Счетчик энергии постоянного тока

(11) ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУСоюз Советских Социалистиеских Респубттик(22) Заявлено 15.07,74 (21) 2046135/21 инением заявки-сп Гасударственный комете Совета й 1 инистрав СССР па делам изобретений н открытий. Н. Волков ОГО ТО ЕТЧИК ЭНЕРГИИ ПОСТ"(54) их темпельностп в 1Изобретение предназначено для использовепия в различных промышленных установках постоянного тока, в частности, в установках, работающих в условиях широкого изменения рабочей температуры,Известен, например, счетчик энергии, в котором имеется два преобразователя напряжения в частоту, вьополлтенных на УПТ, каждый в режиме интегратора с импульсной обратной связью, Один из интеграторов снабжен генератором тактовых импульсов, который используется для формирования длительности импульсов отрицательной обратной, связью в этом интеграторе, а также для переключения накопительных счетчиков импульсов, Интеграторы преобразовывают информацию о 1 величинах напряжения и тока контролируемой цепи, причем второй интегратор управляется выходными импульсами первого, частота, которых пропорциональнанапряжению, сети, 1 астота выходных импульсов второго интегратора пропорциональна измеряемой мощности. Эти импульсы постуатают па входы двух накопительных счетчиков импульсов, учитывающих паправление энергии,Основными недостатками схемы этого счетчика являются сложность функциональных связей, многоэлементность, наличие не менее двух регулировок при настройке, трудоемкость технологических операций при сборке. Из известных счетчиков энергии наиболееблизким по своим характеристикам и технической сущности к предлагаемому является счетчик, который содержит преобразователь напряжения в частоту следования импульсов, формирователь длительности дозирующих сигналов, линейный интегратор, блок накопительного, счетчика импульсов.Умножение параметров в этом счетчикеэнергии ооуществляется путем интегрирования 10 напряжения контролируемой цепи дозирующпми сигналами, частота которых прямопропор,циональна значению тока контролируемой цепи, а,длительность постоянна и формируется упомянутым выше формирователем, включен ным через изолирующий трансформатор меж,ду выходом преобразователя тока и интегрирующим и управляющим входами интегра тора.При изменении температуры окружающей 20 среды параметры формирователя дозирующпхсигналов могут изменяться, что вызовет изменение длительности дозирующих сигналов.Это, в свою очередь, приведет к изменению частоты выходного сигнала счетчика, и следовательно, к появлению дополнительной погрешности. Поэтому указанный счетчик может применяться лишь в условиях незначительного перепада температур от. +10 до +40 С,Для расширения диапазона рабоч30 ратур и повышения временной стаби3предлагаемый счетчик энергии, содержащий линейный интегратор, соединенный интегрирующим входом с источником измеряемого сигнала, а выходом - с накопительным счетчиком, преобразователь напряжения в частоту следования импульсов, введено согласующее звено, включенное между инчегрирующим и управляющим входами интегратора и выходом преобразователя напряжения, а также введен потенциометр, включенный между входом и выходом преобразователя.Схема согласующего звена определяется измерительными цепями объекта, энергия которого должна учитываться, данным счетчИ- ком.На чертеже представлена функциональная блок-схема описываемого счетчика энергии, содержащего входы,1 и 2, входные резисторы 3 и 4, преобразователь напряжения 5 с импульсной обратной связью, в цепь которой включен потенциометр 6, согласующее звено 7, вход которого соединен с выходом преобразователя 5, а выходы 8 и 9,соответственно подключены к интегрирующему и управляющему входам интегратора 10. Интегрирующий вход интегратора 10 через резистор 4 соединен с источником измеряемого сигнала. Выход интегратора 10 подключен к накопительному счетчику 11,Вход 1 подключается к стандартному шунту, установленному в цепи тока контролируемого объекта, а вход 2 - к цвпи напряжения этого объекта. При наличи на входах 1 и 2 измеряемых сигналов Увх и Увх В съеме счетчика формируются следующие напряжения: на выходе преобразователя 5 - отрицательные прямоугольные сигналы длительностью 1, и амплитудой Уо, являющиеся сигналами отрицательной обратной связи (ОС) интегратора преобразователя; на выходе 8 звена 7 - положительные прямоугольные импульсы со скважностью 1 на выходе 9 звена 7 - положительные остроконечные синхроимпульсы постоянной амплитуды Уоп совпадающие по времени с задним фронтом сигналов 1 о.