SU1718125A1 - Устройство дл дистанционного измерени потреблени электроэнергии - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах учета потреблени  электроэнергии. Цель изобретени  - упрощение устройства и повышение надежности-достигаетс  введением посто нного запоминающего блока 8. Устройство также содержит счетчик электроэнергии с диском 1, на светоотражающую поверхность которого нанесено светопоглощающее п тно 2, генератор 3 импульсов , формирователь-усилитель 4 и осве- титель 5, оптически св занный через поверхность диска 1 с фотодатчиками 6 и 7, а также оптронные ключи 9 и 10. Посто нный запоминающий блок 8 выполн ет все логические операции по формированию выходных импульсов благодар  алгоритму, встроенному в блок 8 при его программировании . 1 табл., 5 ил. Ё 4 СО Ю СЛ

Description

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах учета потреблени  электроэнергии .

Известно устройство дл  дистанционного измерени  потреблени  электроэнергии Е440, содержащее счетчик электроэнергии с диском, на светоотражающую поверхность которого нанесено светопоглощающее п т- но, генератор импульсов, формирователь- усилитель, первый и второй фотодатчики, оптически св занные через поверхность диска с осветителем, первый, второй, третий и четвертый триггеры и первый и второй опт- ронные ключи.

Известное устройство отличаетс  сложностью технической реализации, а также не обеспечивает автоматического разделени  выходных сигналов в зависимости от на- правлени  вращени  диска.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  устройство дл  дистанционного измерени  потреблени  электроэнергии, содержащее счетчик электроэнергии с диском, на светоотражающую поверхность которого нанесено светопоглощающее п тно, последовательно соединенные генератор импульсов и формирователь-усилитель , первый выход кото- рого соединен с тактовыми входами первого и второго D-триггеров, информационные входы которых подключены к входам элемента ИЛИ-НЕ и к выходам соответствующих фотодатчиков, оптически св занных через поверхность диска с осветителем, соединенным с вторым выходом формировател -усилител . Выходы первого и второго триггеров соединены с единичными входами соответственно третьего и четвертого триггеров, св занных перекрестно с их тактовыми входами, при этом выходы третьего и четвертого триггеров соединены с выходными ключами и R-входами первого и второго триггеров соответственно, а R-входы третьего и четвертого триггеров подключены к выходу элемента ИЛИ-НЕ.

Однако известное устройство отличаетс  сложностью технической реализации, что снижает его надежность, а также не позво- л ет вы вл ть отказы, привод щие к искажени м выходной информации.

Цель изобретени -упрощение и повышение надежности устройства за счет использовани  логики на основе программируемых ПЗУ.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  дистанционного измерени  потреблени  электроэнергии, содержащее счетчик электроэнергии с диском, на

светоотражающую поверхность которого нанесено светопоглощающее п тно, последовательно соединенные генератор импульсов и формирователь-усилитель, выход которого соединен с осветителем, оптически св занным через поверхность диска с первым и вторым фотодатчиками, а также первый и второй оптронные ключи, введено ПЗУ, первый и второй адресные входы которого подключены к выходам соответствующих фотодатчиков, а первый и второй выходы ПЗУ подключены к соответствующим оптронным ключам, при этом третий, четвертый и п тый выходы ПЗУ соединены с его одноименными адресными входами.

На фиг, 1 представлена схема устройства дл  дистанционного измерени  потреблени  электроэнергии; на фиг. 2 - алгоритмы работы устройства; на фиг. 3 - временные диаграммы работы устройства; на фиг. 4 и 5 - последовательность выборки слов ПЗУ при работе устройства.

Устройство дл  дистанционного измерени  потреблени  электроэнергии содержит счетчик электроэнергии с диском 1, на светоотражающую поверхность которого нанесено светопоглощающее п тно 2, последовательно соединенные генератор. 3 импульсов и формирователь-усилитель 4, выход которого соединен с осветителем 5, оптически св занным через поверхность диска с фотодатчиками 6 и 7, выходы которых подключены соответственно к первому и второму адресным входам ПЗУ 8, первый и второй выходы которого соединены с соответствующими оптронными ключами 9 и 10, при этом третий, четвертый и п тый выходы ПЗУ 8 соединены с его одноименными адресными входами.

