Автоматизована система обліку і контролю електроенергії

Автоматизована система обліку і контролю електроенергії, що містить центральний процесор з шиною послідовного інтерфейсу, N каналів лічби обертів диска по числу контрольованих лічильників електроенергії, виходи каналів сполучені з інформаційними входами центрального процесора, яка відрізняється тим, що кожний канал містить блок формування імпульсів і детектор обертів диска, блок формування імпульсів містить мостову випрямну схему, генератор імпульсів оптичного модулятора, передавач імпульсів, приймач імпульсів, чекаючий одновібратор, вихідний підсилювач, диск електролічильника і двопроводову шину 3 ная система контроля и учета енергоносителей типа "Ресурс", "Энерготехника", г. Пенза, 1998г.]. Недоліком даної системи є неможливість використовування при різних напругах живлення (для різних типів лічильників використовуються різні напруги живлення: +12В, +24В і ін.), неможливість використовування при довгих лініях зв'язку. Відомі диференціальні і абсолютні поворотні кодувачі, що використовуються як датчики, у тому числі визначаючі швидкість обертів вала [журнал ProSoft "Передовые технологии автоматизации", краткий каталог продукции. -М.: 2000г., стр.124], в яких спеціальним чином виробляється закодоване значення на кожне положення вала. Недоліком даного пристрою є складність конструкції, високі ГМХ (габаритно-масові характеристики), також потрібна повна переробка конструкції лічильників для установки кодувача. Відомий точний твердотільний індустріальний лічильник електроенергії, що містить спеціалізовану інтегральну мікросхему (ІМС), об'єднуючу в одному корпусі програмні засоби і апаратні блоки, призначений для дистанційного прочитування показань [журнал CHIP news "Новости о микросхемах", Москва, с.44 -прототип]. Недоліками даного лічильника є необхідність кардинальної доробки конструкції існуючих лічильників, висока апаратурна складність ІМС, необхідність незалежного джерела живлення безпосередньо в лічильнику. В основу корисної задачи поставлена задача розширення функціональних можливостей за рахунок побудови даного конструктиву, можливості роботи при різних номіналах живлячих напруг, малих ГМХ, можливості модернізації існуючих лічильників електроенергії, також низької споживаної потужності і низької погрішності. Поставлена задача вирішується тим, що автоматизована система обліку і контролю електроенергії, що містить центральний процесор з шиною послідовного інтерфейсу, N каналів лічби обертів диска по числу контрольованих лічильників електроенергії, виходи каналів сполучені з інформаційними входами центрального процесора і, згідно корисної моделі, кожний канал містить блок формування імпульсів і детектор обертів диска, блок формування імпульсів містить мостову випрямну схему, генератор імпульсів оптичного модулятора, передавач імпульсів, приймач імпульсів, чекаючий одновібратор, вихідний підсилювач, диск електролічильника і двопроводову шину живлення, сполучені таким чином: двопроводова шина живлення через мостову випрямну схему і через генератор імпульсів оптичного модулятора сполучена з передавачем імпульсів інфрачервоного діапазону, оптично зв'язаним через диск електролічильника з приймачем імпульсів, який через вихідний підсилювач і мостову випрямну схему сполучений з двопроводовою шиною живлення; детектор обертів диска складається з формувача імпульсів, перетворювача імпульсів і лічильника імпульсів, причому аналоговий вхід/вихід формувача імпульсів сполучений з двопроводовою шиною живлення, а ТТЛ-вихід формувача імпульсів сполучений через 43091 4 перетворювач імпульсів з лічильником імпульсів, вихід якого сполучений з відповідним інформаційним входом центрального процесора, вихід останнього через шину