RU2091803C1

RU2091803C1 - Electricity meter

Info

Publication number: RU2091803C1
Application number: RU95106707A
Authority: RU
Inventors: Г.Б. Светлаков
Original assignee: Малое научно-производственное предприятие "Юнита"
Priority date: 1995-04-24
Filing date: 1995-04-24
Publication date: 1997-09-27
Also published as: RU95106707A

Abstract

FIELD: devices and systems measuring the amount of electricity consumed over a certain period of time. SUBSTANCE: the meter has input lines, current converter, temperature compensator, amplifier, multiplier unit made as a synchronous detector controlled by the mains-voltage meter, integrator, bipolar comparator, frequency divider, electromechanical meter, LED indicator. The meter has a low own consumption of power and, complete with a photoelectric reader, provides for pick-up of the signal for checking the meter without complementary check outputs. EFFECT: enhanced accuracy. 3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано при создании приборов и систем, измеряющих электрическую энергию, в частности счетчиков активной составляющей электрической энергии. The invention relates to electrical measurements and can be used to create devices and systems that measure electrical energy, in particular, counters of the active component of electrical energy.

Известно устройство для учета электроэнергии, содержащее преобразователи тока и напряжения, множительный блок, преобразователь напряжение частота, накопитель информации, блок задержки, блок блокировки считывания накопителя информации, сдвиговый регистр, узел преобразования и передачи информации и узел запроса и приема информации [1]
Недостаткоами известного устройства являются излишняя сложность блок-схемы и низкая точность измерений.A device for metering electricity, comprising current and voltage converters, a multiplier unit, a voltage frequency converter, an information storage device, a delay unit, an information storage reading lock unit, a shift register, an information conversion and transmission unit, and an information request and receive unit [1]
The disadvantages of the known device are the excessive complexity of the block diagram and the low accuracy of the measurements.

Наиболее близким к предлагаемому является счетчик электроэнергии, содержащий последовательно соединенные первую входную шину, интегратор, первый компаратор, охваченный положительной обратной связью, источник напряжения с управляемой полярностью, выход которого подключен к другому входу интегратора, а также второй компаратор, первый вход которого соединен с выходом интегратора, второй вход с второй входной шиной, а выход с первым входом логического блока, второй вход которого подключен к выходу генератора опорной частоты, третий к цепи последовательно соединенных сумматора и нуль-органа, четвертый к выходу первого компаратора, а оба выхода к реверсивному счетчику, разрядные выходы которого являются счетчиком электроэнергии. Closest to the proposed one is an electricity meter containing a first input bus connected in series, an integrator, a first comparator covered by positive feedback, a voltage source with controlled polarity, the output of which is connected to another integrator input, and a second comparator, the first input of which is connected to the output integrator, the second input with a second input bus, and the output with the first input of the logic block, the second input of which is connected to the output of the reference frequency generator, the third to the circuit serially connected adder and zero-body, the fourth to the output of the first comparator, and both outputs to the reversible counter, bit outputs of which are electricity meter.

Недостаткоами известного счетчика являются высокая сложность схемы и, следовательно, большие потери энергии на собственное потребление. The disadvantages of the known counter are the high complexity of the circuit and, consequently, the large energy loss for own consumption.

Целью изобретения является упрощение схемы электросчетчика и снижение собственного потребления энергии по параллельной цепи. The aim of the invention is to simplify the circuit of the meter and reduce its own energy consumption in a parallel circuit.

Цель достигается тем, что для уменьшения потерь в качестве множительного блока использован электронно-ключевой коммутатор синхронный детектор, управляемый измерителем амплитуды сетевого напряжения, позволяющий получить на выходе сигнал, пропорциональный мощности активной составляющей измеряемой энергии. The goal is achieved in that in order to reduce losses, an electronic-key switch is used as a multiplying block, a synchronous detector controlled by a network voltage amplitude meter, which allows receiving a signal proportional to the power of the active component of the measured energy.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 5 - временные диаграммы его работы. In FIG. 1 shows a diagram of the proposed device; in FIG. 2 5 - time diagrams of his work.

