Фотосчитывающее устройство

Фотосчитывающее устройство применяется для сканирования меток дисков индукционных счетчиков электрической энергии и для контроля частоты сигналов на оптическом выходном устройстве электронных счетчиков электрической энергии. Целью создания полезной модели является обеспечение срабатывания устройства только на протяженных метках длиной не менее 1 см и исключение влияния освещенности диска на работу устройства. Поскольку светодиоды и фототранзисторы, из которых состоят излучатели и приемники, введенные в блок для работы с индукционными счетчиками, инфракрасные, это позволило исключить влияние освещенности на работу фотосчитывающего устройства. А взаимное расположение пар излучатель-приемник обеспечивает возможность настройки устройства таким образом, что выходной импульс формируется только на протяженных метках. Для обеспечения универсальности в фотосчитывающее устройство также дополнительно введен блок для работы с электронными счетчиками, в который входят фототранзистор видимого диапазона, предназначенный для контроля частоты сигналов на оптическом выходном устройстве электронных счетчиков и блок обработки этих сигналов. Переключение между режимами работы (работа с электронными счетчиками / работа с индукционными счетчиками) осуществляется переключателем, который расположен на корпусе фотосчитывающего устройства. Компактность конструкции фотосчитывающего устройства позволяет применять его, как на поверочных установках, так и при поверке счетчиков на местах их эксплуатации, а отсутствие жестких требований к качеству поверхности диска и количеству меток позволяет применять устройство при поверке любых индукционных и электронных счетчиков электрической энергии.

Заявляемая полезная модель относится к области электротехники. Фотосчитывающее устройство применяется для сканирования меток дисков индукционных счетчиков электрической энергии и для контроля частоты сигналов на оптическом выходном устройстве электронных счетчиков электрической энергии. В качестве оптического выходного устройства счетчиков применяют светодиоды.

В настоящее время, для сканирования меток дисков электромеханических и светодиодных импульсных выходов электронных счетчиков, применяются фотосчитывающие устройства, которые запоминают среднюю освещенность вращающегося диска счетчика и регистрируют уменьшение освещенности при прохождении перед фотоприемником метки диска [1], [3]. К недостаткам этих устройств можно отнести то, что они регистрируют все имеющиеся метки и дефекты, что не желательно. Это приводит к необходимости проведения дополнительных операций по выделению за каждый оборот диска сигнала, соответствующего прохождению перед устройством одной и той же метки.

Так же известен фотоэлектрический преобразователь для определения метки на диске индукционного счетчика, содержащий осветитель, линзу, фотоприемник, выход которого соединен с блоком обработки сигнала [2]. Наличие линзы в этом устройстве усложняет ее конструкцию.

Ближайшим из аналогов - прототипом является «Способ и устройство для определения количества оборотов счетчика» [3]. Устройство содержит источник света, луч от которого падает на вращающийся диск счетчика, фотоприемник, воспринимающий отраженный луч и вырабатывающий электрический импульс при прохождении метки. Выход фотоприемника связан со схемой компенсации, содержащей счетчик импульсов. После прохождения заданного количества электрических импульсов

вырабатывается одиночный сигнал, соответствующий одному обороту диска и счетчик импульсов устанавливается в исходное состояние.

На дисках индукционных счетчиков при их изготовлении образуются технологические скосы торца, кроме того, могут иметь место дефекты торца в виде неровностей. Для регулировки и поверки счетчиков на торец диска наносят метки различной длинны. Наличие всех этих факторов создает значительные трудности при автоматическом определении погрешностей счетчиков.

Недостатком прототипа является зависимость качества выдаваемого сигнала от изменения освещения диска и, как следствие, его повторная настройка.

Целью создания полезной модели является обеспечение срабатывания устройства только на протяженных метках длиной не менее 1 см и исключение влияния освещенности диска на работу устройства.