Частота сигналов ОС, дозирующих сигналов и синхроимтульсов одинакова и прямо- пропорциональна измеряемому току. Сигнал ОС с выхода преобразователя 5 подается через потенциометр б на его вход и восстанавливает преобразователь в исходное состояние.Одновременно этот же сигнал проходит в звено 7 и в виде дозирующего сигнала спостоянной амллитудой и длительностью 1 о поступает на интегрирующий вход интегратора 10, который при этом отпирается,для прохождения сигнала со входа 2, пропорционального измеряемому напряжению, на интегрирующий орган интегратора 10 (например конденсатор) . Процесс интегрирования, осуществляемый дозами 1 о, длится до тех пор, пока напряжение па интеграторе не достигнет значения амплитуды импульсного опорного напряжения Уоп поступающего па управляющий вход интегра 4тора с выхода 9 звена 7. В момент 1, интегратор срабатывает, и на его выходе появляется сигнал, который далее учитывается накопительным счетчиком 11. Сигнал на выходе ин тегратора заканчивается в момент времени 12.В интервале 11 - 12 происходит восстановление интегратора 10 в исходное состояние. Время восстановления интегратора 10 задается самим интегратором.10 Частота выходных сигналов предлагаемогосчетчика энергии (т. е. интегратора 10) пропорциональна измерявмой мощности и определяется известным соотношением:1 тУпро(1)где 1 т - амплитуда входного тока интегратора 10, равнаяУвх,20 1 т = 1 пр - частота преобразования напряжения Ув т. е. частота сигналов ОС (дозирующих сигналов и синхроимпульсов);С - емкость интегрирующего конденсатора интегратора 10;Уоп, - исходное напряжение на интегрирующем конденсаторе интегратора 10;Уоп - амплитуда синхроимпульсов на выходе 9, являющихся импульсным опорным напряжением в интеграторе 10.Число и выходных сигналов счетчика энер гии, учтенное накопительным, счетчиком 11 завремя 1, пропорционально энергии контролируемой сети.Частота пРеобРазованиЯ 1 пр пРи замкнУтой структуре преобразователя и форме сиг нала обратной отрицательной связи, близкойк идеальной прямоугольной определяется соотношением: 25 30 Яо Увх, Лз оо 1 пр - (2)45где Рз и Лб - сопротивление резисторов 3 и бв схеме фиг. 1,Подставив значения 1 пр из выражений (2)и , получим: 50ЛАвх1 счет - (3)Л,(ио, - Цо ) и,СИз выражения (3) следует, что частота выходных сигналов счетчика энергии принципиально не зависит от частоты преобразования параметра Увх, и длительности 1 о сигнала ОС, а следовательно, и длительности дозирующих сигналов, Это обуславливается тем, что при любых температурах601 прто=Гпр о.с =СОП 1 З (4)Это новое важное свойство функциональной блок-схемы счетчика энергии позволяет создать электрическую схему счетчика, не 55 требующую специальной термостабилизации иКорректор Н. Аук Редактор И. Шейкин Подписное Заказ 3543 Изд.354 Тираж 1106 ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113036, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5МОТ, Загорский филиал 5способную при этом работать в широком диапазоне рабочих температур.Из выражения (3) следует также, что регулировка постоянной счетчика, определяемой временем срабатывания одного младшего разряда накопительного счетчика, может быть легко осуществлена изменением сопротивления потенциометра 6, установленного в цепи обратной связи преобразователя напряжения 5. формула изобретенияСчетчик энергии постоянного тока, содер 6жащий линейный интегратор, соединенный интегрирующим входом с источником измеряемого сигнала, а выходом - с накопительным счетчиком, преобразователь напряжения в ча стоту следования импульсов, о тл и ч а ю щ и йся тем, что, с целью расширения диапазона рабочих температур и повышения временной стабильности, в него введено согласующее звено, включенное между интегрирующим и уп равляющим входами интегратора и выходомупомянутого преобразователя напряжения, а также введен потенциометр, выключенный между входом и выходом преобразователя.