послідовного інтерфейсу є виходом системи, а входами системи є диски лічильників електроенергії. Суть корисної моделі пояснюють графічні зображення. На Фіг.1 зображена структурна схема системи, на Фіг.2 - принципова схема одного каналу лічби обертів диска, на яких позначено: 1 - блок формування імпульсів, 2 - детектор обертів диска, 3 генератор імпульсів оптомодулятора, 4 - передавач імпульсів, 5 - приймач імпульсів, 6 - чекаючий одновібратор, 7 - мостова випрямна схема, 8 вихідний підсилювач, 9 - диск лічильника електроенергії, 10 - перетворювач імпульсів, 11 – формувач імпульсів напруги, 12 - лічильник імпульсів, 13 - центральний процесор з інформаційними входами каналів лічби обертів диска А, В...N (відповідно це поз. 14, 15, 16) і з шиною послідовного інтерфейсу 17; двопроводова шина живлення - 18; ТТЛ - вихід - 19; на IMC D1 з периферією (див. Фіг.2) генератор імпульсів оптомодулятора 3, передавач імпульсів 4 і приймач імпульсів 5, на IMC D2 з периферією - чекаючий одновібратор 6, на транзисторі VT1 з периферією - вихідний підсилювач 8, на малогабаритному імпульсному трансформаторі (МІТ), резисторі R8 і діоді VD6 - формувач імпульсів 11, на IMC D3 (трігер Шмідта) - перетворювач імпульсів 10, на IMC D4 (двійковий лічильник) лічильник імпульсів. Двопроводова шина живлення служить для живлення блока формування імпульсів 1 і одночасно для передачі імпульсів від цього блока до детектора обертів диска 2; інформаційні лінії служать для зв'язку лічильників імпульсів з центральним процесором (інформаційні входи 14, 15, 16), шина послідовного інтерфейсу 17 може бути виконана за стандартом RS-232C і служить для передачі даних на друк і для зв'язку з процесором більш високого рівня, принтером і ін. Автоматизована система обліку і контролю електроенергії містить центральний процесор (ЦП) 13 з інформаційними входами каналів лічби обертів диска А, В...N (відповідно це поз. 14, 15, 16) і з шиною послідовного інтерфейсу 17, причому кількість - N каналів лічби обертів диска 9 по числу контрольованих лічильників електроенергії; кожний канал містить блок формування імпульсів 1, детектор обертів диска 2; блок формування імпульсів 2 у свою чергу містить мостову випрямну схему 7, генератор імпульсів оптичного модулятора 3, передавач імпульсів 4, приймач імпульсів 5, чекаючий одновібратор 6, вихідний підсилювач 8, диск електролічильника 9 і двопроводову шину живлення 18, сполучені таким чином: двопроводова шина 18 живлення через мостову випрямну схему 7 і генератор імпульсів оптомодулятора 3 сполучена з передавачем імпульсів інфрачервоного діапазону 4, оптично зв'язаного через диск електролічильника 9 з приймачем імпульсів 5, який через вихідний підсилювач 8 і мостову випрямну схему 7 сполучений з двопроводовою шиною живлення 18; кожний канал лічби обертів диска міс 5 тить детектор обертів диска 2, який складається з формувача імпульсів 11, перетворювача імпульсів 10 і лічильника імпульсів 12, причому формувач імпульсів 11 аналоговим входом/виходом сполучений з позитивною шиною живлення, ТТЛ-вихід 19 його через перетворювач імпульсів 10 сполучений з лічильником імпульсів 12, виходи якого сполучені з інформаційними входами ЦП 13, вихід останнього через шину послідовного інтерфейсу 17 є виходом системи, а входами системи є диски 9 лічильників електроенергії. Автоматизована система контролю і обліку електроенергії працює таким чином. Нижній бік диска лічильника 9 забарвлюється в чорний колір, окрім смуги від центру до краю диска, яка повинна бути забарвлена в білий колір і мати ширину близько 15мм. При обертанні диска 9 біла мітка проходить над розташованими в лінію, перпендикулярну мітці, інфрачервоним (ІЧ) світлодіодом (VD2) і ІЧ фотодіодами (VD1, VD3), які знаходяться під