Счетчик ампер-часов

Счетчик ампер-часов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

А. А. Горлач, В..А. Мересков, П. В. Сахон, Ю. В. Леонов и Е. И. Прудников (72) Авторы изобретения (7!) Заявитель (54) СЧЕТЧИК АМПЕР-ЧАСОВ

Изобретение относится к электроизме- рительной технике н может быть использовано для контроля емкости аккумуляторной батареи в системах энергопитании постоянного тока

Известны счетчики ампер асов для контроля емкости аккумуляторной батареи, содержащие нагрузку, питаемую от батареи, датчик тока саморазряда этой бата» реи н реверсивный двоичный счетчик 11.

Для упрощения и повышения точностн устройство снабжено переключающим дросселем, на вход которого включен датчик тока саморазряда, пель нагрузки и генератор тока треугольной формы. Два выходные обмотки переключающего дросселя соединены последовательно-согласно и подключены к системе управления реверсивным двоичным счетчиком, счетный вход которого связан с генератором импульсов.

Однако такое устройство имеет ограниченные функциональные возможности и недостаточную точность взмерения, обусловленную прогрешностью от нелинейности характеристики управляющего тока.

Известны также устройства, содержащие переключающий дроссель, измерительная обмотка которого соединена с входом устройства, а выходная обмотка через устройство реверса - с первым входом реверсивного двоичного счетчика, подключенного входом к пифровому индыкатору j2f.

Второй вход реверсивного двоичного счетчика соединен с первым выходом генератора импульсов, подключенного вторым выходом к реверсивному двоичному счетчику, первый выход которого через преобразователь код-гок соединен с управляющей обмоткой дросселя. Обмотка смешения дросселя подключена через регулировочный резистор к источнику опорного напряжения.

Недостатком этого устройства являетcs ограниченный диапазон измерения постоянных токов

Наиболее близким к предлагаемому является счетчик ампер-насов, который так3 68739 же содержит переключающий дроссель, подключенный измерительной обмоткой к це-1 пи измеряемого тока, а выходная обмотка через устройство реверса соединена с первым входом реверсивного двоично-десятичного счетчика, выход которого подключен к цифровому индикатору, а второй вход - к первому выходу генератора импульсов, соединенного вторым выходом с реверсивным двоичным счетчиком, первая 10 управляющая обмотка переключающего дросселя. подключена к выходу первого преобразователя код-гок, а вторая управляющая обмотка - к выходу второго преобразователя код гок, а входы двух преобразователей код ток соединены с выходами реверсивного двоичного счетчик. $3$.

Недостатком такого счетчика амперчасов является ограниченный диапазон измерения тока, изменяющегося в широких пределах в системах энергопитания, Белью изобретения является расширение диапазона измерения.

Это достигается тем, что в счетчик ампер-часов, содержащий переключающий дроссель, измерительная обмотка которого соединена с входом устройства, а выходная обмотка через устройство реверса— с первым входом реверсивного двоичнодесятичного счетчика, выход которого подЗО ключен к цифровому индикатору, а второй вход - к первому выходу генератора импульсов, соединенного вторым выходом с реверсивным двоичным счетчиком, два преобразователя кодгок, входы которых, соединены соответственно с первым и вторым выходами реверсивного двоичного " счетчика, а первые выходьг - соответсч венно с началами первой и второй управля40 юших обьюток переключающего дросселя, введены два двухпозиционных ключа, триггер, схема управления триггером и масштабный делитель,а обе управляющие обмотки выполнены двухсекционными, причем

45 начало и конец второй секции первой двухсекционной управляющей обмотки соединены соответственно с первым и вторым вы« ходами первого двухпозиционного ключа, а начало и конец второй секции второй

50 двухсекционной управляющей обмотки - с первым и вторым выходами второго двухпозиционного ключа, первые входы которых подключены к вторым выходам соответственно порвого и второго преобразовате лей код гок, единичный выход триггера соединен с вторыми входами двухпоэиционных ключей и с первым входом масштабного делителя, а нулевой выход триггера3 4 с третьими входами двухпозиционных ключей и с вторым входом масштабного делигеля, третий вход которого подключен к первому выходу генератора импульсов, а выход — к второму входу реверсивного двоично-десятичного счетчика, вход триггера соединен с выходом схемы управления триггером, два входа которой соединены с третьим выходом реверсивного двоичного счетчика и с выходом устройства ре« верса.

На Фиг. 1.представлена блок-схема счетчика ампер-часов; на фиг. 2 - временные диаграммы работы счетчика.

