RU2757710C1

RU2757710C1 - Digital ammeter

Info

Publication number: RU2757710C1
Application number: RU2020135991A
Authority: RU
Inventors: Алексей Витальевич Русскин
Original assignee: Алексей Витальевич Русскин
Priority date: 2020-11-02
Filing date: 2020-11-02
Publication date: 2021-10-20

Abstract

FIELD: measuring equipment.

SUBSTANCE: invention relates to devices for measuring an effective value of alternating electric current. An ammeter contains a case made in the form of an electrical outlet with a socket for receiving an electric plug. A current measuring transformer is installed in the case, an output of which is connected to an input of a microcontroller through a load resistor. The microcontroller is made with the possibilities of registering values of measured current with a frequency of at least 2000 Hz, periodically calculating a mean-square value of a sequence of voltage values on the load resistor with its conversion into a digital signal and forming a digital data package. The microcontroller is connected to a transceiver unit. The case is equipped with a radio frequency identification tag and a connector for connecting to the Internet.

EFFECT: increasing the accuracy of measuring values of consumed alternating current of industrial frequency.

2 cl

Description

Изобретение относится к приборам измерения действующего значения силы переменного электрического тока.The invention relates to devices for measuring the effective value of an alternating electric current.

Из уровня техники известен цифровой датчик переменного тока (патент РФ № 166723), содержащий измерительный трансформатор тока, подключенный к аналого-цифровому преобразователю, контроллер и блок интерфейса. Недостатком этого технического решения является то, что кодирование напряжения на резисторе нагрузки, через который протекает ток вторичной обмотки измерительного трансформатора, выполняется по командам контроллера не более 1 Гц.A digital AC sensor is known from the prior art (RF patent No. 166723), which contains a measuring current transformer connected to an analog-to-digital converter, a controller and an interface unit. The disadvantage of this technical solution is that the coding of the voltage across the load resistor, through which the current of the secondary winding of the measuring transformer flows, is performed by controller commands of no more than 1 Hz.

Технической задачей заявляемого технического решения является арсенала устройств измерения действующего значения силы переменного электрического тока для контроля состояния промышленного оборудования.The technical task of the proposed technical solution is an arsenal of devices for measuring the effective value of the AC electric current for monitoring the state of industrial equipment.

Амперметр содержит корпус, выполненный в виде электрической розетки с гнездом для приема электрического штепселя, в корпусе установлен измерительный трансформатор тока, выход которого через нагрузочный резистор соединен с входом микроконтроллера, выполненного с возможностями аналого-цифрового преобразования сигнала с нагрузочного резистора в цифровой сигнал, регистрации значений силы измеряемого тока с частотой не менее 2000 Гц, периодического вычисления среднеквадратичного значения последовательности значений силы тока и формирования пакета цифровых данных, соединенного с приемо-передающим блоком, причем корпус оборудован меткой радиочастотной идентификации и разъемом для подключения к Интернету.The ammeter contains a housing made in the form of an electrical outlet with a socket for receiving an electrical plug, a measuring current transformer is installed in the housing, the output of which is connected through a load resistor to the input of a microcontroller, made with the capabilities of analog-to-digital conversion of a signal from a load resistor into a digital signal, registration of values the strength of the measured current with a frequency of at least 2000 Hz, periodic calculation of the root-mean-square value of the sequence of current values and the formation of a digital data packet connected to the receiving-transmitting unit, and the case is equipped with an RFID tag and a connector for connecting to the Internet.

Нагрузочный резистор, как правило, обеспечивает погрешность сопротивления не более 1 процента.The pull-up resistor typically provides a resistance error of less than 1 percent.

Техническим результатом, достигаемым совокупностью признаков заявляемого технического решения, является повышение точности измерения значений силы потребляемого переменного тока промышленной частоты.The technical result, achieved by the combination of features of the proposed technical solution, is to increase the accuracy of measuring the values of the power of the consumed AC power frequency.

Функционирование заявляемого устройства заключается в следующем.The operation of the claimed device is as follows.

Измерение силы потребляемого промышленным оборудованием переменного тока осуществляется с использованием измерительного трансформатора тока, который выполняет преобразование переменного электрического тока промышленной частоты 50 Гц, напряжением 220 В в переменный электрический ток с коэффициентом трансформации 1000/1.Measurement of the AC power consumed by industrial equipment is carried out using a measuring current transformer, which converts AC electric current of industrial frequency 50 Hz, voltage 220 V into AC electric current with a transformation ratio of 1000/1.

