Счетчик ампер-часов Советский патент 1979 года по МПК G01R11/34 

Изобретение относится К электроизмерительной технике и может быть использовано для контроля емкости аккумуляторной батареи в системах энергопитания постоянного тока. Известны счетчики ампер-часов дл контроля емкости аккумуляторной батареи, содержащие нагрузку, питаему от батареи, датчик тока саморазряда этой батареи и реверсивный двоичный счетчик. Для упрощения и повышения точности устройство снабжено переключающим дросселем, на вход которо го включен датчик тока саморазряда, цепь нагрузки и генератор тока треугольной формы., дае выходные обмотки переключающего дросселя соединены последовательно-согласно и подключены к системе управления реверсивным двоичным счетчиком, счетный вход которого связан с генератором импульсов 11 . Однако данное устройство имеет ограниченные функциональные возможности и недостаточную точность измерения, обусловленную погрешностью из-за нелинейности характеристики управляющего тока. Известны также счетчики ампер-часов, Содержащие переключающий дроссель, измерительная обмотка которого соединена .со входом устройства, а выходная обмотка через устройство реверса с первым входом реверсивного, двоично-десятичного счетчика, подключенного выходом к цифровому индикатору. Второй вход реверсивного двоичного счетчика соединен с первым выходом генератора импульсов, подключенного вторым выходом к реверсивному двоичному счётчику, первый выход которого через преобразователь кодток соединен с управляющей обмоткой дросселя. Обмотка смещения дросселя подключена через регулировочный резистор к источнику опорного напряжения 2 . Недостатком устройства является ограниченный диапазон измерения .постоянных токов .. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является счетчик ампер-часов, содержащий переключающий дроссель, измерительная обмотка которого соединена со входе устройства, а выходная обмотка через устройство реверса - с первым входом резерсивного двоично-десятичного счетчика. Выход этого счетчшга подключен к цифровому индикатору, а второй вход - к первому выходу генератора лмпульсов, соединенного вторьм вtaxЪдo iI с реверсивным двоичным счетчиком. Первая .управляющая обмотка переключающего дросселя -«гёйа к выходу пёрвого пресзбУШоватё ля код-ток, а вторая управляющая обМотка - К выходу fitЬрого преоб;раэователя код-ток. Входы двух преобразователей код-ток соединены с выходами реверсивного двоичного счетчика 3. Этотсчетчик ампер-часов при гсохранёнйи высокой точности и стабильностй измеренийимеет рабочий диапазон в два раза больший, чем пре дыл:л ий. :; V .Недостатком известного счетчика ампер-часов, является наличие погрешности.при измерении малых токов,. .Обусловлено зто тем, что при нулевое зна.Чений намагничив.аютдей силь токи .нкодахПреобразователей код-ток равны половине амплитудного значения и погрешность в данной точке измере .ййя удваивается .и равна максимальной : погрешности преобразователя код-ток. Это приводит к большому дрейфу нуля и соотве.тственно увеличивает относительную погрешность измерения маЛых токов. Целью изобретения является noBattie нй.еточности измерения. .Постав енная цель, достигается т&л что В счетчик ампер-часов, содержащий hep еклЮчающи и дроссель, измерительная обмотка которого сбединена. со входом устройства, а выходная через устройство реверса - с первым входом реверсивного двоично-дебйтич ЙВ Ъ счетчйка, выхЬд которого подклю чен к- цифровому индикатору, а второй вход - к первому выходу генератора Htte ijcftif; сбёййнёйг вго втокшм выходом с реверсивным двоичным счетчиком первая управ.ляющая обмотка переключающ:ёгбдросселя подключена к .вькоду . первого преобразЬйатёля коД-ток, а втбрая управляющая обмотка - к выхо.