Счетчик электроэнергии
Патент 1147984
Авторы
Классы МПК
Счетчик электроэнергии
Иллюстрации
Реферат
СЧЕТЧИК ЭЛЕКТРОЭНЕРПад, с держащий последовательно соединенны первую входную шину, интегратор, пе вьй компаратор, охваченный положительной обратной связью, источник опорного напряжения с управляемой полярностью, выход которого подключен к другому входу интегратора, а также второй компаратор, первый вход которого соединён с выходом интегратора , а выход - с первым входом логического блока, второй вход которого подключен к выходу генератора опорной частоты, а выходы - к входам реверсивного счетчика, разрядные выходы которого являются выходом счетчика электроэнергии, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены последовательно соединенные сумматор и нуль-орган, выход которого подключен к третьему вхоДу лЬгического блока,, четвертый вход которого соединен с выходом первого компаратора , причем первый вход сумматора подключен к выходу интегратора, а второй вход - к второй входной шине и второму входу второго компаратора.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК ()9) (1() 4(5)) G 01 R 11/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМ У СОИДЕТЕЛЬСТВМ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ .СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3607669/24-21 (22) 17.06.83 (46) 30.03.85. Вюл. В 12 (72) А.С. Давыдов, В.У. Кизилов и И.И. Смилянский (71) Харьковский ордена Ленина политехнический институт им. В.И. Ленина (53) 621.317.38(088.8) (56) 1. Fierek Horst et al. Elektronischer k Mh-ЕаЫег der Klasse 05.
"Sieeens Zeitschrift", 1973, 47, Ф 4, $. 280-283.
2. Авторское свидетельство СССР
Ф 866491,.кл. G 01 К 21/00, 1979. (54)(57) СЧЕТЧИК ЭЛЕКТРОЭНЕР1 ИИ, содержащий последовательно соединенные первую входную шину, интегратор, первый компаратор, охваченный положительной обратной связью, источник опорного напряжения с управляемой полярностью, выход которого подключек к другому входу интегратора, а также второй компаратор, первый вход которого соединен с выходом интегратора, а выход — с первым входом логического блока, второй вход которого подключен к выходу генератора опорной частоты, а выходы — к входам реверсивного счетчика, разрядные выходы которого являются выходом счетчика электроэнергии, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены последовательно соединенные сумматор и нуль-орган, выход которого подключен к третьему входу логического блока, четвертый вход которого соединен с выходом первого компаратора, причем первый вход сумматора подключен к выходу интегратора, а второй вход — к второй входной шине и второму входу второго компаратора.
114? 984
Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в энергетике при измерениях электрической энергии постоянного и переменного тока. 5
Известен электронный счетчик электроэнергии, содержащий последовательно соединенные широтно-импульсный модулятор, амплитудно-импульсный модулятор, фильтр низких частот, преобразователь напряжения в частоту и счетчик импульсов Я .
Недостатком известного счетчика является низкая точность, обусловленная многократным преобразованиЕМ вход- 15 ных сигналов.
Наиболее близок к предлагаемому электронный счетчик электроэнергии, содержащий последовательно соединенные реверсивный счетчик импульсов и индикатор, а также интегратор, к входам которого подключены выходы источника первого входного сигнала и источника опорного напряжения с управляемой полярностью, к управляющему входу которого подключен выход первого компаратора, охваченного положительной обратной связью, входы которого соединены с выходами источника второго входного сигнала и ин- 36 тегратора, второй компаратор, два ключа, генератор опорной частоты и логический блок, выходы которого подключены к входам реверсивного счетчика, а входы — к выходам генератора опорной частоты и второго компаратора, оба входа которого через резисторы подключены к выходу интегратора и через соответствующие ключи — к нулевому потенциалу, при- 40 чем управляющие входы ключей соеди«. иены с выходом первого компаратора (2).
Недостатком известного счетчика является также невысокая точность, обусловленная тем, что переключение 45 второго компаратора происходит не при переходе напряжения иа выходе интегратора через ноль, так как реальные транзисторные ключи имеют остаточное напряжение, а также 50 нелинейность пилообразного выходного напряжения интегратора в областях, близких к моментам смены направления интегрирования.
Цель изобретения — повышение точ- 55 ности
Поставленная цель достигается тем, что в счетчик электроэнергии,. содержащий последовательно соединенные первую входную шину, интегратор, первый компаратор, охваченный положительной обратной связью, источник опорного напряжения с управляемой полярностью, выход которого подключен к другому входу интегратора, а также второй компаратор, первый вход которого соединен с выходом интегратора, а выход — с первым входом логического блока, второй вход которого подключен к выходу генератора опорной частоты, а выходы — к входам реверсивного счетчика, разрядные выходы которого являются выходом счетчика электроэнергии, введены последовательно соединенные сумматор и. нульорган, выход которого подключен к третьему входу логичеекого блока, четвертый вход которого соединен с выходом первого компаратора, причем первый вход сумматора подключен к выходу интегратора, а второй вход— к второй входной шине и второму входу второго компаратора.
