Портативный прибор для проверки счетчиков электрической энергии

Портативный прибор для проверки счетчиков электрической энергии относится к области измерительной техники, в частности к измерению электрической энергии, параметров электрической сети и может применяться для проверки счетчиков электрической энергии.

Устройство содержит блоки трансформаторов тока и делителей напряжения, АЦП, микроконтроллер, энергонезависимую память, дисплей, клавиатуру, импульсный блок питания, вход для импульсных сигналов от проверяемых счетчиков для измерения их погрешности, а также выход для обмена с ПЭВМ.

Для обеспечения питания устройства от напряжения контролируемой сети, вводят выпрямитель напряжения. При этом три входа выпрямителя напряжения соединены с тремя входами делителей напряжения, а два выхода выпрямителя напряжения соединены с двумя выводами переключателя «Сеть/Uконтролируемое напряжение» («Сеть/Uк.»). Два других вывода переключателя «Сеть/Uк.» соединены с входом питания «˜Сеть», а два общих вывода переключателя «Сеть/Uк.» соединены с двумя входами импульсного блока питания. С целью упрощения схемы, АЦП применен шестиканальный, три входа которого соединены с тремя выходами блоков трансформаторов тока, а другие три входа АЦП соединены с тремя выходами делителей напряжения. При этом выход АЦП соединен с входом микроконтроллера, который имеет встроенные блоки памяти программ и данных. На второй вход микроконтроллера подаются импульсные сигналы от проверяемых счетчиков электроэнергии. Третий вход микроконтроллера соединен с клавиатурой. Первый выход микроконтроллера соединен с дисплеем, второй выход микроконтроллера соединен с энергонезависимой памятью, а третий выход микроконтроллера соединен с адаптером интерфейса RS-232 для связи с ПЭВМ.

Заявляемая полезная модель относится к области измерительной техники, в частности к измерению электрической энергии, параметров электрической сети и может использоваться для проверки счетчиков электрической энергии.

Известен переносной эталонный электронный трехфазный портативный счетчик ЦЭ6806П, выпускаемый ОАО «Концерн «Энергомера» [1], предназначенный для проверки счетчиков электрической энергии. Счетчик содержит трансформаторы тока и напряжения для масштабирования входных сигналов тока и напряжения, широтно-импульсный и амплитудно-импульсный модуляторы, генератор пилообразного напряжения, преобразователь тока в частоту, микроконтроллер, индикатор, клавиатуру и вход для импульсных сигналов от проверяемых счетчиков электроэнергии для оценки их погрешности измерения.

Недостатком счетчика является сложность схемы, отсутствие возможности сохранения результатов измерений, отсутствие выхода для обмена с персональной электронной вычислительной машиной (ПЭВМ), а также, большие габаритные размеры и масса счетчика.

Также известен переносной эталонный трехфазный многофункциональный счетчик ЦЭ6815, выпускаемый ОАО «Концерн «Энергомера» [2], предназначенный для проверки счетчиков электрической энергии и для контроля режима измерительной цепи, который и является прототипом к заявляемому устройству. Счетчик содержит блок трансформаторов тока и делителей напряжения для масштабирования входных сигналов тока и напряжения, коммутатор входных сигналов напряжения и тока, аналого-цифровые преобразователи (АЦП) напряжения и тока, цифровой сигнальный процессор (ЦСП), микроконтроллер, блоки памяти программ и данных, энергонезависимую память, регистры данных,

графический дисплей, клавиатуру, импульсный блок питания, вход для импульсных сигналов от проверяемых счетчиков электроэнергии для оценки их погрешности измерения, а также выход для обмена с ПЭВМ.

При этом три выхода блоков трансформаторов тока соединены с тремя входами коммутатора входных сигналов напряжения и тока, а три выхода делителей напряжения соединены с другими тремя входами коммутатора входных сигналов напряжения и тока, первый выход которого соединен с входом первого АЦП, а второй выход соединен с входом второго АЦП. Выходы АЦП соединены с входами ЦСП.