Предлагаемый счетчик электроэнергии содержит входные шины 1 и 2 (фиг. 1), преобразователь тока (шунт) 3, температурный компенсатор 4, усилитель 5, синхронный детектор 6, управляемый измерителем амплитуды сетевого напряжения 12, интегратор 7, двуполярный компаратор 8, делитель частоты 9, электромеханический счетчик 10, светодиодный индикатор 11, блок питания 13. The proposed energy meter contains input buses 1 and 2 (Fig. 1), a current converter (shunt) 3, a temperature compensator 4, an amplifier 5, a synchronous detector 6, controlled by a voltage amplitude meter 12, an integrator 7, a bipolar comparator 8, a frequency divider 9 , electromechanical meter 10, LED 11, power supply 13.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Электрический сигнал, пропорциональный току в измеряемой цепи (I_a, I_R, I_Σ ), поступает с преобразователя тока 3 через температурный компенсатор 4 и усилитель 5 на первый (аналоговый) вход синхронного детектора 6 (фиг. 2). Измеритель амплитуды сетевого напряжения 12 выдает управляющие импульсы U₁₂, скважность которых ( t_имп) зависит от амплитуды сетевого напряжения U сети и напряжения сравнения (U сравнения), на второй (управляющий) вход синхронного детектора 6 (фиг. 3). Сигнал с выхода синхронного детектора 6 U₆, пропорциональный активной составляющей измеряемой мощности (фиг. 4), поступает на вход преобразователя напряжение - частота, состоящий из интегратора 7 и двуполярного компаратора 8.An electric signal proportional to the current in the measured circuit (I _a , I _R , I _Σ ) is supplied from the current transducer 3 through a temperature compensator 4 and an amplifier 5 to the first (analog) input of the synchronous detector 6 (Fig. 2). The meter of the amplitude of the mains voltage 12 generates control pulses U ₁₂ , the duty cycle of which (t _imp ) depends on the amplitude of the mains voltage U of the network and the voltage of comparison (U comparison), at the second (control) input of the synchronous detector 6 (Fig. 3). The signal from the output of the synchronous detector 6 U ₆ , proportional to the active component of the measured power (Fig. 4), is fed to the input of the voltage-frequency converter, consisting of an integrator 7 and a bipolar comparator 8.

Компаратор двуполярный 8 может быть выполнен на базе операционного усилителя, например, серии К 544, на инвертирующий вход которого подают опорное напряжение U_оп. Сравниваемый сигнал с интегратора 7 поступает на определитель полярности сигнала, который может быть выполнен на базе электронного коммутатора серии К590 КН7 с замыкающим и размыкающим контактами. При достижении напряжения на выходе интегратора 7, равного или большего опорного напряжения U_оп, на выходе компаратора появляется импульс U₈, сбрасывающий выходное напряжение интегратора 7 в "0", при этом входное напряжение компаратора 8 также сбрасывается до "0", но выходное остается без изменения, на время τ (фиг. 5), определяемое временем сброса интегратора 7. В другом случае, если на выходе интегратора 7 появляется отрицательное выходное напряжение, определитель полярности компаратора 8 переключается и на выходе компаратора появляется сигнал, если выходное напряжение интегратора 7 меньше или равно U_оп, и процесс повторяется.The bipolar comparator 8 can be made on the basis of an operational amplifier, for example, the K 544 series, to the inverting input of which a reference voltage U _op is supplied. The compared signal from integrator 7 is fed to the signal polarity determinant, which can be performed on the basis of the K590 KN7 series electronic switch with make and break contacts. When the voltage at the output of the integrator 7 is equal to or greater than the reference voltage U _op , a pulse U ₈ appears at the output of the comparator, resetting the output voltage of the integrator 7 to "0", while the input voltage of the comparator 8 is also reset to "0", but the output remains unchanged, for a time τ (Fig. 5), determined by the reset time of the integrator 7. In another case, if a negative output voltage appears at the output of the integrator 7, the polarity determiner of the comparator 8 is switched and a signal appears at the output of the comparator al, if the output voltage of the integrator 7 is less than or equal to U _op , and the process is repeated.