Указанная цель достигается тем, что в заявляемое фотосчитывающее устройство введен блок для работы с индукционными счетчиками, в котором в качестве источника света или излучателя, применены два инфракрасных светодиода, а в качестве приемников - два инфракрасных фототранзистора, которые располагаются относительно диска так, что их оптические оси пересекаются на торце диска счетчика, при этом они образуют пары: излучатель-приемник, расположенные симметрично относительно оси, проходящей через центр диска, а расстояние между параллельными оптическими осями излучателей равно минимальной длине метки, которую устройство фиксирует. Минимальная длина метки, которую устройство фиксирует, должна быть не менее 1 см. Блок обработки сигнала, входящий в блок для работы с индукционными счетчиками, содержит последовательно соединенные сумматор сигналов, устройство с регулируемым порогом срабатывания, потенциометр и индикаторный светодиод.

Для обеспечения универсальности в фотосчитывающее устройство также дополнительно введен блок для работы с электронными счетчиками, в который входят фототранзистор видимого диапазона, предназначенный для контроля частоты сигналов на оптическом выходном устройстве электронных счетчиков и блок обработки этих сигналов.

Для переключения режимов работы блоков введен переключатель, расположенный на корпусе фотосчитывающего устройства.

Общими с прототипом признаками являются: наличие излучателя, приемника, блока обработки сигналов.

Отличие заключается в введении блоков для работы с индукционными и электронными счетчиками и переключателя для регулирования режимов их работы, а также в количестве используемых излучателей, приемников и их расположении относительно диска счетчика. Поскольку светодиоды и фототранзисторы, из которых состоят излучатели и приемники, введенные в блок для работы с индукционными счетчиками, инфракрасные, это позволило исключить влияние освещенности на работу фотосчитывающего устройства. А взаимное расположение пар излучатель-приемник обеспечивает возможность настройки устройства таким образом, что выходной импульс формируется только на протяженных метках. Блок обработки сигналов состоит из последовательно соединенных сумматора, осуществляющего удвоение сигнала, устройства с регулируемым порогом срабатывания, формирующего выходной сигнал передаваемый далее на приборы, индикаторного светодиода, предназначенного для индикации рабочего состояния и потенциометра.

Наличие фототранзистора видимого диапазона в блоке для работы с электронными счетчиками позволяет устройству, работать с электронными счетчиками электрической энергии. В режиме работы с электронными счетчиками в блоке обработки сигналов производится преобразование пульсирующего оптического сигнала светодиодов электронных счетчиков в импульсный электрический сигнал.

Переключение между режимами работы (работа с электронными счетчиками / работа с индукционными счетчиками) осуществляется переключателем, который расположен на корпусе фотосчитывающего устройства.

На фиг.1 изображена структурная схема заявляемой полезной модели.

Заявляемое фотосчитывающее устройство содержит блок для работы с индукционными счетчиками 1, который предназначен для контроля скорости вращения дисков индукционных счетчиков. Блок для работы с электронными счетчиками 2, предназначенный для контроля частоты включения светодиодов оптических выходов электронных счетчиков. Блок 1 включает два инфракрасных излучателя (светодиода) И1 и И2, два приемника (фототранзистора) инфракрасного излучения П1 и П2, и блок обработки сигналов 3. Блок обработки сигналов 3, на вход которого подаются выходные сигналы приемников П1 и П2, содержит сумматор, потенциометр, устройство с регулируемым порогом срабатывания, индикаторный светодиод и кабель с разъемом.

Излучатель И1 и приемник П1 расположены относительно диска так, что их оптические оси пересекаются на торце диска счетчика. Вторая пара: излучатель И2 и приемник П2 расположена симметрично первой паре, относительно оси проходящей через центр диска. Расстояние между параллельными оптическими осями излучателей И1 и И2 равно минимальной длине метки, которую устройство фиксирует, например 1 см.

Блок 2 содержит приемник П3 (фототранзистор) видимого диапазона, предназначенный для контроля частоты сигналов на оптическом выходном устройстве электронных счетчиков и блок обработки сигналов 4, на вход которого подается выходной сигнал приемника П3.

Переключение между режимами работы (работа с электронными счетчиками / работа с индукционными счетчиками) осуществляется

переключателем 5, который расположен на корпусе фотосчитывающего устройства.

Устройство работает следующим образом.

