Счетчик ампер-часов

(72) К.С. Никонов, Г.З. Хасанов, Н,М. Мусин и В.И. Захаров (53) 621317785.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР У 1129527, кл. С 01 К 11/34, 1984. (54) СЧЕТЧИК АМПЕР-ЧАСОВ(57) Изобретение относится к области управления процессами нанесения гальванических покрытий. Цель - расширение .Функциональных возможностей. Введение знакового триггера 5, выпрямителя 6, делителей 31 и 32 час- . тоты, элементов НЕ 33, ИСКЛМЧЮОЩЕЕ ИЛИ 37 и 38, а также второго функционального канала, состоящего из преобразователя 17 напряжения в частоту, элемента И 18, реверсивного счетФаад Вь госуддРственный комитетпО изОБРетениям и ОтнРытиПРИ ГКНТ СССР н 801465777 чика 19 и буферного регистра 24, поволяет интегрировать во времени постоянный ток, реверсированный ток,итоки с любой формой импульса, а такекомпенсировать дрейф частоты нреобразователей 11 и 17 напряжения в частоту, Реверсивные счетчики 13 и 19работают в различных направленияхсчета в зависимости от того, в какомрежиме (измерения или компенсации)работают соответствующие функционалные каналы. В течение каждого циклаизмерения в реверсивных счетчиках13 и 19 формируется код, соответствующий разности количества электричества, выделенного источником 1 питания в прямом и обратном направлениях, и числу, обусловленному дрейфом частоты при нулевом входном напряжении. 1 ил, 1465777Изобретение относится к электрон" ным устройствам измерения количества электричества в цепях постоянного тока и может быть использовано для контроля и управления процессами нанесения гальванических покрытий, Счетчик ампер-часов предназначен для работы в цепях гальванических ванн, питающихся как реверсированным, так 1 О и однополярным т 9 комеЦель изобретения - расширение Функ циональных возможностей за счет интегрирования во времени как постоян ного, так и реверсированного тока , и тока с произвольной формой импульса.На чертеже представлена структур-ная схема счетчика ампер-часов.Счетчик ампер-часов содержит исто чник 1 питания, гальваническую ванну 2 О2, шунт 3, усилитель 4 постоянноготока, знаковый триггер 5, выпрямитель 6, ключи 7-10 первый Функциональный канал, образованный первым преобразователем 11 напряжения в частоту 25 первым элементом И 12, первым реверсивным счетчиком 13 с входами 14-16 счета, реверса и сброса, второй функциональный канал, образованный вторым преобразователем 17 напряжения в частоту, вторым элементом И 18,вторым реверсивным счетчиком 19 свходами 20-22 счета, сброса и ревер" са, первый и второй буферные регистры 23 и 24 сумматор 25, преобразователь 26 кода в частоту, счетчик 27,блок 28 сравнения, программный блок 29, генератор 30 импульсов, первыйи второй делители 31 и 32 частоты,элемент НЕ 33, первый и второй одновибраторы 34 и 35, элемент ИЛИ 36,первый и второй элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 37, 38, дешифратор 39, индикатор40, блок 41 сигнализации.Источник 1 питания подключен через 45шунт 3 к нагрузке (гальваническойванне 2).Параллельно шунту 3 подключены входы усилителя 4 постоянноготока, выходы которого подключены квходам знакового триггера 5 и выпрямителя 6. Первый выход выпрямителя 6подключен к первым входам первого ивторого преобразователей 11 и 17 напряжения в частоту через третий ичетвертый управляющие ключи 9 и 10соответственно. Второй выход выпрямителя 6 подключен к вторым входампреобразователей 11 и 17 напряженияв частоту. Выводы первого и второго ключейи 8 подключены параллельно преобразователям 11 и 17 напряжения в частоту соответственно. Выход первого преобразователя 11 напряжения в частоту соединен с первым входом первого элемента И 12, выход которого соединен со счетным входом 14 первого реверсивного счетчика 13, к входу 15 реверса которого подключен выход первого элемента ИСКХПОЧЙОЩЕЕ ИЛИ 37, а к входу 16 сброса - выход первого одновибратора 34.Выход второго преобразователя 17 напряжения в частоту соединен с первым входом второго элемента И 18, выход которого соединен со счетным входом 20 второго реверсивного счетчика 19, к входу 22 реверса которого подключен выход второго элемента ИСКЛОЧЙОЩЕЕ ИЛИ 38,а к входу 21 сброса - выход первого одновибратора 34. Вход последнего соединен с одним из выходов источника 1 питания.