Дл  нормальной работы устройства светопоглощающее п тно диска выполнено таким образом, чтобы обеспечивалось перекрытие как зон затемнени , так и зон засветки обоих фотодатчиков, а частота следовани  импульсов излучени  выбираетс  такой, чтобы при максимальной скорости вращени  диска в интервале времени между началами зон устойчивого затемнени  или зон устойчивой засветки поступал хот  бы один импульс.

В качестве ПЗУ 8 может быть использована , например, микросхема К155РЕЗ -однократно программируемое пользователем при помощи плавких перемычек посто нное запоминающее устройство. ПЗУ имеет п ть адресных входов (А, В, С, D, Е) и восемь выходов (F, G, H, I, J, К, L, М).

Однако дл  предлагаемого устройства в каждом слове ПЗУ 8 требуетс  программировать только п ть (при необходимости индикации отказа - шесть), например, первых F, G, H, I, J, (К) разр дов (остальные разр ды не используютс  и не программируютс ).

В таблице приведены состо ни  выходов ПЗУ 8 в зависимости от состо ни  его адресных входов (программа, записанна  в первых шести разр дах F, G, H, I, J, К всех 32 слов ПЗУ), а также характеристика и последовательность выполн емых функций при вращении диска по часовой стрелке.

Устройство работает следующим образом .

Генератор 3 вырабатывает короткие импульсы , причем пауза между импульсами значительно больше их длительности. Эти импульсы через формирователь-усилитель 4 поступают на осветитель 5, который излучает короткие световые импульсы. Предположим , что в исходном состо нии оба фотодатчика 6 и 7 относительно поверхно- сти диска 1 наход тс  в зоне засветки. При отсутствии импульса излучени  на их выходах формируютс  единичные сигналы, поступающие на первый и второй адресные входы А, В ПЗУ 8. На остальные адресные входы С, D, Е ПЗУ 8 по цеп м обратной св зи поступают нулевые сигналы. При этом осуществл етс  выборка из ПЗУ 8 слова № 4 00000 (см. табл.).

При по влении короткого светового им- пульса, воспринимаемого обоими фотодатчиками , нулевые сигналы на их выходах привод т к смене кода на адресных входах А, В, С. D, Е ПЗУ 8 с 11000 на 00000, в результате чего на врем  действи  светово- го импульса осуществл етс  выборка слова Мг 1, аналогичного предыдущему слову № 4.

Кратковременна  смена слова Nb 4 словом № 1 будет происходить с частотой следовани  импульсов излучени , при этом на выходных шинах устройства сигналы отсутствуют .

При вращении диска 1, например, в направлении +, что соответствует пр мому направлению потока энергии, в зону затем- нени  первым входит фотодатчик б (момент времени ti на фиг. 3). Единичный сигнал на его выходе независимо от состо ни  излучател  будет посто нно присутствовать в течение всего времени нахождени  фото- датчика б в зоне затемнени . При по влении очередного импульса излучени  нулевой сигнал с выхода фотодатчика 7 приводит к смене кода на адресных входах ПЗУ 8 с 11000 на 10000. При этом начинаетс  выборка нового слова № 2 00100. Однако режим выборки этого слова относитс  к неустойчивому состо нию ПЗУ, так как поступление по цепи обратной св зи с выхода Н на вход С ПЗУ сигнала 1 вновь приводит

к смене кода на адресных входах с 10000 на 10100, причем это происходит с незначительным по отношению к предыдущей смене запаздыванием, определ емым только временем задержки распространени  сигнала через ПЗУ, и, следовательно, начавша с  выборка слова № 2 тотчас же смен етс  на выборку нового слова № 6, аналогичного предыдущему. При этом состо ние выходов F, G, H, I, J ПЗУ 8 не измен етс .

Если световой импульс совпадает с моментом вхождени  фотодатчика 6 в зону затемнени  и при этом происход т многократные колебани  диска (дребезг), вызываемые, например, вибраци ми, то на выходе фотодатчика 6 формируетс  пачка импульсов. При этом в момент освещени  фото датчика 6 сигналы на адресных входах А, В, С, D, E ПЗУ образуют кодовую комбинацию 00100, что приводит к выборке слова № 5, и на выходах F, G, H, I, J ПЗУ 8 формируетс  кодова  комбинаци  00000, в результате чего ПЗУ 8 под действием обратной св зи возвращаетс  в исходное состо ние (к выборке слова Ms 1 00000), а в момент затемнени  фотодатчика б будет вновь выполн тьс  последовательнеа  выборка слов № 2 и №6.

