close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY3483

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 3483
(13)
C1
(51)
(12)
6
H 03K 21/38,
H 03M 1/34,
G 06M 1/272
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ ДЛЯ ИНДУКЦИОННЫХ
СЧЕТЧИКОВ
(21) Номер заявки: 970248
(22) 1997.05.12
(46) 2000.09.30
(71) Заявитель: Предприятие
"Энергонадзор"
ПОЭиЭ "Витебскэнерго" (BY)
(72) Автор: Петровский А.З. (BY)
(73) Патентообладатель: Предприятие
"Энергонадзор" ПОЭиЭ "Витебскэнерго" (BY)
BY 3483 C1
(57)
Устройство формирования импульсов для индукционных счетчиков, содержащее генератор импульсов,
подключенный прямым выходом к первому входу первого элемента И-НЕ и к входу головки, первый и второй выходы которой соединены с информационными входами первого и второго триггеров соответственно,
входы синхронизации которых соединены с инверсным выходом генератора импульсов, третий и четвертый
триггеры, информационные входы которых подключены к прямому выходу первого триггера, а их входы
синхронизации — к инверсному и прямому выходу второго триггера соответственно, пятый триггер, счетчик
и усилитель импульсов, выход которого является выходом устройства, а вход подключен к инверсному выходу пятого триггера и к второму входу первого элемента И-НЕ, выход которого соединен со счетным входом счетчика, вход сброса которого подключен к прямому выходу пятого триггера, вход установки в единичное состояние которого соединен с выходом счетчика, при этом вход установки в единичное состояние
четвертого триггера подключен к прямому выходу третьего триггера, вход сброса в нулевое состояние которого соединен с инверсным выходом первого триггера, отличающееся тем, что дополнительно введены
второй, третий, четвертый и пятый элементы И-НЕ и шестой триггер, вход установки в единичное состояние
которого соединен с входом сброса в нулевое состояние четвертого триггера и с выходом второго элемента
И-НЕ, первый и второй входы которого соединены с выходом третьего элемента И-НЕ, первый вход которого подключен к прямому выходу второго триггера и к первому входу четвертого элемента И-НЕ, выход которого соединен с информационным входом пятого триггера, вход синхронизации которого подключен к
второму входу третьего элемента И-НЕ, к прямому выходу первого триггера и информационному, входу
шестого триггера, вход синхронизации которого подключен к инверсному выходу четвертого триггера, а его
прямой выход - к первому входу пятого элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с прямым выходом
пятого триггера, а его выход - с вторым входом четвертого элемента И-НЕ.
Фиг. 1
(56)
1. Устройство формирования импульсов Е440.01. Эксплуатационная документация.
BY 3483 C1
2. Устройство формирования импульсов УФИ-01. Паспорт САРБ.411621.001 ПС. - 1995 (прототип).
Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в датчиках, встраиваемых в
индукционные электросчетчики, для преобразования величины электрической энергии в количество импульсов при построении автоматизированных систем учета электроэнергии, а также в других измерительных системах.
Существует множество типов аналогичных устройств (в дальнейшем - датчиков), которые встраиваются в
индукционные счетчики для получения цифровой информации: Е870 (ПО "Электроизмеритель", г. Витебск);
Е8751 (МНПП "Электроприбор", г. Витебск); 440.01 (г. Вильнюс); УФИ-01 (ОКБМ, г. Витебск); LAU-001.1 на
гибридной микросхеме V00101 (фирма "Ранг", г. Брест) и др.
Наиболее близким аналогом-прототипом является устройство формирования импульсов УФИ-01 [2].
УФИ-01 содержит генератор импульсов, подключенный прямым выходом к первому входу первого элемента И-НЕ и к входу головки, первый и второй выход которой соединен с информационными входами первого и второго триггеров соответственно, входы синхронизации которых соединены с инверсным выходом
генератора импульсов, третий и четвертый триггеры, информационные входы которых подключены к прямому выходу первого триггера, а их входы синхронизации - к инверсному и прямому выходу второго триггера соответственно, пятый триггер, счетчик и усилитель импульсов, выход которого является выходом устройства, а вход подключен к инверсному выходу пятого триггера и к второму входу первого элемента И-НЕ,
выход которого соединен со счетным входом счетчика, вход сброса которого подключен к прямому выходу
пятого триггера, вход установки в единичное состояние которого соединен с выходом счетчика, при этом
информационный вход пятого триггера соединен с прямым выходом первого триггера, а вход синхронизации - с инверсным выходом четвертого триггера, вход установки в единичное состояние которого подключен к прямому выходу третьего триггера, вход сброса в нулевое состояние которого соединен с инверсным
выходом первого триггера.