Таким образом, на выходе компаратора 8 формируются импульсы сброса интегратора в "0", количество которых пропорционально активной составляющей потребляемой энергии, независимо от схемы подключения нагрузки, что исключает возможность хищения электроэнергии потребителем. Импульсы поступают на делитель частоты 9, первый выход которого подключен к электромеханическому счетчику 10, а второй к светодиодному индикатору 11. Thus, at the output of the comparator 8, integrator reset pulses are generated to "0", the number of which is proportional to the active component of the consumed energy, regardless of the load connection, which eliminates the possibility of theft of electricity by the consumer. The pulses are fed to a frequency divider 9, the first output of which is connected to the electromechanical counter 10, and the second to the LED indicator 11.

На фиг. 3 показаны выходные импульсы делителя частоты 9 (U₉), компаратора 8 (U₈) и амплитуда свечения светодиода А светодиодного индикатора 11.In FIG. 3 shows the output pulses of the frequency divider 9 (U ₉ ), comparator 8 (U ₈ ) and the amplitude of the glow of the LED A of the LED indicator 11.

Светодиод "горит" постоянно, но интенсивность его свечения меняется в соответствии с уровнем выходного напряжения делителя частоты 9, что позволяет его использовать в качестве индикатора включения счетчика в сеть (наличие сетевого напряжения) и при подключении нагрузки визуально контролировать работу счетчика по периодическому изменению интенсивности свечения, которая меняется каждый счетный импульс. The LED "lights up" constantly, but the intensity of its glow changes in accordance with the level of the output voltage of the frequency divider 9, which allows it to be used as an indicator of the meter’s inclusion in the network (the presence of mains voltage) and when the load is connected, visually monitor the meter’s operation by periodically changing the glow intensity which changes each counting impulse.

Кроме того, светодиодный индикатор модулируется высокочастотными импульсами с выхода компаратора 8, часто позволяет в комплекте с фотосчитывающим устройством (не показано) снять сигнал для проверки счетчика без дополнительных поверочных выходов. In addition, the LED indicator is modulated by high-frequency pulses from the output of the comparator 8, often allows you to take a signal to check the counter without additional calibration outputs together with a photo-reading device (not shown).

Таким образом, предлагаемое устройство может быть изготовлено всего из четырех аналоговых операционных усилителей, что позволяет упростить схему и, следовательно, снизить собственное потребление энергии электросчетчиком по параллельной цепи, а также исключить хищение электроэнергии при нарушении схемы включения нагрузки потребителем. Thus, the proposed device can be made of only four analog operational amplifiers, which allows to simplify the circuit and, therefore, reduce its own energy consumption by the electric meter in a parallel circuit, as well as to eliminate theft of electricity in violation of the load switching circuit by the consumer.

Claims

1. An electricity meter comprising a first input bus, a current converter, an amplifier, a multiplier unit, the input of which is connected to the output of the amplifier and through a line voltage meter with a second input bus, and the output with the converter is a voltage frequency, the signal from which is fed through a frequency divider to a pulse counter, characterized in that the multiplying unit is made in the form of a synchronous detector controlled by a meter for the amplitude of the mains voltage, the output signals of which are proportional us active power consumed current.

2. The counter according to claim 1, characterized in that the voltage-to-frequency converter comprises an integrator and a comparator connected in series, the comparator being bipolar.

3. The counter according to claim 1, characterized in that an LED indicator is connected to the outputs of the frequency divider and the voltage-frequency converter, the luminous intensity of which is determined both by the voltage level at the output of the frequency divider and by changing the voltage level at the output of the voltage-frequency converter.