Первичной обмоткой трансформаторного датчика тока является контактный провод, соединяющий источник переменного электрического тока промышленной частоты и электродвигатель швейной машины. Применением трансформаторного датчика тока обеспечивается гальваническая развязка цепи, ток в которой подлежит измерению, и внутренних электрических цепей устройства измерения переменного тока. Под действием электрического тока, проходящего по контактному проводу, расположенному в отверстии датчика тока, в обмотке датчика возникает электрический ток, который подается на резистор сопротивлением 100 Ом (для уменьшения разброса значений напряжения на резисторе погрешность сопротивления резистора должна быть, как правило, не более 1 процента от номинала).The primary winding of the transformer current sensor is a contact wire connecting the power frequency AC power source and the sewing machine motor. The use of a transformer current sensor provides galvanic isolation of the circuit in which the current is to be measured and the internal electrical circuits of the alternating current measuring device. Under the action of an electric current passing through a contact wire located in the hole of the current sensor, an electric current arises in the sensor winding, which is fed to a 100 Ohm resistor (to reduce the spread of voltage values across the resistor, the resistor resistance error should, as a rule, be no more than 1 percent of face value).

Электрический сигнал с резистора поступает на вход АЦП микроконтроллера, в котором выполняется преобразование аналогового сигнала в цифровой сигнал.The electrical signal from the resistor is fed to the ADC input of the microcontroller, in which the analog signal is converted into a digital signal.

Значения силы потребляемого тока регистрируются микроконтроллером с частотой не менее 2000 Гц. Через каждый априорно заданный интервал (длительность которого составляет, как правило, 100 миллисекунд) микроконтроллер выполняет вычисление среднеквадратичного значения 200 последовательно измеренных значений силы потребляемого тока.The values of the consumed current are recorded by the microcontroller with a frequency of at least 2000 Hz. At each a priori specified interval (the duration of which is, as a rule, 100 milliseconds), the microcontroller calculates the rms value of 200 successively measured values of the consumed current.

С априорно заданной частотой (как правило, 1 Гц) микроконтроллер выполняет формирование пакета данных, который содержит информацию, идентифицирующую микроконтроллер, и набор значений силы потребляемого тока (число значений в наборе задается априорно).With an a priori specified frequency (usually 1 Hz), the microcontroller generates a data packet that contains information identifying the microcontroller and a set of current consumption values (the number of values in the set is set a priori).

Сформированные пакеты данных по беспроводному и проводному интерфейсу через приемо-передающий блок передаются для дальнейшей обработки на внешние устройства (в том числе, через разъем для подключения к Интернету), осуществляющие контроль состояния промышленного оборудования.The generated data packets are transmitted via a wireless and wired interface through a transceiver unit for further processing to external devices (including through a connector for connecting to the Internet) that monitor the status of industrial equipment.

Наличие в корпусе устройства метки радиочастотной идентификации обеспечивает возможность быстрого поиска устройства в производственных помещениях большого объема, в которых имеется большое число промышленного оборудования.The presence of an RFID tag in the device's case provides the ability to quickly search for the device in large industrial premises, in which there is a large number of industrial equipment.

Достигаемый технический результат заключается в повышении точности измерения значений силы потребляемого переменного тока промышленной частоты за счет высокой частоты регистрации значений измеряемого тока (2000 раз в секунду), вычисления среднеквадратичного значения измеряемого тока на больших интервалах измерения (200 измерений за 100 миллисекунд), а также преобразования аналогового сигнала в виде электрического напряжения в цифровой сигнал разрядностью 12 бит.The achieved technical result consists in increasing the accuracy of measuring the values of the consumed AC current of industrial frequency due to the high frequency of recording the values of the measured current (2000 times per second), calculating the rms value of the measured current at large measurement intervals (200 measurements per 100 milliseconds), as well as converting an analog signal in the form of an electric voltage into a digital signal with a width of 12 bits.

Claims

1. An ammeter containing a housing made in the form of an electrical outlet with a socket for receiving an electrical plug, a measuring current transformer is installed in the housing, the output of which is connected through a load resistor to the input of a microcontroller made with the capabilities of analog-to-digital conversion of a signal from a load resistor into a digital signal , registration of values of the measured current with a frequency of at least 2000 Hz, periodic calculation of the rms value of the sequence of current values and the formation of a digital data packet connected to the receiving-transmitting unit, and the case is equipped with an RFID tag and a connector for connecting to the Internet.

2. Ammeter according to claim 1, characterized in that the load resistor is made with a resistance error of no more than 1 percent.