Описывать работу каждого аналога нет необходимости, так как они имеют один и тот же принцип действия, заключающийся в следующем: два фотодиода и один светодиод конструктивно соединены в одном узле
- головке, которая крепится внутри счетчика над диском. На диске счетчика расположены метки - темные
полоски, нанесенные черной матовой краской. При вращении диска счетчика и прохождении темной метки
под головкой излучение светодиода поглощается и отраженные сигналы головки отсутствуют, а при прохождении чистого участка диска отраженные сигналы принимаются фотодиодами. Эти перепады входных сигналов обрабатываются логической схемой и в зависимости от очередности сигналов, определяемой направлением вращения диска, вырабатываются выходные импульсы датчика.
Практически установлено, что все перечисленные выше датчики импульсов имеют один существенный
недостаток, заключающийся в том, что они вырабатывают "ложные" импульсы при изменении направления
вращения диска счетчика.
Такой режим работы возникает при установке счетчика на реверсивной линии электропередач, а также
при работе счетчика реактивной энергии на скомпенсированную нагрузку, что наблюдается на некоторых
предприятиях Витебска. Тогда при незначительных колебаниях нагрузки реактивная составляющая периодически изменяет свой знак и диск реактивного счетчика будет совершать медленные флуктуации вперед и
обратно до стопора. То же самое происходит и с активным счетчиком при изменении направления передачи
электроэнергии на реверсивных линиях.
"Ложные" импульсы постепенно накапливаются в суммирующем устройстве и положительная погрешность
преобразования энергии в количество импульсов выходит за пределы допустимой, что делает автоматизированную систему неработоспособной. Теоретически погрешность может быть равна 100% при колебаниях диска
вокруг стопора в пределах одного оборота, так как счетчик при этом не изменяет своих показаний, а показания
суммирующего устройства будут расти.
По этой причине все автоматизированные системы учета электроэнергии, имеющие в своем составе индукционные счетчики с датчиками импульсов, а таких сейчас большинство, работают с накапливаемой погрешностью, величина которой зависит от количества реверсов диска электросчетчика. Кроме того, нанесение нескольких меток на диск счетчика, работающего в реверсивном режиме, не допустимо, так как при
этом погрешность системы увеличивается за счет повторного счета меток при возврате диска назад.
Выставлением положения стопора относительно метки на диске можно уменьшить вероятность формирования "ложных" импульсов, но устранить их появление невозможно из-за недостатка стопора индукционных счетчиков отечественного производства, заключающегося в том, что после срабатывания стопорящего
рычага диск счетчика возвращается назад на (15-20) градусов.
Таким образом, чтобы провернуть диск счетчика вперед на 1 оборот от стопора до стопора, нужно повернуть его на 375-380 градусов. При повороте на меньший угол диск счетчика не зафиксируется стопором и
может вернуться в прежнее положение при изменении направления передачи электроэнергии. Логика работы
вышеперечисленных датчиков при неполном прохождении метки под головкой и возврате ее в прежнее по2
BY 3483 C1
ложение не обеспечивает установку схемы в исходное состояние и при дальнейшем повороте диска в прямом направлении на один оборот датчик сформирует сначала "ложный" импульс, так как схема была подготовлена к формированию выходного импульса и ей не требовалось полного прохождения метки под головкой, а затем "законный" импульс.
Задача изобретения заключается в устранении условий формирования "ложных" импульсов датчика и
обеспечении работы автоматизированной системы без накопления погрешности в любом режиме работы
счетчика.
Поставленная задача решается тем, что в известное устройство формирования импульсов для индукционных счетчиков, содержащее генератор импульсов, подключенный прямым выходом к первому входу первого
элемента И-НЕ и к входу головки, первый и второй выход которой соединен с информационными входами
первого и второго триггеров соответственно, входы синхронизации которых соединены с инверсным выходом генератора импульсов, третий и четвертый триггеры, информационные входы которых подключены к
прямому выходу первого триггера, а их входы синхронизации - к инверсному и прямому выходу второго
триггера соответственно, пятый триггер, счетчик и усилитель импульсов, выход которого является выходом
устройства, а вход подключен к инверсному выходу пятого триггера и к второму входу первого элемента ИНЕ, выход которого соединен со счетным входом счетчика, вход сброса которого подключен к прямому выходу пятого триггера, вход установки в единичное состояние которого соединен с выходом счетчика, при
этом вход установки в единичное состояние четвертого триггера подключен к прямому выходу третьего
триггера, вход сброса в нулевое состояние которого соединен с инверсным выходом первого триггера, согласно изобретению, дополнительно введены второй, третий, четвертый и пятый элементы И-НЕ и шестой
триггер, вход установки в единичное состояние которого соединен с входом сброса в нулевое состояние четвертого триггера и с выходом второго элемента И-НЕ, первый и второй входы которого соединены с выходом третьего элемента И-НЕ, первый вход которого подключен к прямому выходу второго триггера и к первому входу четвертого элемента И-НЕ, выход которого соединен с информационным входом пятого
триггера, вход синхронизации которого подключен ко второму входу третьего элемента И-НЕ, к прямому
выходу первого триггера и информационному входу шестого триггера, вход синхронизации которого подключен к инверсное выходу четвертого триггера, а его прямой выход - к первому входу пятого элемента ИНЕ, второй вход которого соединен с прямым выходом пятого триггера, а его выход - со вторым входом
четвертого элемента И-НЕ.