На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого счетчика электро- . энергии; на фиг. 2 — временные диаграммы,его работы. !
Счетчик электроэнергии содержит входные шины 1 и 2, сигналы на которых пропорциональны соответственно току и напряжению исследуемой цепи, сумматор 3, интегратор 4, компараторы 5 и 6, источник 7 опорного напряжения с управляемой полярностью, блок 8 ноложительной обратной связи, нуль-орган 9, генератор 10 опорной частоты,.логический блок 11, реверсивный счетчик 12 выход которого может быть непосредственно соединен с входом индикатора 13, а входы подключены к выходам логического блока
t1, входы которого соединены соответственно с выходами компараторов 5 и 6, генератора 10 и через. нульорган 9 с выходом сумматора 3, один вход которого соединен с входной шиной 2 и одним входом компаратора 6, а другой вход - с другим входом компаратора 6, входом компаратора 5, охваченного положительной обратной связью через .блок 8, и выходом интегратора 4, один вход которого подключен к входной шине 1, а другой вход через источник 7 - к выходу компаратора 5.
1147984 другая на вычитающий вход счетчика 12.
Интервал времени а, между моментами переключения нуль-органа 9 t u .2
5 компаратора 6 t> равен пТ 2vj
0U +U ° о (2) Счетчик электроэнергии работает следующим образом.
При отсутствии входных сигналов интегратор 4 и компаратор 5 работают в автоколебательном режиме, генерируя на выходе интегратора 4 симметричное треугольное напряжение, а на выходе компаратора 5, переключающегося при достижении пороговых уровней «+U меандр. Нуль-орган 9 и компаратор 6 имеют нулевые пороговые уровни и переключаются одновременно в одном и том же направлении. На обоих выходах логического блока 11 сохраняется уровень "0".
Входным сигналом U на шине 1 изменяются скорости изменения напря-.:
30 жения на выходе интегратора 4. Они
1 равны †. — (U +U ) при положительном
Т. о о
Т (U0 П.") при отрицательном нап 35 то ряженки на выходе компаратора 5. (٠— напряжение.на выходе источника 7; T — постоянная времени интегратора 4).
Вторым входным сигналом U; вход- 4О .,ной шины 2 задаются пороговые уровни компаратора б и нуль-органа 9.
Так как напряжение с выхода интегратора 4 .и напряжение на входной шине 2 поданы на, разные входы компаратора 6, а у нуль-органа 9 суммируются, то компаратор б переключается в моменты равенства напряжения пилы U (моменты времени й1. и t4 на фиг. 2), а нуль-орган 9 — -0; (моменты времени t> и t на фиг. 2). Выход" ные сигналы компараторов 5 и 6, нульоргана 9 и генератора 10 опорной частоты подаются на входы логичес-кого .блока 11, на выходах .которого формируются пачки импульсов, одна из которых подается на сумьщрующий, Их разность равна л л 4Т г " о Ь "г1 о откуда
При указанной на фиг. 1 полярности подключения компаратора 6, а так-.
I же при использовании в качестве реверсивного счетчика 12 с раздельными прогрессивными и реГрессивными счетными входами логический блок 11 должен обеспечивать следующие логические функции:
D = F (А.В.С + A.Â.Ñ), Е = F (А.В.С + А.В.С) интервал времени между моментал ми перекчения каратора 6 tÌ и нуль-органа 9 Е
5 л ° 2%
V -Uо
Число импульсов, записанное в счетчике 12 за период работы схемы
Т, равно
N Е О„О,, (4)
4Т о i где fо — частота генератора 10.
Легко показать, что число, записанное в счетчик 12 за период работы Т, пропорционально энергии входных сигналов за это время.
Период работы схемы Т равен а т= „vv,, 4То о я
4То Т вЂ” з — г о е С
Подставив это выражение в (4), получим т, г, N - f „ Ã,„U; „ е Эт. (5) со о.а где Эт - энергия за время Т.
Таким образом, sa любой интервал времени, кратный целому числу пери1одов Т работы схемы, число, записан:ное в счетчике, пропорционально энергии входных сигналов.
Технико-экоиомическое преимущество предлагаемого электронного счетчика электроэнергии по сравнеияо с
I)47984
"Ug
Риз.2
Ф
ВНИИПИ Заказ 1570/37 Тираж 748 : Подписное
Филиал ШШ "Патент", I.Óçèîðîä, ул.Проектная, 4 известным состоит в повышении точности счетчика, обусловленном исключением ключей из аналогового тракта, а также независимостью показаний счетчика от линейности выходного напряжения интегратора в моменты, близкие к моментам смены направления интегрирования.