В дальнейшем при исчезновении импульса излучени  единичные сигналы с выходов обоих фотодатчиков 6 и 7 привод т к смене кода на адресных входах ПЗУ 8 с 10100 на 11100. Выборка слова № 8 аналогичного предыдущему слову № 6 не .измен ет состо ние выходов ПЗУ.

Выборка слова № 8 и кратковременна  (на врем  действи  светового импульса) смена его словом № 6 может иметь место до тех пор, пока при дальнейшем вращении диска 1 в зону затемнени  не входит фотодатчик 7, на выходе которого независимо от состо ни  излучател  5 устанавливаетс  единичный сигнал на все врем  нахождени  его в указанной зоне. При этом ПЗУ переходит в режим постоо нной выборки слова № 8. При возможном по влении на выходе фотодатчика 7 пачки импульсов (дребезга) будет происходить описанна  поочередна  смена двух одинаковых слов.№ 6 и № 8,

Дальнейшее вращение диска 1 приводит к выходу из зоны затемнени  фотодатчика 6 (момент времени ta), после чего при по влении очередного светового импульса нулевой сигнал с выхода фотодатчика 6 приводит к смене кодовой комбинации на адресных входах А, В, С, D, Е ПЗУ 8 с 11100 на 01100, в результате чего будет осуществл тьс  выборка слова № 7 10011, что обеспечивает формирование на выходной шине

+, св занной через ключ 9 с выходом F ПЗУ, единичного сигнала.

Однако режим выборки этого слова относитс  к неустойчивому состо нию ПЗУ, так как поступление по цеп м обратной св - зи с выхдов Н, I, J на входы С, D, Е ПЗУ 8 кодовой комбинации 011 вновь приводит к смене кода на его адресных входах на 01011 и начавша с  выборка слова № 7 тотчас же смен етс  на выборку аналогичного слова № 27. При этом состо ние выходов F, G, Н, I, J ПЗУ 8 остаетс  прежним.

Возможное по вление пачки импульсов в этот момент времени на выходе фотодатчика б приводит к коочередной смене кодо- вых комбинаций 01011 и 11011 на адресных входах ПЗУ 8 и, следовательно, к поочередной выборке двух аналогичных слов № 27 и № 28, что также не вли ет на состо ние выходных шин устройства.

Исчезновение импульса излучени  приводит к выборке слова № 28. На шине + единичный сигнал удерживаетс  до выхода фотодатчика 7 из зоны затемнени  (момент времени t4), после чего при по влении оче- редкого светового импульса на выходах обоих фотодатчиков 6 и 7 формируютс  нулевые сигналы и смена кодовой комбинации на адресных входах на 00011 приводит к выборке слова № 25 00000. Режим выборки этого слова отоноситс  к неустойчивому состо нию ПЗУ, и под действием обратной св зи ПЗУ 8 возвращаетс  в исходное состо ние , характеризуемое выборкой слова № 1. Сигнал на выходной шине + устройства снимаетс .

Возможные колебани  диска 1 вызывают в момент затемнени  фотодатчика 7 последовательную выборку слов № 3 и № 11, а в момент освещени  - последовательную выборку слов Ns 9 и № 1 ПЗУ 8. Это происходит до тех пор, пока фотодатчик 7 не выйдет из зоны дребезга. При этом на обоих шинах + и .- устройства удерживаютс  нулевые сигналы. Если направление враще- ни  диска не измен етс , то при дальнейшем его вращении цикл работы повтор етс , при этом происходит выборка слов из ПЗУ 8 в последовательности, приведенной на фиг. 4.

Вращение диска в противоположном направлении (-), что свидетельствует обратному направлению потока энергии, вызывает обратный пор док работы фотодатчиков 6 и 7, и сигнал формируетс  на выходе ключа 10 (фиг. 3, права  часть временной диаграммы), при этом происходит выборка слов из ПЗУ 8 в последовательности , приведенной на фиг. 5.

Если в зонах затемнени  одного или обоих фотодатчиков 6 и 7 происходит изменение направлени  вращени  или возникают колебани  диска 1 в этих зонах, то выходные импульсы либою не по вл ютс  вовсе (если реверс происходит в интервале времени от t1 до т.3), либо по вл етс  пара импульсов, пр мой и обратный (если реверс происходит в интервале времени oTt3 до t4), что при использовании реверсивного счета исключает возможность ошибки.