Счетчик ампер-часов содержит переключающий дроссель 1, имеющий измерительную обмотку 2, две двухсекционные управляющие обмотки 3 и 4, выходную обмотку 5 и два преобразователя код ток

6 и 7, два двухпозиционных ключа 8 и 9, триггер 10, схему 11 управления тригге ром, реверсивный двоичный счетчик 12, масштабный делитель 13, генератор 14 импульсов и последовательно соединенные устройство 15 реверса, реверсивный двоично-десятичный счетчик 16 и цифровой индикатор 17. Измерительная обмотка 2 соединена с входом устройства. Начало первой управляющей обмотки 3 соединено с первым выходом первого преобразователя код гок 6, а начало второй управля» юшей обмотки 4 - с первым выходом второго преобразователя код ток 7. Начало и конец второй секции первой управляющей обмотки 3 подключено к выходам первого двухпозиционного ключа 8, а начало и конец второй секции второй управляющей обмотки 4 - к выходам второго двухпозиционного ключа 9. Первые входы двухпозиционных ключей 8 и 9 соединены с вторыми выходами преобразователей код cow

6 и 7, а вторые входы - с единичным выходом триггера 10 и с первым входом масштабного делителя 13, второй вход которого соединен с третьими входами двухпозиционных ключей 8, 9 и с нулевым вы- ходом триггера 10. Выход масштабного делителя 13 подключен к второму входу реверсивного двоично-десятичного счетчи ка 16. Сьемный вход триггера 10 соединен с выходом схемы 11 управления триг. гером, который подключен к выходу устройства 15 реверса. Входы преобразователей код гок 6 и 7 соединены каждый со своим выходом реверсивного двоичного счетчика 12, вход которого подключен к первому выходу генератора 14 импульсов.

Второй выход генератора 14 импульсов

5 687393 6 подключен к третьему входу масштабного магнитного потока в сердечнике дросселя, делителя 13. будет происходить перемагничивание сер„В исходном состоянии с нулевого выхо- дечника и в выходной обмотке 5 будут пода триггера 10 поступает сигнал на двух являться импульсы Ug, Ug, U и т.де позиционные ключи 8, 9 таким образом, 5 Перемагничивание сердечника будет что к выходам преобразователей код ток происходить через равные промежутки вре6, 7 подключаются первые секции обмо- меня Т = Т2, при этом в выходной обмотток 3 и 4 управления дросселя соответст- ке 10 будут появляться импульсы О» венно, включенные встречно, в результа- p, U и т.д. также через равные инте чего в первые секции обмоток 3, 4 пе- 0 тервалы времени (см. фиг. 2а). реключаюшего дросселя 1 поступает со- Импульсы U», 02, U g и т.д. постуа ответственно ток1,р и»у от соответст- пают на устройство 15 реверса, управлявуюших преобразователей кодток 6, 7, юшее двоично-десятичным реверсивным которые запускаются от реверсивного дво- счетчиком 16 импульсов.

Ичного счетчика 12 импульсов. Непрерыв- 5 С приходом импульса U» устройство ная работа этого счетчика, на счетный 15 реверса включит реверсивный двоичновход которого поступают импульсы от ге- десятичный счетчик 16 импульсов на сумнератора 14 частоты, обеспечивает пери- мирование и в течение интервала времени одический процесс нарастания и спада то- Т» в счетчик 16 импульсов будут постуков1у и »у2, Кроме того, наличие нулево- пать импульсы от генератора 14 импуль-!

20 го выхода триггера 10 разрешает прохож- сов через масштабный делитель 13. дение импульсов эталонной частоты через За интервал времени Т» в реверсивмасштабный делитель 13 на реверсивный ный двончно-десятичный счетчик 16 постудвоично-десятичный счетчик 16. пит число импульсов

При этом Т

КЧ"- I

g(gQ ) " КТ, где g - частота повторения процесса; где Т вЂ” период следования импульсов ген частота следования импульсов нератора 1 4 импульсов; генератора 14; К - коэффициент масштабного делите30 — количество разрядов двоичного ля 13. реверсивного счетчика 12 им- приходом импульса U 2 устройство пульсов. 15 реверса переключает счетчик 16 имПод действием токов „и» в сер- пульсов на вычитание. За интервал време2 дечнике переключаюшего дросселя 1 соз- .ни Т2 в счетчик 16 импульсов поступит дается магнитное поле с

35 на вычитание число импульсов т2 ty CU»У2 UD2 от генератора 14 импульсов.

