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

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может 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, имеюа1ий оптическую связь с фотодатчиком через подвижной элемент электросчетчика, усилитель импульсов фотодатчика, соединенный через линию связи с приемником сигналов.

Недостатком данного устройства является необходимость применения механического стопора, исключающего обратный ход счетчика и значительное собственное энергопотребление, снижающее метрологические характеристики устройства. При учете реактивной электроэнергии потребителейс переменным характером нагрузки применяют 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 входы 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 обеих схем совпадения подключены к выходу генератора импульсов. Выход первой схемы совпа,дения подключен к первому входу триггера. выход второй схемы совпадения подключен к второму входу триггера.

Недостатком этого устройства также является необходимость применения механического стопора и низкие функциональные возможности

Известно устройство, которое содержит счетчик электроэнергии с диском, на светоотражающую поверхность которого Hat-ieceно светопоглоа1ающее пятно, генератор импульсов, распределитель импульсов, два фотоприемни а. оптически связанные с излучателем, первый, второй и третий триггеры.

Недостатком этого устройства является низкая функциональная возможность. Это связано с тем. что при изменении направления вращения диска на противоположное информационные импульсы на выходе устройства не формируются. В связи с этим устройство не может использоваться для измерения реактивной электроэнергии при емкостном или переменном характере нагрузки.

Наиболее близким по технической сущности является устройство, которое содержит 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 устройства является сложным. Кроме того, наличие в этом устройстве двух осветителей, наиболее энергоемких из содержащихся в нем элементов, увеличивает потребление электроэнергии.

Целью изобретения является упрощение устройства и снижение потребления злекп роэнергии.

Поставленная цель достигается тем. что в устройство, содержащее счетчик электроэнергии с диском, на KOTODOM 1-;анесено светопоглощающее пятно. генерато ; импульсов, выход которого через усилитель соединен со входом излучения, пероый и второй фотоприемники, вьедены четыре Dтриггера. причем тактовый вход первого Dтриггера соединен с выходом второго фотоприемника, информационный вход первого D-триггера соединен с выходом первого фогоприемника. тактовый вход второго D-триггера соединен с выходом первого фотоприемника, информационный вход второго D-триггера соеди1-1ен с выходом второго фотоприемника, выход первого D-триг.гера соединен с тактовым входом третьего D-триггера и установочным г -входом четвертого D-триггера, выход второго D-триггера соединен с тактовым входом четвертого D-триггера и установочным R-входом третьего О-триггера.

На фиг. 1 приведена функциональная Схема устройства: ма фиг. 2 и 3 - временные диаграммы его работы.

Устройство для дистанционного измерения потребляемой .электроэнергии содержит счетчик электроэнергии с диском 1.

излучатель 2, оптически связанный с первым 3 и вторым 4 приемниками, генератор 5 импульсов, первый D-триггер 6, второй D-триггер 7, третий D-триггер 8 и четвертый D-триггер 9.

Выход генератора 5 импульсов соединен с входом излучателя 2, выход которого оптически через поверхность диска 1 соединен с входами первого 3 и второго 4 фотоприемников. Выход первого фотоприемника 3 соединен с тактовым входом второго D-триггера 7 и информационным входом первого D-триггера 6, выход второго фотоприемника 4 соединен с тактовым входом первого D-триггера 6 и информационным входом второго D-триггера 7, Выход первого D-триггера соединен с тактовым входом третьего и входом сброса четвертого D-триггеров. Выход второго D-триггера 7 соединен с тактовым входом четвертого и входом сброса третьего D-триггеров.

На фиг. 2 и 3 обозначены сигналы на выходах элементов: а - генератора, б - первого приемника 3. в - второго приемника 4. г - первого триггера 6, д - второго триггера 7, е - третьего триггера 8. ж - четвертого триггера 9.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 5 импульсов вырабатывает импульсы (диаграмма а), которые поступают на вход излучателя 2 и он излучает световые импульсы, которые, отражаясь от поверхности диска 1, поступают на первый 3 и второй 4 приемники, В освещенном состоянии на выходах приемников 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 приемника 3 установится и будет удерживаться до окончания периода пог лощения напряжения логической единицы (диаграмма б).

До момента времени t3 на выходе второго приемника будут присутствовать импульсы, а в момент ta второй приемник 4 попадает в зону поглощения импульсов и на его выходе также установится уровень единицы (диаграмма в). В момент времени t2 на тактовом входе первого D-триггера 6 происходит переход от уровня логического нуля к уровню единицы, а на информационном входе присутствует сигнал в уровне логической единицы. В связи с этим в момент t2 на выходе первого триггера 3 установится уровень логической единицы (фиг.2 г). В момент

t3 поступление импульсов на тактовый вход первого D-триггера б прекратится, следовательно, смена сигнала на его выходе не произойдет. После выхода первого фотоприемника из зоны поглощения в момент времени ts на информационном и тактовом входах первого D-триггера б вновь присутствуют импульсы. Так как в момент t5 формируется фронт импульса на тактовом входе

0 D-триггера 6 и присутствует уровень нуля на его информационном входе, то на выходе этого триггера установится уровень логического нуля. Таким образом, на интервале времени t2-t5 на выходе первого триггера

5 будет сформирован информационный импульс. Так как в момент времени 1з на информационном входе второго D-триггера 7 устанавливается уровень единицы, а на тактовом входе импульсная последовательность отсутствует, то на его выходе сохранится уровень нуля. В момент i4 на тактовый вход второго D-триггера 7 (фиг. 2д) поступает последовательность импульсов и на его выходе установится уровень единицы. В момент ts второй D-трмггер 7 аналогично первому D-триггеру 6 переключится в исходное состояние.