Выходы первого и второго реверсивных счетчиков 13 и 19 подключены через первый и второй буферные регистры 23 и 24 соответственно к входам сумматора 25, выходы которого подключены к последовательно соединенным преобразователю 26 кода в частоту, счетчику 27, дешифратору 39 и индикатору 40. Выходы счетчика 27 подключены к одним из входов блока 28 сравнения кодов, к другим входам которого подключен программный блок 29. Выход блока 28 сравнения кодов соединен с входом блока 41 сигнализации, с отключающим входом источника 1 питания, с вторыми входами первого и второго элементов И 12 и 18, с входом сброса счетчика 27. Выход генератора 30 импульсов подключен к тактовым входам преобразователя 26 кода в частоту и дешифратора 39, к входу первого делителя 31 частоты и к последовательно включенным второму делителю 32 частоты, второму одновибратору 35 и элементу ИЛИ 36, выход которого подключен к входам 16 и 21 сброса первого и второго реверсивных счетчиков 13 и 19 соответственно.Выход второго одновибратора 35 подключен также к счетным входам первого и второго буферных регистровИмпульсы, частота которых определяется напряжением на шунте 3, с выхода второго.нреобравователя 17 напряжения в частоту через элемент И 18 поступают на счетный вход 20 реверсивного счетчика 19.Предположим, что в то время, ког- да первый функциональный канал работает в режиме компенсации, а второй в режиме измерения, т,е. когда на выходе первого делителя 3 частоты - "1", полярность тока изменяется на отрицательную, т.е. на выходе знакового триггера 5 устанавливается "1". Комбинация " 1"на обоих входах первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 37 вызывает появление "0" на входе 15 реверса первого реверсивного счетчика 13 и переключает реверсивный счетчик 13 на сложение (режим компенсации первого функционального канала при отрицательном входном сигнале). Комбинация "0" и "1" на входах элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 38 вызывает появление "1" на входе 22 реверса второго реверсивного счетчика 19. Последний переключается на вычитание (режим измерения второго функционального канала при отрицательном входном сигнале). 3 1465723 и 24 соответственно, входы сброса которых подсоединены к корпусу.Выход первого делителя 31 частотыподключен к управляюдим вхсФам первого и четвертого управляемых клкчей 7 и 10, к второму входу первогоэлемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 37 и входуэлемента НЕ 33, выход которого соединен с управляющими входами второгои третьего ключей 8 и 9 и вторым входом второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ38. Первые входы первого и второгоэлементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 37 и 38соединены с выходом знакового триггера 5,Счетчик ампер-часов работает следующим образом.При включении источника 1 питанияпервый одновибратор 34 вырабатывает .импульс, который подается на входы16 и 21 сброса реверсивных счетчиков13 и 19, устанавливая их в нулевоесостояние, БуФерные регистры 23 и 24также находятся в нулевом состоянии, 25. так как их входы сброса подсоединенык корпусу, а входная комбинация управляющих сигналов в соответствии с таблицей истинности подтверждает нулевоесостояние регистров 23 и 24. Счетчик27 в исходном положении находится внулевом состоянии или в режиме хранения предыдущей информации.Предположим, что на входе усилителя 4 постоянного тока действуетнапряжение положительной полярности,При этом с.выхода знакового триггера5 на первые входы первого и второгоэлементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 37 и 38поступает "О".40При появлении управляющего сигнала с генератора 30 импульсов с выхода первого делителя 31 частотына управляющие входы ключей 7 н 10поступает 11", и ключи 7 и 10 замыкаются. 4 ВСигнал с выхода делителя 31 частоты,инверсированный элементом НЕ 33,оступает на управляющие входы ключей8 и 9, размыкая их,Замкнутый ключзакорачивает вхо- БОды первого преобразователя 11 напряжения в частоту, и первый функциональ-ный канал начинает работать в режимекомпенсации дрейфа частоты первогопреобразователя 11 напряжения в частоту.При разомкнутом ключе 8 и замкнутом ключе 10 напряжение шунта 3,пропорциональное току гальваничес 77 4кой ванны 2, через усилитель 4 ивыпрямитель 6 поступает на вход второго преобразователя 17 напряженияв частоту. Второй функциональный канал начинает работать в режиме измерения количества электричества.При этом на втором входе первогоэлемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 37 и соответственно на его выходе устанавли- .вается "1", включающая первый реверсивный счетчик 13 на вычитание,Импульсы, вызванные дрейфом час- - тоты преобразователя 11 напряжения в частоту при нулевом напряжении на его входе, с выхода преобразователя 11 напряжения в частоту через элемент И 12 поступают иа счетный вход 14 первого реверсивного счетчика 13. На втором входе второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 38 и соответ- ственно на его выходе устанавливаЬтся "О", поступающий на вход 22 реверса второго реверсивного счетчика 19. Второй реверсивный счетчик 19 начинает работать в режиме сложения, Т 1По истечении времени - (Т,= Т и, где Т,. - период сетевой частоты, и - целое число) на выходепервого делителя 31 устанавливается"О", при поступлении которого науправляющие входы ключей 7 и 10 последние размыкаются. На управляющиевходы ключей 8 и 9 с выхода элемен Ота НЕ 33 поступает "1" и ключи замыкаются. Следовательно, первый функциональный капал начинает работатьв режиме измерения, а второй каналв режиме компенсации, 1 бПредположим, что полярность напряжения на шунте 3 положительнаяа следовательно, на выходе знаковоготриггера 5 - "О", Поскольку на обоихвходах первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ 2 ОИЛИ 37 держится "О", на входе 15реверса первого реверсивного счетчика 13 - "6" и первый реверсивныйсчетчик 13 работает на сложение, чтоподветрждает работу первого канала в 25режиме измерения. При этом на первомвходе второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕИЛИ 38 - "О",а на втором входе "1".С выхода элемента 38, поступая навход 22 реверса второго реверсивного ЗОсчетчика 19, переключает его не режим вычитания, что подтверждает работу второго канала в режиме компенсация еПри отрицательной полярности напряжениена шунте 3 ("1" на выходезнакового триггера 5) и фО" на выходе делителя 31 первый реверсивныйсчетчик 13 начинает работать на вычитание, а реверсивный счетчик 19 -на сложение.Таким образом, смена полярностинапряжения иа шунте не приводит кизменению режима работы каналов. Реверсивный счетчик того канала, который работает в режиме измерения, приположительной полярности напряженияиа аунте работает на сложение (количество электричества, выделенное впрямом направлении)ю а при отрица." 5 Отельной - на:вычитание (количествоэлектричества, выделенное в обратномнаправлении). Реверсивный счетчик того канала, который работает в режиме компенсации, при положительнойполярности напряжения на,шунте работает на вычитание, а прн отрицатель-ной - на сложение, поскольку из вход-.ного напряжения преобразователя на" 77 бпряжения в частоту необходимо вычитать напряжение смещения, вызванноедрейфом частоты преобразователя принулевом напряжении на его входе.В течение каждого цикла измеренияТ (Т= Т, и, и - целое число) всчетчиках 13 и 19 формируется код,соответствующий разности количестваоэлектричества, выделенного источником питания в прямом направлении,количества электричества, выделенного источником питания в обратномнаправлении, и числа, обусловленногодрейфом частоты преобразователей 11и 17 напряжения в частоту,По истечении времени Тна счетные входы буферных регистров 23 и 24поступает сигнал с выхода второго одновибратора 35, разрешая пересыпкусодержимого первого и второго реверсивных счетчиков 13 и 19 в буферныерегистры 23 и 24 и далее в сумматор,25, Кроме того, сигнал с выхода второго одновибратора 35 через буферныйэлемент ИЛИ 36 поступает на входы 1 би 21 сброса реверсивных счетчиков 13и 19, обнуляя их. Затем цикл измерения повторяется,ИнформацИя с сумматора 25 поступает через преобразователь 2 б кода вчастоту в счетчик 27 и затем на блок28 сравнения кодов и индикатор 40.При совпадении кодов программногоблока 29 и счетчика 27 блок 28 сравнения кодов вырабатывает сигнал назакрывание элементов И 12 и 18, наотключение источника 1 питания, навход сброса счетчика 27 и на блок41 сигнализации.Принцип действия счетчика амперчасов не изменяется, если через гапьваническую ванну. протекает ток только одного направления.Таким образом, счетчик ампер-чадовпозволяет измерять количество электричества, протекающего через гальваническую ванну, питание которой осуществляется от источника реверсированногоФока. Счетчик может работать с любойформой тока в гальванической ванне.При отключении напряжения питанияинформация об измеренном количествеампер-часов сохраняется и при последующем включении питания автоматически высвечивается на индикаторе. Счетчик ампер-часов может работать какс контактными, так и бесконтактнымидатчиками пульсирующего тока.77 8с выходом генератора импульсов, входы - с выходами сумматора, выходы счетчика соединены с входами блока сравнения кодов, вторые входы которого соединены с программным блоком, а выход подключен к входу сброса счетчика, блоку сигнализации и второму входу второго элемента И, входы первого и второго делителей частоты . соединены с выходом генератора импульсов и тактовым входом дешифратора, входы усилителя постоянного тока соединены с выводами шунта, а выходы - с входами знакового триггера и выпрямителя, первый вход первого элемента ИСКЛЮЧАЮПЕЕ ИЛИ соединен с выходом знакового триггера, второй вход - с выходом первого делителя частоты, а выход - с входом реверса первого реверсивного счетчика импульсов, выход второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с входом реверса второго реверсивного счетчика, первый вход - с выходом знакового триггера, а второй вход - с выходом элемента НЕ, вход которого соединен с выходом первого делителя частоты, вход второго одновибратора соединен с выходом второго делителя частоты, а выход - со счетными входами первого и второго буферных регистров и входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с входами .сброса первого и второго реверсивных счетчиков импульсов, причем выводы первого и второго ключей подключены параллельно первому и второму преобразователям напряжения в частоту соответственно, первые входы первого и второго преобразователей напряжения в частоту соединены с первым выходом выпрямителя через третий и четвертый ключи соответственно, вторые входы первого и второго преобразователей напряжения в частоту соединены с вторым выхоом выпрямителя, управляющие входы первого и четвертого ключей соединены с выходом первого делителя частоты, а управляющие входы второго и третьего ключей с выходом элемента НЕ. Заборняык Корректор Н . Король 7 14657Точность измерения количества электричества в предчагаемом счетчикеампер-часов выше, чем у известного,поскольку процесс измерения непрерьт 5вен, так как функциональные каналыпоочередно через полупериод в каждомцикле измерения переключаются на режим измерения. Тем самым исключаетсявлйяние на точность измерения неста Обильности величины тока силовой цепи. Формула изобретенияСчетчик ампер-часов, содержащий источник питания, подключенный через шунт к нагрузке, преобразователь напряжения в частоту, выход которого подключен к первому входу элемента И, выход которого соединен со счетным входом реверсивного счетчика импульсов, генератор импульсов, ключ, 2 О одновибратор, вход которого соединен . с выходом источника питания, а выход - с входом сброса реверсивного счетчика импульсов, блок сравнения кодов, выход которого соединен с 25 отключающим входом источника питания и вторым входом первого элемента И, программный блок, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, ЗО в него введены усилитель постоянного тока, триггер знака, выпрямитель, три ключа, элемент НЕ, два элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, два делителя частоты, второй одновибратор, элемент ИЛИ, два буферных регистра, сумматор, последовательно соединенные второй преобразователь напряжения в частоту, второй элемент И и второй реверсивный счетчик импульсов, последовательно соединенные преобразователь кода в частоту, счетчик, дешифратор и индикатор, блок сигнализации,. вход сброса второго реверсивного счетчика импульсов соединен с выходом первого одновибратора, входы сумматора соединены с выходами первого и второго д реверсивных счетчиков импульсов через первый и второй буферные регистры соответственно, счетный вход преобразователя кода в частоту соединенСоставитель А.Редактор И, Касарда Техред Л,Олийн Заказ,939/44 Тираж 711 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035,.Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101