При поверке индукционных счетчиков переключателем 5 включаем в работу блок 1. При прохождении меткой зоны чувствительности пары И1-П1 на вход блока 3 подается сигнал от приемника П1. При длине метки 1 см и более, метка, не выходя из зоны чувствительности первой пары И1-П1, попадает в зону чувствительности второй пары И2-П2. В этом случае на вход блока 3 подаются сигналы от П1 и П2. В блоке 3 выходные сигналы приемников суммируются сумматором, что приводит к удвоению уровня сигнала. Устройство с регулируемым порогом срабатывания блока 3 формирует выходной сигнал, который передается далее на приборы для вычисления погрешности испытуемого счетчика по кабелю.

При длине метки менее 1 см она не фиксируется одновременно обеими парами. Соответственно сигнал поступает только из одного приемника (П1 или П2). Это приводит к тому, что уровень суммарного сигнала в блоке 3 не увеличивается и выходной сигнал не формируется. Это позволяет селективно реагировать на метки дисков индукционных счетчиков, регулируя порог срабатывания потенциометром блока 3. Оператор, с помощью потенциометра, устанавливает порог срабатывания таким образом, чтобы был обеспечен один выходной импульс за один оборот диска счетчика. Сигнал с выхода блока 3 поступает на индикаторный светодиод этого же блока, который предназначен для индикации его рабочего состояния.

При поверке электронных счетчиков переключателем 5 включаем в работу блок 2. От приемника П3 в блок обработки сигналов 4 поступает пульсирующий оптический сигнал светодиодов электронных счетчиков и производится преобразование его в импульсный электрический сигнал. Выходной сигнал блока 2 по кабелю далее подается на приборы для вычисления погрешности испытуемого электронного счетчика.

Возможность осуществления полезной модели подтверждается тем, что все элементы конструкции могут быть изготовлены в условиях серийного производства на имеющемся оборудовании из покупных комплектующих. Например: чип конденсаторы, чип резисторы для блоков 3 и 4 производятся фирмой PHYCOMP, микросхемы LM211 ф. ST Microelectronics, светодиоды и фототранзисторы ф. Kingbright.

Компактность конструкции фотосчитывающего устройства позволяет применять его, как на поверочных установках, так и при поверке счетчиков на местах их эксплуатации, а отсутствие жестких требований к качеству поверхности диска и количеству меток позволяет применять устройство при поверке любых индукционных, а также и электронных счетчиков электрической энергии.

Литература

1. Фотосчитывающее устройство УФС-И ф. «МАРСЭНЕРГО» (www.mars-energo.ru/ufs.htm)

2. Патент РФ №2010161 «Фотоэлектрический преобразователь для определения метки на диске индукционного счетчика» пр. 07.12.92; Оранский Л.Г, Кокарев А.С. МКИ G 01 D 5/30

3. пат. США №4636637 «Способ и устройство для определения количества оборотов счетчика», опубл. 13.01.87. МКИ G 01 D 5/34

1. Фотосчитывающее устройство, состоящее из излучателя и приемника, выход которого соединен с блоком обработки сигналов, отличающееся тем, что в блок для работы с индукционными счетчиками электрической энергии, в качестве источника света введены два инфракрасных светодиода, а в качестве приемников два инфракрасных фототранзистора, располагающиеся относительно диска так, что их оптические оси пересекаются на торце диска счетчика, при этом светодиоды и фототранзисторы образуют пары излучатель-приемник, расположенные симметрично относительно оси, проходящей через центр диска, расстояние между параллельными оптическими осями излучателей равно минимальной длине метки, которую устройство фиксирует, а также дополнительно введены блок для работы с электронными счетчиками электрической энергии, в который входят фототранзистор видимого диапазона, предназначенный для контроля частоты сигналов на оптическом выходном устройстве электронных счетчиков, блок обработки этих сигналов и переключатель режимов работы, расположенный на корпусе фотосчитывающего устройства.

2. Фотосчитывающее устройство по п.1, отличающееся тем, что минимальная длина метки, которую устройство фиксирует, должна быть не менее 1 см.

3. Фотосчитывающее устройство по п.1, отличающееся тем, что блок обработки сигналов, входящий в блок для работы с индукционными счетчиками, содержит последовательно соединенные сумматор сигналов, осуществляющий удвоение сигнала, устройство с регулируемым порогом срабатывания, формирующее выходной сигнал, передаваемый далее на приборы, индикаторный светодиод, предназначенный для индикации рабочего состояния и потенциометр.