В результате этих дополнений логика работы датчика существенно изменена. В отличие от прототипа для
формирования выходного импульса требуется непрерывное и полное прохождение метки диска счетчика под
головкой датчика. Если же в момент прохождения метки под головкой направление электрической энергии
изменилось на обратное и диск счетчика пошел к стопору, при сходе головки с метки схема устанавливается
в исходное положение. За счет этого исключается выработка нескольких выходных импульсов датчика на
одном и том же физическом обороте счетчика.
Структурная схема устройства формирования импульсов для индукционных счетчиков приведена на
фиг. 1. Устройство содержит генератор 1 импульсов, головку 2, первый триггер 3, второй триггер 4, третий
триггер 5, четвертый триггер 6, пятый триггер 8, шестой триггер 7, первый элемент И-НЕ 15, второй элемент
И-НЕ 11, третий элемент И-НЕ 9, четвертый элемент И-НЕ 10, пятый элемент И-НЕ 12, причем прямой выход генератора 1 импульсов соединен с входом головки 2 и первым входом элемента И-НЕ 15, а инверсный
выход - с входами синхронизации триггеров 3 и 4. Выходы головки 2 соединены с информационными входами триггеров 3 и 4. Прямой выход триггера 3 соединен с информационными входами триггеров 5, 6, 7, с
входом синхронизации триггера 8 и с вторым входом элемента И-НЕ 9, а инверсный выход триггера 3 соединен с входом сброса в нулевое состояние триггера 5. Прямой выход триггера 4 соединен с входом синхронизации триггера 6 и с первыми входами элементов И-НЕ 9, 10, а инверсный выход триггера 4 соединен
с входом синхронизации триггера 5. Прямой выход триггера 5 соединен с входом установки в единичное состояние триггера 6, инверсный выход которого соединен с входом синхронизации триггера 7. Выход элемента И-НЕ соединен с двумя входами элемента И-НЕ 11, выход которого соединен с входом сброса в нулевое состояние триггера 6 и с входом установки в единичное состояние триггера 7. Прямой выход триггера 7
соединен с первым входом элемента И-НЕ 12, выход которого соединен со вторым входом элемента И-НЕ
10, выход которого соединен с информационным входом триггера 8. Прямой выход триггера 8 соединен со
вторым входом элемента И-НЕ 12 и входом сброса счетчика 13 импульсов, выход которого соединен с входом установки в единичное состояние триггера 8, а инверсный выход триггера 8 соединен с входом усилителя 14 импульсов и вторым входом элемента И-НЕ 15, выход которого соединен со счетным входом счетчика
13 импульсов. Незадействованные входы триггеров, показанные на структурной схеме, соединены с корпусом.
Устройство работает следующим образом.
При отсутствии метки под головкой отраженные сигналы с головки устанавливают первый и второй
триггеры 3, 4 в единичное состояние, при этом низкий уровень с выхода третьего элемента И-НЕ 9 через
второй элемент И-НЕ 11 удерживает четвертый триггер 6 в нулевом состоянии, а шестой триггер 7 в еди3
BY 3483 C1
ничном состоянии. Третий триггер 5 при этом находится в нулевом состоянии, а пятый триггер 8 в единичном состоянии. На вход сброса счетчика 13 импульсов поступает сигнал сброса высоким уровнем с прямого
выхода пятого триггера 8. Головка 2 подключена к первому и второму триггерам 3, 4 таким образом, что при
вращении диска электросчетчика в прямом направлении сигнал, отраженный от метки сначала воздействует
на информационный вход второго триггера 4, а затем на информационный вход первого триггера 3. При
подходе метки к головке второй триггер 4 устанавливается в нулевое состояние, при этом на входе синхронизации третьего триггера 5 формируется единичный перепад напряжения и он устанавливается в единичное
состояние, устанавливая четвертый триггер 6 в единичное состояние по входу установки в единичное состояние, так как удерживающий его в нулевом состоянии сигнал на входе сброса в нулевое состояние пропадает из-за сброса второго триггера 4 в нулевое состояние. При дальнейшем вращении диска метка закрывает,
оба фотоприемника головки 2 и низкий уровень сигнала с нее сбрасывает первый триггер 3 в нулевое состояние, который сбрасывает третий триггер 5 в нулевое состояние по входу сброса, при этом снимается
удерживающий сигнал высокого уровня с входа установки в единичное состояние четвертого триггера 6.