Кроме рассмотренных функций формировани  выходных сигналов в предлагаемом устройстве вы вл ютс  отказы, привод щие к по влению на адресных входах ПЗУ 8 запрещенных комбинаций, которые при нормальной работе устройства быть не могут, а именно присутствие на входах обратных св зей ПЗУ комбинаций 110, 001 и 111 при различных сочетани х сигналов от фотодатчиков 6 и 7. К запрещенным относ тс  также кодовые комбинации 00100, 00010, 00101 и 00011.

Во всех словах, соответствующих запрещенным адресным комбинаци м, в разр дах Н, I, J, используемых в цеп х обратной св зи, записан код, предусматривающий исправление адресной комбинации (см. таблицу).

Если запрещенна  адресна  комбинаци  вызвана переходными процессами, например при включении питани , то за счет действи  обратной св зи ПЗУ возвращаетс  к рабочему режиму. Если же запрещенна  адресна  комбинаци  вызвана отказом устройства , то ПЗУ остаетс  в режиме сигнализации отказа. Например, при включении питани  на адресных входах ПЗУ 8 формируетс  запрещена  кодова  каомбинаци  10110, котора  приводит к выборке слова № 14 (001000), которое за счет действи  обратной св зи должно привести к по влению на адресных входах кодовой комбинации 10100 и выборке слова № 6. Если же этого не происходит, что может быть при отказах ПЗУ или в цеп х обратной св зи, то ПЗУ остаетс  в режиме сигнализации отказа.

Режим сигнализации обеспечиваетс  , что во всех словах ПЗУ, код выборки которых представлен запрещенными комбинаци ми на адресных входах, в разр д К, к которому может быть подключен сигнализатор отказов, например светодиод, записываетс  О, а в остальных словах - записываетс  1.

Если подключение сигнализатора отказов не предусматриваетс , то разр д К не используетс . В режиме сигнализации на выходах F, С, св занных через оптронные ключи 9 и 10 с выходными шинами устройства . удерживаютс  нулевые сигналы, чем исключаетс  возможное формирование ложных импульсов при отказах устройства. Таким образом, в предлагаемом устройстве выходные сигналы в зависимости от направлени  вращени  диска формируютс  либо на шине + (при пр мом потоке электроэнергии ), либо на шине - (при обратном потоке электроэнергии). При этом обеспечиваетс  точность преобразовани  вращени  диска в импульсный сигнал при возможных колебани х диска, вызываемых, например, вибраци ми.

Использование логики на основе про- граммируемых ПЗУ и массовое производство недорогих стандартных; ПЗУ позвол ет реализовать предлагаемое устройство дл  дистанционного измерени  потреблени  электроэнергии с более широкими функци- опальными возможност ми (за счет сигнализации отказов) и более экономичным путем по сравнению с известными логическими схемами.

Технико-экономический эффект от ис- пользовани  предлагаемого устройства

обусловлен его техническими особенност ми .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  дистанционного измерени  потреблени  электроэнергии, содержащее счетчик электроэнергии с диском, на светоотражающую поверхность которого нанесено светопоглощающее п тно, последовательно соединенные генератор импульсов и формирователь-усилитель, выход которого соединен с осветителем, оптически св занным через поверхность диска с первым и вторым фотодатчиками, а также первый и второй оптронные ключи, отличающеес  тем, что, с целью упрощени  устройства и повышени  надежности, в-него введен посто нный запоминающий блок, первый и второй адресные входы которого подключены к выходам соответствующих фотодатчиков, а первый и второй выходы посто нного запоминающего блока подключены к соответствующим оптронным ключам, при этом третий, четвертый и п тый выходы посто нного запоминающего блока соединены с его одноименными адресными входами.

   Риг.2

   Вращение диска 6Вращение дискет Ј

   пр ном направлении Зонь/3ameHHewjl

   (pomodarrwutfu

   -f N//Z Ј N// x N

   ч ©-1© ) / ч: :/vz.

   пукктирок вкдвлвны пари слой, смен ющих друг друга с частотой/ иэлучвни г сввтовюс импульсов, попадающие в любув из аон работы фотодатчиков, кроив гоны юс одновременного затемнени 

   о.с.-обратна  св зь

   V Д

   -0i-d

   действие о. с. действие О.СУ

   / f ,

   и) (S) .j(22)-(ay )1 ЗУ.,/

   Фиг. 5

   Составитель Г.Лошкарев Техред М.МоргенталКорректор Н.Ревска 

   Редактор Н.Яцола

   ««г.