ду второго преобразователя код-ток,. йвёДейй триггер и два элемента заSTpeTa, первые/входы которых подключены к первому выходу реверсивного двоичного счетчика, второй вход первого элемента запрета соединен с еди ничньтм выходом триггера, а второй йхШПвт ого элемента - с . нулевым выходом триггера, счётньтй вход которого подключен ко второму выходу реверсивного двоичного, счетчика, эыход первого элемента запрете соединен со входом первого преобразо в елякод-ток, а выход второго элемента загфёта - со входе BTOipOro преобразователя кой-Ток,,; На фиг. 1 представлена блок-схема счетчика ампер-часов; на фиг. 2 и 3временные диаграммы его работы. Счетчик ампер-часов содержит переключающий дроссель 1, имеющий измерительную обмотку 2, две управляющие обмотки 3, 4, выходную обмотку 5, и два п|)ёобразователя код-ток 6,7, два элемента запрета 8, 9, триггер 10, реверсивный двоичный счетчик 11, генератор импульсов 12, последова- тельно соединенные устройство реверса 13, реверсивный двойчно-деся рйчный счетчик 14 и цифройой индикатор 15. Измерительная обмотка 2 соединена со входом устройства. Первая управля1седая обмотка 3 соединена с выходом первого преобразователя код-ток б, а вторая управляющая обмотка 4 с выходом второго преобразователя код-ток 7. Выходная обмОтка 5 подключена к устройству реверса 13. Первые входы элементов запрета 8, 9 соединены между собой и подключены к;перйому выходу реверсивного, двоичного счётчи-ка 11, второй выход которого соединен со счетным входом триггера 10, а входс одним- выходом генератора импульсов 12. Единичный выход триггера 10 подключен ко второму входу первого элемента запрета 8, а нулевой выход триггера 10 - ко второму входу второго элемента запрета 9. Выход первого элемента запрета 8 соединен со входом первого преобразователя код-ток 6, а выход второго элемента запрета 9 со входом второго преобразователя код-ток 7. Другой выход генератора импульсов 12 подк-люч.ен ко второму входу реверсивного двоично-десятичного счетчика 14 .; От генератора импульсо..в 12 импульсы с эталонной частотой fg непрерывно поступают на входы счетчиков 11,. 14.. Реверсивный двоичный счетчик 11 содержит схему управления, которая в определенные .моменты времени прОизвоДйФ Лёр ёКйШёйиё режима работы счетчика . Таких моментов два. В одном из них все разряды с-четчика.И устанавливаются Внулевое, .а во втором - в единичное состояние. В первом Случае схема управления переводит счётчик 11 в режим сложения и он по мере поступления на его импульсов принимает последовательно состояния от О до 2 1, (где п - количество разрядов счетчика 11) . Когда же счетчик заполнен и, следовательно, все его разряды уо.танрвлены в единичное состояние, схема управления Переведет счетчик в режим вычитания. Tenepia по мере поступления импульсов на ёход счетчика, Ой принимает последовательно состояни я от 2 1 - 1 до О. Такимобразом на первом выходе реверсивного двоичйого счетчика 11 при сутствует нёпрёрывйая последовательность параллельных п-разрядных двоич ных чисел монотонно изменяющихся от до 2 - 1 и от 2 - 1 до О (см.фиг.2 Изменение чисел происходит с частото следования входных импульсов f. На ВТОРОМ выходе присутствуют импульсы частотой f и длительностью tr - (см. фиг. 2,6), которые поступают на сметный вход триггера 10. На выходах триггера образуются импульсы с частотой следований (см. фиг. 2,в и 2,г). Параллельный П7разрядный двоичньгй код с первого выхода р1еверсивнЬго двоичного счетчика 11 поочередно про пускается на входы преобразователей код-ток б, 7 элементами запрета 8, 9 так как их вторые входы подключены к прртивоположньм выходам триггера 10. На выходах преобразователей б, 7 поочередно присутствуют импульсы треугольной формы i фиг. 2,д, 2,е), которые,протекая по включенным встречно обмоткам управле ния 3, 4jсоздают в сердечнике переК1почаюм1его дросселя 1 линейно изменяивдееся переменное Магнитное поле (см. фиг. 2,ж). В моменты времени t, tj, t, характеризуйщиеся изменением направления магнитного потока в серДечмикё переключающего дросселя 1 ттроисходит перемагничивание сердечника и в выходной обмотке 5 пpиcyтctsyloт импульсы V , V2., V и т.д. Перемагничивание сердечника происходит через равные промежутки времени Т « Tj., .при этом в выходной обмотке 4 будут появляться импульсы У , Vj, УЗ и т.д. также через равные интервалы времени (см. фиг. 3,а). . Импульсы V , V,, V и т.д. постуПсшзт на устройство реверса 13, управляющее двоично-десятичным реверсивным счетчиком импульсов 14. С приходом импульса V устройство реверса 13 включит реверсивный двоично-десятичный счетчик импульсов l4 на суммирование и в течение интервала времени Т; в счетчик импульсов 14 поступают импульсы от генератора импульсов 12. За интервал Времени Т в счетчик 14 поступит число импульсов