Таким образом при принятом направлении вращения первым начинает формировать импульс D-триггер 6. вторым D-триггер 7. Момент окончания формиро вания импульсов у обоих триггеров совпадает.

В момент t2 на тактовом входе третьего

5 D-триггера 8 (фиг. 2е) происходит смена уровней сигнала с нуля к единице. Информационные входы третьего 8 и четвертого 9 D-триггеров соединены с шиной напряжения логической единицы, в связи с чем в

0 момент 12 на выходе D-триггера 8 установится уровень единицы. В момент t.i на вход сброса третьего триггера поступит сигнал высокого уровня и третий триггер возвратится в исходное состояние. Четвертый D5 триггер 9 (фиг. 2ж) будет удерживаться в исходном состоянии на всем интервале времени t2-t5, так как на его входе сброса присутствует сигнал логической-единицы. Применение D-триггеров 8 и 9 исключает

0 также формирование импульсов на выходе D-триггеров 8 и 9 при самоходе диска счетчика, т,е, при неоднократном выходе одного из фотоприемников из зоны поглощения и обратного возвращения. Например, когда

5 фотоприемник 3 неоднократно попадает и возвращается из зоны поглощения, то на выходе приемника 4 постоянно присутствуют импульсы. В связи с этим в состояние логической единицы переключатся D-триггер 6 и D-триггер 8. D-триггеры 7 и 9 будут

сохранять исходное состояние логического нуля. Переключения D-триггеров 6 и 8 в исходное состояние не произойдет, то есть информационный импульс на выходе Dтриггера 8 не сформируется,

При противоположном направлении вращения диска 1 очередность поглощения импульсов, поступающих на выходы приемников 3 и 4, также меняется на противоположную; в первую очередь поглощаются импульсы, поступающие на вход второго приемника 4, во вторую - на вход первого приемника 3 (фиг.З). Вследствие этого в состояние логической единицы второй D-триггер 7 установится первым (диаграмма д), а первый D-триггер б вторым (диаграмма г). В связи с этим информационный импульс сформирует четвертый D-триггер 9 (диаграмма ж), а третий D-триггер 8 будет находиться в исходном состоянии (диаграмма е).

В предлагаемом устройстве отпадает необходимость установки механических стопоров, поскольку в нем распознается и учитывается направление движения диска. Это позвол.ч8т повысить пороговую чувствительность счетчика, так как исключается влияние механической силы, тормозящей диск счетчика

Одним из преимуществ предлагаемого устройства является то. что оно позволяет снизить затраты на учет реактивной электроэнергии потребителей с переменным характером нагрузки, поскольку количество счетчиков в денном случае уменьшается в два раза. v JЛJ sлJ- Jлsлs JЛJЛJлт I & п ги-игг1 г

Предлагаемое устройство 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 злектроэнергии с индуктивным емкостным и переменным характерами нагрузки.

Формула изобретения Устройство для дистанционного измерения потребления злектроэнергии, содержащее счетчик.электроэнергии с диском, на светоотражающую поверхность которого нанесено светопоглощающее пятно, генератор импульсов, выход которого соединен с входом излучателя, оптически связанным с первым и вторым фотоприемниками, отличающееся тем. что. с целью упрощения и снижения собственного потребления электроэнергии, в него введены четыре Dтриггера, причем тактовый вход первого Dтриггера соединен с выходом второго фотоприемника, информационный вход первого D-триггера соединен с выходом первого фотоприемника, тактовый второго D-триггера соединен с выходом первого фотоприемника, информационный вход второго D-триггера соединен с выходом второго фотоприемника, выход первого D-триггера соединен с тактовым входом третьего Dтриггера и входом сброса четвертого Dтриггера, выход .второго D-триггера соединен с тактовым входом четвертого Dтриггера и входом сброса третьего D-триггера, LГLГLЛ.JTГLЛJ1Л LrU U lJ LrLJn

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. Цель - упрощение устройства и снижение собственного потребления электроэнергии. Устройство содержит счетчик электроэнергии с диском 1. излучатель 2. два фотоприемника 3 и 4. четыре D- триггера 6 - 9 и генератор 5 импульсов. 3 ил.фи2. /ixjloo!0 |Ю

а г t

115, 2

-i

t6

rUlJrnJTJl-rLJlJlJlJlJ

а

лп п ги-1Л г иаги-1 л ги

6 n nJ-U 74LRJ-LTl-n-rU-UlJ

, ,

III . I . Ж-J 1 : I II I, j I.f //. l.- .. . г