импульсов, направляемых на

0 второй фотоприемник 4, в момент t2 происходит установка второго триггера 12 (диаграммы и, д). В момент t4 прекращается поглощение импульсов, поступающих на второй фотоприемник 4, вследствие чего на

5 выходе элемента 2И-НЕ 10 начинают фор- мироваться импульсы (диаграмма з), которые по входу R возвращают триггеры 11 и 12 в исходное положение. При смене направления движениядаск а первыми поглощают0 ся импульсы, направляемые на вход второго фотоприемника 4. В результате первым меняет свое состояние второй триггер 12, а затем первый триггер 11.

В качестве селектора 6 импульсов могут

5 использоваться и другие устройства, которые пропускают на выход импульсы, длительностью больше заданной. Фазовый компаратор 7 также может быть выполнен по другим схемам.

0 Предлагаемое устройство по сравнению с известными обладает меньшим собственным потреблением электроэнергии, поскольку в нем исключен один излучатель. При этом отпадает необходимость установ5 ки механических стопоров, поскольку в нем распознается и учитывается направление движения диска, что позволяет повысить пороговую чувствительность счетчика, так как исключается влияние механической силы, тормозящей диск счетчика. Кроме того,

предлагаемое устройство позволяет снизить затраты на учет реактивной электроэнергии потребителей с переменным характером нагрузки, поскольку количество счетчиков в данном случае уменьшается в два раза, и по сравнению с известными обладает большей унификацией, поскольку оно без перестройки стопорной системы может использоваться как для учета активной электроэнергии, так и для учета реактивной электроэнергии с индуктивным, емкостным и переменным характерами нагрузки.

Формула изобретения

1. Устройство для дистанционного измерения потребления электроэнергии, содержащее счетчик электроэнергии- с диском, генератор импульсов, первый и второй фотоприемники, входы которых через поверхность диска оптически связаны с выходом излучателя,отличающееся тем, что. с целью упрощения устройства, в него введены селектор импульсов и фазовый компаратор, причем первый вход селектора импульсов соединен с выходом генератора, второй вход селектора импульсов соединен с выходом первого фотоприемника, третий вход селектора импульсов соединен с выходом второго фотоприемника, первый вход фазового компаратора соединен с первым выходом селектора импульсов, второй вход Фазового компаратора соединен с вторым выходом селектора импульсов, выход генератора импульсов соединен с входом излучателя.

2.Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что селектор импульсов содержит первый и второй логические элементы И, логический элемент ИЛИ-НЕ, первый и второй триггеры, причем первый вход первого логического элемента И, являющийся первым входом селектора импульсов, соединен с первым входом второго логического элемента И, второй вход первого логического

элемента И, являющийся вторым входом селектора импульсов, соединен с первым входом логического элемента ИЛИ-НЕ, второй вход второго логического элемента И, являющийся третьим входом селектора импульсов, подключен к второму входу логического элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с входами сброса первого и второго триггеров, выходы первого и второго логических элементов И соединены с входами установки соответствующих триггеров, прямые выходы которых являются выходами селектора импульсов.

3.Устройство по п. 1,отличающее- с я тем. что фазовый компаратор содержит

третий и четвертый логические элементы И, первый и второй инверторы, причем первый вход третьего логического элемента И, являющийся первым входом фазового компаратора, соединен с входом первого инвертора.

первый вход четвертого логического элемента И, являющийся вторым входом фазового компаратора, соединен с входом второго инвертора, подключенного выходом к второму входу третьего логического

элемента И, выход первого инвертора соединен с вторым входом четвертого логического элемента И.

Использование: передача информации о потребляемой электрической энергии в автоматизированных системах учета. Сущность изобретения: устройство содержит 1 счетчик электроэнергии 1, генератор импульсов 2, два фотоприемника 3, 4, селектор импульсов 6, фазовый компаратор 7. 5-2-3- 6-7, 2-4-6-7, 5-6. 2 з.п.ф-лы, 5 ил.

tzt3 tit

Фиг. J

6 г д

е ж

Фиг. 4

U