где Тз - период следования импульсов. С приходом импульса Vi устройство реверса 13 переключит реверсивный дврЯЧнб-десятичный счетчик 14 на в Учи таниЪ. интервал времени Тг в реверсивный двоично-десятичный счетчик .14 с генератора импульсов 12 подступит на вычитание число импульсов

Го

г-Формула изобретения

Счетчик ампер-часОв, содержащий переключающий дроссель, измерительная обмотка которого соединена со входом устройства, а выходная через устройство реверса - с первым входом реверсивного двоично-десятичного счетчика, выход которого подключен к цифровому С приходом импульса V устройство реверса 13 переключит реверсивный двоичнр-десятичный счетчик 14 на сложение и процесс повторится. В течение равных интервалов времени Т, Т2. число импульсов, поступивших в реверсивный двоично-десятичный счетчик 14 на суммирование и:вычитание, будет одинаковым и в нем зафиксируется остаток &N .N - Nj О При наличии в измерительной обмотке 2 измеряемого тока 1., создающего подмагничивакнций магнитньЛ поток, перонагничивание сердечника дросселя 1 происходит в моменты времени Ц, t, t и в выходной обмотке присутствуют импульсы V, Vj, Vg через неравные промежутки времени Т , Tg (см. Фиг. 3,6). Причал, изменение интервалов времени будет прямо пропорционально изменению ампер-витков в измерительной обмотке и, следовательно, изменению измеряемого тока.. , Яа интервалы времени Т, Tg в реверсивный двоично-десятичный.счетчик 14 поступит iJa3личное .число импульсов на сложение и вычитание. Для случая, представленного на Фиг 36 ... AN Ц-«4 т Т N2При изменении направления измеряемого тока процесс аналогичен. Для случая, представленного на фиг.Зв N Т Т . ,.Таким образом, количество импуль-. сов, зафйкснрова;ннре в реверсивном двоично-деся иЧном счетчике импульсов 14 за один период изменения Управляющего трка, прямо пропорционально измеря«ло1у току, а за Лйбой интервал времени t, при изменении измеряемого тока во времени - интегралу t,N . |t| . Выход счетчика импульсов 14 связан с цифррвым устройством индикации 15, которое выдает информацию в амперчасах . .. . Таким образетл, счетчик ампер-часов, позволяет получить переменный магнитный поток, нулевое значение которого соответствует нулевому значению управляющих токов i- и ° воляет првысить точность измерения малых токов в начале рабочего диапазона. 70 .индикатору, а второй вход - к пёрвЬму йыходу генератора импульсов, соединенного вторым выходом с реверсивным. ДВойчнум счегчкксм, первая управляютая обмотка переключающего дросселя подключена к выходу первого преобразоватёля код-ток, а-вторая управляющая обмотка - к выходу второго преобрг1зователя код-ток, отличаю 1ц и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены триггер и два элалента запрета/ первые входы которых подключены к первому выходу реверсивного |kiBOH4Hor с четчика, второй вход первого элемёнт1а запрета соединен с единичным выходом триггера, а втЪрой вход второго элемента запрета - с нулевым выходом триггера, счетный вход которого подключен ко второму выходу реверсивногЬ двоичного счетчика, выход первого элемента запрета соединен со входом первого преобразователя код-ток, а выход второго элемента запрета - со входом второго преобразователя код-ток. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР О 385363, кл. Н 01 М 10/48, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР 439757, кл. G 01 R 11/34, 1972. 3.Авторское свидетельство СССР Я 524131, кл. G 01 R 11/34, 1975.

I I I I

J1

Чг

H(iy,-(f

,-ni

(Putt

tt

ft