Далее, при сходе метки с одного фотоприемника головки 2, второй триггер 4 устанавливается в единичное
состояние по информационному входу, формируя на входе синхронизации четвертого триггера 6 положительный перепад напряжения, который устанавливает его в нулевое состояние, так как на его информационном входе сигнал низкого уровня с прямого выхода первого триггера 3, при этом на входе синхронизации
шестого триггера 7 также формируется положительный перепад напряжения, устанавливающий его в нулевое состояние. С прямого выхода шестого триггера 7 через четвертый и пятый элементы И-НЕ 10, 12 нулевой сигнал устанавливается на информационном входе пятого триггера 8 и в момент схода метки с головки 2
первый триггер 3 устанавливается в единичное состояние, при этом на входе синхронизации пятого триггера
8 формируется положительный перепад напряжения, устанавливающий его в нулевое состояние. С инверсного выхода пятого триггера 8 через усилитель 14 формируется передний фронт выходного импульса. Так
как на прямом выходе пятого триггера 8 устанавливается низкий уровень, снимается сигнал сброса со счетного входа счетчика 13 импульсов и он начинает считать тактовые импульсы генератора 1 импульсов через
первый элемент И-НЕ 15 до тех пор, пока на его выходе появится высокий уровень, устанавливающий пятый
триггер 8 в единичное состояние, при этом цикл формирования выходного импульса заканчивается и формируется его задний фронт. Связь прямого выхода пятого триггера 8 со вторым входом пятого элемента ИНЕ 12 запрещает преждевременную установку пятого триггера 8 в единичное состояние по информационному входу. При неполном прохождении метки под головкой и возврате ее назад первый и второй триггеры 3,
4 устанавливаются в единичное состояние, так как на информационных входах появляются высокие уровни
напряжения за счет отражения сигналов от чистого участка диска счетчика, при этом вся схема устанавливается в исходное состояние благодаря формированию сигнала низкого уровня на выходе третьего элемента ИНЕ 9, который через второй элемент И-НЕ 11 устанавливает четвертый и шестой триггеры 6, 7 в исходное
состояние. Теперь для формирования выходного импульса нужно пройти весь цикл сначала. Возврат метки
назад в пределах головки не нарушает текущего цикла формирования выходного импульса и установки схемы в исходное состояние не происходит.
Таким образом, изобретение обеспечивает формирование выходного импульса только при прохождении
метки под головкой за один проход, благодаря установке схемы в исходное состояние при любых изменениях характера вращения диска счетчика.
На диске счетчика должна быть нанесена только одна метка длиной не менее 50 мм для перекрытия зоны
срабатывания стопора счетчика. Метка должна быть выставлена относительно стопора счетчика согласно
эскиза, приведенного на фиг. 2, следующим образом:
1) подключить счетчик так, чтобы диск его вращался в обратном направлении и останавливался на стопоре, при этом при повороте диска рукой в прямом направлении, показанном на фиг. 2, на любой угол и последующем отпускании он возвращался в прежнее положение;
2) удерживая диск счетчика рукой, стараться повернуть механизм стопора на оси счетчика так, чтобы при
отпускании диска и остановке его на стопоре положение метки относительно головки датчика соответствовало фиг. 2;
3) действия по п. 2 повторять до тех пор, пока положение метки при установке диска на стопор будет соответствовать фиг. 2, то есть от центра головки датчика до края метки в прямом направлении вращения диска счетчика будет не менее 10 мм, а до края метки в обратном направлении - не менее 40 мм.
Примечание. За прямое направление вращения диска счетчика, показанное на фиг. 2, принято его вращение в режиме измерения потребленной электрической энергии.
Прилагаемые чертежи.
1. Структурная схема устройства формирования импульсов для индукционных счетчиков (фиг. 1).
2. Эскиз выставления стопора счетчика относительно метки на диске (фиг. 2).
Правильность работы схемы проверена на практике в различных режимах работы счетчика при изменении направления вращения и показала высокую надежность блокировки "ложных" импульсов.
4
BY 3483 C1
Для осуществления изобретения требуется:
1) переработка печатной платы датчика;
2) нанесение на диске счетчика только одной метки при установке на линиях электропередач с изменением направления измеряемой энергии;
3) выставление стопора счетчика относительно метки на диске согласно приведенному эскизу.
Выполнение этих условий обеспечит работу автоматизированной системы учета электроэнергии без накопления ошибки.
Фиг. 2
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
162 Кб
Теги
by3483, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа