RU191056U1

RU191056U1 - Timer - portable portable electric meter

Info

Publication number: RU191056U1
Application number: RU2019109141U
Authority: RU
Inventors: Вадим Евгеньевич Большев; Александр Владимирович Виноградов; Алина Васильевна Виноградова; Алексей Валерьевич Букреев
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2019-03-29
Publication date: 2019-07-22

Abstract

Полезная модель относится к электронно-измерительной технике, в частности к области контроля режимов работы оборудования и предназначена для мобильного измерения времени работы электроприёмника (или участка сети) и оценки потреблённого им количества электроэнергии без нарушения изоляции питающего провода.Задачей предлагаемой полезной модели является повышение функциональных возможностей измерения временных и энергетических характеристик режимов работы электрооборудования или участка цепи без нарушения изоляции питающего провода.Предлагаемая полезная модель таймер–электросчётчик мобильный портативный позволяет фиксировать текущие и максимальные значения мощности и тока, зафиксированные в момент измерения, вести фиксацию потреблённого электрооборудованием или участком цепи количества электроэнергии без нарушения изоляции питающего провода.The utility model relates to electronic measuring equipment, in particular to the field of monitoring the operating modes of equipment and is intended for mobile measurement of the operating time of an electric receiver (or network section) and estimation of the amount of electricity consumed by it without violating the insulation of the supply wire. The objective of the proposed utility model is to increase functionality measuring the time and energy characteristics of the operating modes of electrical equipment or a circuit section without violating the insulation of the supply wire ode. The proposed utility model is a portable portable timer-electric meter that allows you to record the current and maximum values of power and current recorded at the time of measurement, to record the amount of electricity consumed by electrical equipment or a section of the circuit without violating the insulation of the supply wire.

Description

Полезная модель относится к электронно-измерительной технике, в частности к области контроля режимов работы оборудования и предназначена для мобильного измерения времени работы электроприёмника (или участка сети) и оценки потреблённого им количества электроэнергии без нарушения изоляции питающего провода.The utility model relates to electronic measuring equipment, in particular to the field of monitoring the operating modes of equipment and is intended for mobile measurement of the operating time of an electric receiver (or network section) and estimation of the amount of electricity consumed by it without violating the insulation of the supply wire.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является устройство контроля работоспособности электроэнергетического оборудования и учета его рабочего ресурса, включающее в себя микроконтроллер, блок индикации и сигнализации, блок управления, схему часов реального времени, блок питания, датчики тока со схемами интерфейса, радио модем с блоком сопряжения, три датчика напряжения, датчик температуры и флеш память, при этом выход блока питания, выход блока управления, выход схемы часов реального времени, и датчики тока через схемы интерфейса, непосредственно подключенные к входам микроконтроллера, выходы которого подключены к во входу блока индикации и сигнализации, и через блок сопряжения с радиомодемом, причем входы датчиков тока подключены к трем входам устройства, к двум из которых подключены входы блока питания, а три выхода датчиков тока соединены с соответствующими выходами устройства, входы трех датчиков напряжения подключены к трем входам устройства, выходы датчиков напряжения и датчика температуры подключены непосредственно к входам микроконтроллера, а флеш память подключена к выходу микроконтроллера (патент РФ № 2534704, МПК G01R19/00, опубл. 10.12.2014, Бюл. № 34).Closest to the proposed utility model is a device for monitoring the operability of electric power equipment and accounting for its working life, which includes a microcontroller, an indication and alarm unit, a control unit, a real-time clock circuit, a power supply unit, current sensors with interface circuits, a radio modem with an interface unit , three voltage sensors, a temperature sensor and flash memory, while the output of the power supply, the output of the control unit, the output of the real-time clock circuit, and current sensors through the interface circuit ICs, directly connected to the inputs of the microcontroller, the outputs of which are connected to the input of the display and alarm unit, and through the interface with the radio modem, the inputs of the current sensors connected to three inputs of the device, two of which are connected to the inputs of the power supply, and three outputs of current sensors connected to the corresponding outputs of the device, the inputs of the three voltage sensors are connected to the three inputs of the device, the outputs of the voltage sensors and the temperature sensor are connected directly to the inputs of the microcontroller, and the flash the memory is connected to the output of the microcontroller (RF patent No. 2534704, IPC G01R19 / 00, publ. 12/10/2014, Bull. No. 34).

Недостатком известного устройства является его ограниченная область применения, так как для выполнения измерений необходимо вмешательство в электрическую цепь, что влечет за собой недоотпуск электроэнергии потребителям, а также нарушается изоляционный слой проводников. Также известное устройство не способно вести фиксацию потреблённого электрооборудованием или участком цепи количества электроэнергии, фиксацию максимальных значений мощности и тока.A disadvantage of the known device is its limited scope, since to perform measurements it is necessary to intervene in the electric circuit, which entails a lack of electricity for consumers, and the insulation layer of the conductors is also violated. Also, the known device is not capable of fixing the amount of electricity consumed by electrical equipment or a section of the circuit, fixing the maximum values of power and current.

Задачей предлагаемой полезной модели является повышение функциональных возможностей измерения временных и энергетических характеристик режимов работы электрооборудования или участка цепи без нарушения изоляции питающего провода. The objective of the proposed utility model is to increase the functionality of measuring the time and energy characteristics of the operating modes of electrical equipment or a section of the circuit without violating the insulation of the supply wire.

В результате использования предлагаемой полезной модели появляется возможность фиксировать текущие и максимальные значения мощности и тока, зафиксированные в момент измерения, вести фиксацию потреблённого электрооборудованием или участком цепи количества электроэнергии без нарушения изоляции питающего провода за счет того, что таймер–электросчётчик снабжен съемным датчиком тока с преобразователем тока в напряжение.As a result of using the proposed utility model, it becomes possible to record the current and maximum values of power and current recorded at the time of measurement, to record the amount of electricity consumed by the electrical equipment or the circuit section without violating the insulation of the supply wire due to the fact that the timer-electric meter is equipped with a removable current sensor with a converter current to voltage.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что предлагаемый таймер–электросчётчик мобильный портативный, содержащий микроконтроллер и блок индикации и сигнализации, согласно полезной модели, снабжен съемным датчиком тока с преобразователем тока в напряжение, состоящим из магнитопровода с зазором, компенсационной обмотки, двух резисторов, шунтирующего резистора и конденсатора, при этом выходы датчика тока соединены через схемы интерфейса непосредственно к входам микроконтроллера, выходы которого подключены к входу блока индикации и сигнализации, причем один выход компенсационной обмотки непосредственно подключен к входу микроконтроллера, а второй выход к входам резисторов, выход первого резистора соединен с заземлением, а выход второго со вторым входом микроконтроллера, при этом конденсатор подключен к входу и выходу первого резистора, а выходы шунтирующего резистора соединены с выходами компенсационной обмотки. The above technical result is achieved in that the proposed portable portable timer-electric meter containing a microcontroller and an indication and alarm unit, according to a utility model, is equipped with a removable current sensor with a current to voltage converter, consisting of a magnetic circuit with a gap, a compensation winding, two resistors, a shunt resistor and a capacitor, while the outputs of the current sensor are connected through the interface circuit directly to the inputs of the microcontroller, the outputs of which are connected to the input of the unit indication and alarm, moreover, one output of the compensation winding is directly connected to the input of the microcontroller, and the second output to the inputs of the resistors, the output of the first resistor is connected to ground, and the output of the second to the second input of the microcontroller, while the capacitor is connected to the input and output of the first resistor, and the outputs a shunt resistor connected to the outputs of the compensation winding.

Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена общая схема таймера-электросчётчика мобильного портативного, на фиг. 2 показан преобразователь тока в напряжение для датчика тока.The essence of the proposed utility model is illustrated by drawings, where in Fig. 1, a general diagram of a timer-electric meter of a mobile portable is presented; 2 shows a current to voltage converter for a current sensor.

Таймер-электросчётчик мобильный портативный (ТЭМП) для измерения параметров электрической сети содержит датчик тока с преобразователем тока в напряжение 1, проводник 2, микроконтроллер 3, блок индикации и сигнализации 4. Преобразователь тока в напряжение для датчика тока содержит магнитопровод с зазором 5, компенсационную обмотку 6, шунтирующий резистор 7, два резистора первый 9 и второй 8, конденсатор 10.A portable portable timer (TEMP) for measuring electric network parameters contains a current sensor with a current to voltage converter 1, a conductor 2, a microcontroller 3, an indication and signaling unit 4. The current to voltage converter for a current sensor contains a magnetic circuit with a gap of 5, a compensation winding 6, a shunt resistor 7, two resistors the first 9 and second 8, the capacitor 10.

Выходы датчика тока 1 соединены через схемы интерфейса непосредственно к входам микроконтроллера 3. Выходы микроконтроллера 3 подключены к входу блока индикации и сигнализации 4. Один выход компенсационной обмотки 6 непосредственно подключен к входу микроконтроллера 3, а второй выход к входам двух резисторов 8 и 9. Выход первого резистора 9 соединен с заземлением, а выход второго 8 со вторым входом микроконтроллера 3. Конденсатор 10 подключен к входу и выходу первого резистора 9, а выходы шунтирующего резистора 7 соединены с выходами компенсационной обмотки 6. The outputs of the current sensor 1 are connected via the interface circuit directly to the inputs of the microcontroller 3. The outputs of the microcontroller 3 are connected to the input of the indicating and signaling unit 4. One output of the compensation winding 6 is directly connected to the input of the microcontroller 3, and the second output to the inputs of two resistors 8 and 9. Output the first resistor 9 is connected to ground, and the output of the second 8 with the second input of the microcontroller 3. The capacitor 10 is connected to the input and output of the first resistor 9, and the outputs of the shunt resistor 7 are connected to the compensation outputs constant winding 6.

Работает таймер–электросчётчик мобильный портативный следующим образом.The timer-electric mobile portable works as follows.

Датчик тока 1 одевается на один из проводов 2 (фазу или нулевой провод) и при протекании переменного тока по проводу 2 передает сигнал в виде напряжения на микроконтроллер 3. Микроконтроллер 3, выполненный на базе ATmega328P, обрабатывает этот сигнал и выполняет необходимые расчеты, передающиеся на блок индикации и сигнализации 4. Датчик тока с преобразователем тока в напряжение 1 предназначен для определения силы переменного или постоянного тока в электрических цепях и состоит из магнитопровода с зазором 5 и компенсационной обмотки 6 и шунтирующего резистора 7, резисторов 8 и 9 и конденсатора 10. При протекании переменного тока по проводу 2, в магнитопроводе с зазором 5 возникнет ЭДС, который снимается компенсационной обмоткой 6. Ток на выходе компенсационной обмотки 6 пропорционален измеряемому. Коэффициент пропорциональности зависит от числа витков обмотки. Так как аналоговые входы микроконтроллера измеряют напряжение, а выходной сигнал с компенсационной обмотки 6 токовый, необходимо его преобразовать в напряжение. Для преобразования тока на выходе компенсационной обмотки в напряжение служит шунтирующий резистор 7. Резисторы 8 и 9 необходимы для смещения напряжения в допустимый для микроконтроллера диапазон. Конденсатор 10 с низким реактивным сопротивлением обеспечивает путь для переменного тока в обход резистора. Таким образом, преобразованный аналоговый сигнал с датчика тока, обрабатывается микроконтроллером ATmega328P с помощью разработанного программного обеспечения.The current sensor 1 is worn on one of the wires 2 (phase or neutral wire) and when AC flows through wire 2 it transmits a signal in the form of voltage to the microcontroller 3. The microcontroller 3, based on the ATmega328P, processes this signal and performs the necessary calculations transmitted to indication and alarm unit 4. A current sensor with a current to voltage converter 1 is used to determine the strength of alternating or direct current in electrical circuits and consists of a magnetic circuit with a gap of 5 and a compensation winding 6 and bypass th resistor 7, resistors 8 and 9 and the capacitor 10. When alternating current flows through the wire 2, in the magnetic gap 5 with EMF occur which removed compensating winding 6. The output current is proportional to the compensation coil 6 measured. The proportionality coefficient depends on the number of turns of the winding. Since the analog inputs of the microcontroller measure the voltage, and the output signal from the compensation winding 6 is current, it is necessary to convert it to voltage. A shunt resistor 7 is used to convert the current at the output of the compensation winding to voltage. Resistors 8 and 9 are needed to bias the voltage into the range acceptable for the microcontroller. A low reactance capacitor 10 provides a path for alternating current to bypass the resistor. Thus, the converted analog signal from the current sensor is processed by the ATmega328P microcontroller using the developed software.

Предлагаемая полезная модель позволяет осуществить мобильное измерение времени работы электроприёмника (или участка сети) и оценить потреблённое им количество электроэнергии без нарушения изоляции питающего провода, а также позволяет выявлять хищения электроэнергии при обходах потребителей; составлять энергобаланс объектов при проведении энергоаудита; определять коэффициенты, характеризующие время использования оборудования, режимов его работы (ПН, ПК и т.п.); уточнять правильность выбора проводов и кабелей; исследовать суточные графики нагрузки, что приведет к уменьшению недоотпуска электроэнергии потребителям, повышению надежности и эффективности систем электроснабжения потребителей и фиксации реальных режимов работы сети.The proposed utility model makes it possible to carry out a mobile measurement of the operating time of an electric receiver (or network section) and to estimate the amount of electricity consumed by it without violating the insulation of the supply wire, and also allows to identify theft of electricity when bypassing consumers; draw up the energy balance of facilities during an energy audit; determine the coefficients characterizing the time of use of the equipment, its operating modes (PN, PC, etc.); specify the correct choice of wires and cables; to investigate daily load schedules, which will lead to a reduction in electricity shortfalls to consumers, an increase in the reliability and efficiency of consumers' power supply systems, and fixation of real network operation modes.

Claims

A portable portable timer / electric meter containing a microcontroller and an indication and alarm unit, characterized in by which is equipped with a removable current sensor with a current to voltage converter, consisting of a magnetic circuit with a gap, a compensation winding, two resistors, a shunt resistor and a capacitor, while the outputs of the current sensor are connected through the interface circuit directly to the inputs of the microcontroller, the outputs of which are connected to the input of the display unit and alarm, moreover, one output of the compensation winding is directly connected to the input of the microcontroller, and the second output to the inputs of the resistors, the output of the first resistor is connected to ground it, and the second output to the second input of the microcontroller, the capacitor is connected to the input and output of the first resistor, and the outputs of the shunt resistor connected to outputs of the compensation windings.