Н=

t2. где Н - напряженность магнитного поля, Импульс Ug снимает со счетчика 16 создаваемого в сердечнике под воэдейст- команду на вычитание и снова переключавием токов 1у» ет его на суммирование и т.д. р 2, „,ц) - количество витков в первых сек- В течение равных интервалов времени циях управляюших обмоток 3, 4 соответ- Т», Т2 число импульсов, поступивших в ственно; счетчик 16 на суммирование и вычитание, ина среднеA силовой линии сер- будет одинаковым и в счетчике не зафик45 дечника переключаюшего дросселя. сируется остаток Ь К так как

Принимая uJ»=u52"- Ш получим напряженЬК=Н»-И =О. ность магнитного поля в сердечнике

Н= . нк" рчч . чк При наличии в измерительной обмотке . измеряемого гока» цр„, создаюшего постоTaz кек дреобрааоаатели копенок 6, 7 анисе поднапннчиеание сердечника, переформируют практически линейно меняюши- магничивание сердечника дросселя 1 буеся токи»у„и»ó2, то магнитное поле дет происходить в моменты времени t в переключаюшем дросселе 1 будет харак- ф., и в выходной обмотке 5 будут потеризоваться напряженностью также линей- являться импульсы U< U2 ОЗ через

1 но меняющейся, которая к тому же будет неравные промежутки времени Т знакопеременной. (см. фиг. 2б).

В моменты времени » 2 Причем изменение интервалов времени рактериэуюшиеся изменением направления будет пропорционально изменению ампер7 6873, витков в измерительной обмотке 2, а, следовательно, изменению измеряемого тока.

За интервалы времени Т», Т в счетчик 16 поступит различное число импульсов на сложение и вычитание. 5

Для случая, представленного на фиг.

2б ай Н - Н„, т„ Т, Н С И

При изменении направления измеряемо- 1О го тока 4щм. процесс аналогичен.

Для случая, представленного на фиг. 2в, % tl и и к

Ъ1 Т1 Тт 1 И4 >на

Таким образом, количество импульсов, зафиксированное в счетчике 16 импульсов за один период изменения управляющего тока, пропорционально измеряемому току, а за любой интервал времени»; нри изменении измеряемого тока во времениинтегралу 4 ++t f <3М.

О

Выход счетчика 16 импульсов связан с с цифровым индикатором 17, который вы- 25 дает информацию в ампер-часах.

Для данного поддиапазона измерений, учитывая, что в управляюших обмотках 3, 4 амплитуды токов» „"-»у = »у равны, можно записать 30 » Ш

НМакС1 — и где Нм кс„- максимальное значение напряженности магнитного поля, создаваемого в сердечнике переключаюшего дросселя 1 35 для первого поддиапаэона измерения. Отсюда, максимальное значение измеряемого тока для данного поддиапазона 4 рдкс4 иЗи ° Я t»y ) 4З игл. 4 и м. где шум, » »число витков в измерительной обмотке.

При возрастании измеряемого тока до величины, большей»иьм. сердечник дросселя 1 намагничивается до насышения (в одном из наг.равлений), при этом его пиклическое перемагничивание прекратится и в выходной обмотке исчезнут импульсы

0<, у, g>, отсутствие их на схеме 11 управления триггером в течение времени (см. фиг. 2г), сформированного в двоичном реверсивном счетчике 12 импульсов, переведет триггер 10 в единичное состояние (6<5-время нарастания управляюшего тока 3 ч, определяюшее м655 мент перехода устройства с первого на второй диапазон измерения, для фиг. 2гЬ1 g равно полупериоду нарастания управ93 8 ляюшего трка 4у ). С единичного выхода триггера 10 сигнал поступает на двухлоэиционные ключи 8, 9 так, что к выходам преобразователей код ток 6 и 7 подключаются дополнительно вторые секции обмоток 3 и,4 управления дросселя 1 соответственно (т.е. второй поддиапазон измерения), при этом наличие единичного выхода триггера 10 разрешает прохождение импульсов генератора 14 на вход реверсивного двоично-десятичного счетчика

16, минуя масштабный делитель 13.

Для этого поддиапазона измерений под

- действием токов;»ч и i V в сердечнике дросселя 1 создается магнитный поток с напряженностью

ev (v% ivan)2.

H е

Ф где 03q, щ — количество витков в двух секциях каждой управляюшей обмотки 3 и 4.

В

Учитывая, что»ч » = »Ч, и принимая

I ю ог о = ш можно записать

"v 4 имаком = - -ч— где Н мака = максимальное значение напряженности магнитного поля, создаваемого в сердечнике переключаюшего дросселя для второго поддиапаэона йзмерения.