диском. Світлодіод (VD2) і фото діоди (VD1 і VD3) розташовані в наступному порядку: на одному кінці відрізка знаходиться фотодіод VD1, на іншому - VD3, а між ними - світлодіод VD2. Передавач імпульсів на IMC D1 виробляє імпульси, що надходять на ІЧ світлодіод VD2. Під час проходження білої мітки над лінійкою діодів VD1 і VD3 на IMC D1 поступають відображені від білої мітки сигнали спочатку з 14 фотодіода VD1, а потім - з VD3. Логіка IMC D1 побудована таким чином, що при проходженні білої мітки виробляє імпульс тільки при обертанні диска 9 в один бік, а також перешкоджає безперервній генерації імпульсів у разі зупинки мітки над лінійкою діодів. Вихідний імпульс з приймача імпульсів 5 також на IMC D1 надходить на вхід IMC D2 (чекаючий одновібратор 6), яка виробляє імпульс заданої тривалості. Вихідний імпульс IMC D2 посилюється до необхідного рівня вихідним підсилювачем 8, зібраним на транзисторі VT1, включеним в ключовому режимі, і по лінії живлення +12В (+24В) нульовим сигналом поступає на схему формування імпульсів 11, зібрану на резисторі R8, діоді VD6 і трансформаторі МІТ. З вторинної обмотки трансформатора МІТ імпульси поступають на перетворювач імпульсів 10, зібраний на IMC D3 (тригер Шмідта), який служить для поліпшення фронтів імпульсів і для приведення логічного 0 і логічної 1 на його виході до стандартного ТТЛ-рівня, необхідного для норма 43091 6 льної роботи лічильника імпульсів 12 на IMC D4 (двійковий лічильник), виходи якого сполучені з відповідним входом (в даному випадку А) ЦП 13. З метою уніфікації схеми для двох напруг живлення 12В і 24В в схему введено дві перемички (джампери) (Х3, Х5 і Х4, Х6). При їх замиканні схема працює від 12В, а при розмиканні - від 24В. Діодний міст VD4 забезпечує байдужість схеми до полярності підключення живлення. Конденсатор С1 потрібен мікросхемі D1 для живлення під час генерації імпульсу. Конденсатор С2 потрібен для стабілізації живлення під час генерації імпульсу. Стабілітрон VD5 призначений для стабілізації напруги живлення мікросхем D1 і D2. Резистор R1 обмежує струм при роботі від напруги 24В. Резистор R2 спільно з резистором R3 обмежує струм стабілітрона VD5 при роботі від напруги 24В. При роботі від напруги 12В включений тільки резистор R3. Резистор R4 служить для прив'язки бази транзистора VT1 до нуля. Резистор R5 задає тривалість імпульсу IMC D2 спільно з конденсатором С3. Резистор R6 є навантаженням для мікросхеми D1. Резистор R7 обмежує струм ІЧ світлодіода VD2. Резистор R8 і діод VD6 служать для утворення імпульсу при відкритті транзистора VT1. Малогабаритний імпульсний трансформатор МІТ служить для гальванічної розв'язки по живлячій напрузі і узгодження по рівню. Територіально детектори обертів диска 2 знаходяться зовні лічильників електроенергії, а живлення їх ІМС здійснюють від незалежного джерела (можливо спільно з живленням ЦП 13). Дана побудова системи зручна при включенні лічильників для збирання, контролю і обліку електроенергії цілком з під'їзду або цілого житлового будинку, при цьому легко врахувати подвійний тариф (денний і нічний), крім того залишаються механічні показання кожного лічильника, а при короткочасних пропаданнях живлення в ЦП 13 всі показання зберігаються, оскільки можна застосувати енергозалежний ОЗП. Додатково кожна система забезпечує можливість роботи з старими лічильниками при невеликій доробці: блок формування імпульсів 1 має мінімальні габарити і легко встановлюється в існуючі конструкції індукційних лічильників без переробки останніх, крім того, блок формування імпульсів 1 може бути виконаний на замовленій інтегральній схемі, що ще більше поліпшить зручність в експлуатації. 7 43091 8 9 Комп’ютерна верстка C.Чулій 43091 Підписне 10 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601