Отсюда, максимальное значение измеряемого тока для данного поддиапазона

Нмам- » Ю

» изм, «+ иам. О иьм, В результате подключения вторых сек ций обмоток 3 и 4 управления дросселя

1 к двухпозипионным ключам 8, 9 в управляюших обмотках дросселя 1 протекает переменный ток треугольной формы, проиэводяший циклическое перемагничивание сердечника дросселя, формируя в моменты переключения в выходной обмотке

5 дросселя импульсы U, U<, U через

1 неравные промежутки времени Т5, Т4 (см. фиг. 2г).

В дальнейшем процесс аналогичен описанному для первого поддиапазона измерений. ,Пля случая, представленного на Фиг. 2г

Т

Н3 Н4 ТЗ Т4 3 Н4

73 Т

При изменении направления измеряемого тока4иьм, для случая, представленного на фиг, 2д

Т Т4 а и, а ti и к fl 3, и 4 °

ЬНМ4 Н4 Т4 Т4 Н4 Н4 Н4 Т Н4

При этом наличие выходных импульсов

Ц, Ц,04 в выходной обмотке 5 дросселя не приведет к отключению вторЫх до= полнительных секций обмоток 3 и 4 управлеыия дросселя 1, так как в схеме 11 управления триггером имеется блокировка, эапрешаюшая отключение этих секций обмоток управления. Если импульсы Ui, Ug в выходной обмотке 5 дросселя 1 не попадают по времени в интервал времени Ь Ь (см. фиг. 2е), сформированный в двоично-реверсивном счетчике 12 >0 импульсов, (Ь -g — время нарастания управляюшего тока (у, определяюшее момент перехода устройства со второго на первый поддиапазон измерения, для фиг, 2е- Ь С равно одной восьмой части периода нарастания управляюшего тока 4 f.

Очевидно, что при уменьшении измеряемого тока до границ измерения первого диапазона имеет смысл произвести переключение на данный поддцапазон. Если в интервал времени аtg сформированный в двоично-реверсивном счетчике 12 импульсов, попадают импульсы Ug U z, Ug выходной обмотки 5 - схема 11 уп25 равления триггером переведет триггер 10 в нулевое состояние, в результате чего к выходам преобразователей код-ток 6 и

7 снова подключаются первые секции обмоток управления 3, 4 дросселя 1 соот30 ветственно, процесс измерения будет происходить, как показано на фиг. 2а - 2в.

Предлагаемый счетчик ампер- асов измеряет НосТоННННВ и иэменяюшиеся во вре« мени токи с высокой точностью и в более широком динамическом диапазоне, чем в известном устройстве, за счет автоматического переключении поддиапаэонов измерения.

93 10 ру, а второй вход — к первому выходу генератора импульсов, соединенного вторым выходом с реверсивным двоичным счетчи« ком, два преобразователя кодгок, входы которых соединены соответт=твенно с первым и вторым выходами реверсивного двоичного счетчика, а первые выходы — соответственно с началами первой и второй управляюших обьюток переключаюшего дросселя, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью расширения диапазона измерения, в него введены два двухпоэиционных ключа, триггер, схема управления триггером и масштабный делитель, а обе управляюшие обмотки выполнены двухсекционными, причем начало и конец второй секции первой двухсекционной управляюшей обмотки соединены соответственно с первым и вторым выходами первого двухпозиционного ключа, а начало и конец второй секции второй двухсекционной управляюшей обмотки - с первым и вторым выходами второго двухпоэиционного ключа, первые входы которых подключены к вторым выходам соответственно первого и второго преобразователей кодгок, единичный выход триггера соединен с вторыми входами двухпозиционных ключей и с первым входом масштабного делителя, а нулевой выход триггера -. с третьими входами двухпозиционных ключей и с вторым вхо» дом масштабного делителя, третий вход которого подключен к первому выходу генератора импульсов, а выход - к второму входу реверсивного двоично-деситичного счетчика, вход триггера соединен с выходом схемы управления триггером, два входа которой соединены с третьим выходом реверсивного двоичного счетчика и с выходным устройством реверса.

Формула изобретении

Счеты ампер-часов, содержаший пе- 4 реключаюший дроссель, иэмерительнаи об мотка которого соединена с входом устройства, а выходная обмотка через устройство реверса - с первым входом реверсивного двоичнодесятичного счетчика, выход которого подключен к цифровому индикатоИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Хя 385363; кл. Н 01 М 10/48, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

l4 443399775577, кл. G 01K 11/32, 1972.

3. Авторское свидетельство СССР

% 524131, кл..G 01 R 11/34, 1975 (прототип ).

687393 () (с йУ)»

-

Составитель А. Волков

Редактор Н. Хлудова ТехредМ.Келемеш Корректор Г. Назарова

Заказ 5571/42 Тираж 1090 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 5, Раушская,наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, г. Уы.ород, ул. Проектная, 4