Недостатком счетчика является сложность схемы, отсутствие возможности питания счетчика от контролируемой сети, а также большие габаритные размеры и масса счетчика.

Целью заявляемого устройства является, обеспечение возможности питания устройства от напряжения контролируемой сети, снижение потребляемой мощности, массы и габаритных размеров, за счет упрощения схемы устройства.

Общие признаки полезной модели с прототипом: наличие блоков трансформаторов тока и делителей напряжения, АЦП, микроконтроллера, энергонезависимой памяти, дисплея, клавиатуры, импульсного блока питания, входа для импульсных сигналов от проверяемых счетчиков для измерения их погрешности, а также выход для обмена с ПЭВМ.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее общеизвестные признаки, вводят выпрямитель напряжения, позволяющий обеспечить питание устройства от напряжения контролируемой сети. Для этого три входа выпрямителя напряжения соединены с тремя входами делителей напряжения, а два выхода выпрямителя напряжения соединены с двумя выводами переключателя «Сеть/Uконтролируемое напряжение» («Сеть/UK.»). Два других вывода переключателя «Сеть/Uк.» соединены с входом питания «˜Сеть», а два общих вывода переключателя «Сеть/Uк.» соединены с двумя входами импульсного блока питания. АЦП применен

шестиканальный, три входа которого соединены с тремя выходами блоков трансформаторов тока, а другие три входа АЦП соединены с тремя выходами делителей напряжения. При этом выход АЦП соединен с входом микроконтроллера, который имеет встроенные блоки памяти программ и данных. На второй вход микроконтроллера подаются импульсные сигналы от проверяемых счетчиков электроэнергии. Третий вход микроконтроллера соединен с клавиатурой. Первый выход микроконтроллера соединен с дисплеем, второй выход микроконтроллера соединен с энергонезависимой памятью, а третий выход микроконтроллера соединен с адаптером интерфейса RS-232 для связи с ПЭВМ.

Кроме этого, вместо блоков трансформаторов тока могут использоваться токоизмерительные клещи для измерения тока без разрыва токовой цепи.

На фиг.1 изображена структурная схема заявляемого устройства. Устройство содержит выпрямитель напряжения 1, три входа которого соединены с тремя входами напряжения U1, U2, U3, а два выхода выпрямителя напряжения 1 соединены с двумя выводами переключателя «Сеть/Uк.», два других вывода которого соединены с входом питания «˜Сеть», а два общих вывода переключателя «Сеть/Uк.» соединены с двумя входами импульсного блока питания 2. При этом выходы трех блоков трансформаторов тока 3, 4, 5 и трех делителей напряжения 6, 7, 8 подключены к шести входам АЦП 9, а выход АЦП 9 соединен с первым входом микроконтроллера 10, на второй вход которого подаются импульсные сигналы от проверяемых счетчиков электроэнергии, а третий вход микроконтроллера 10 соединен с клавиатурой 11, первый выход микроконтроллера 10 соединен с дисплеем 12, второй выход микроконтроллера 10 соединен с энергонезависимой памятью 13, а третий выход микроконтроллера 10 соединен с адаптером интерфейса RS-232 14 для связи с ПЭВМ.

Устройство работает следующим образом. Входные сигналы тока 11, 12, 13 преобразуются в блоках трансформаторов тока 3-5 к уровню 0,5 В и поступают на три входа АЦП 9. Входные сигналы напряжения U1, U2, U3 преобразуются в делителях напряжения 6-8 к уровню 0,5 В и поступают на другие три входа АЦП 9. АЦП 9 с определенной частотой выполняет преобразование аналогового сигнала в цифровой. После выполнения каждого преобразования аналогового сигнала в цифровой, АЦП 9 передает в микроконтроллер 10 коды мгновенных значений сигналов напряжения и тока. По считанным кодам микроконтроллер 10 выполняет в реальном времени математические расчеты для определения электрической энергии и других параметров сети, по частоте импульсных сигналов, поступающих от проверяемых счетчиков электроэнергии, микроконтроллер 10 определяет количество учтенной счетчиком энергии и, сравнивая ее с рассчитанной микроконтроллером 10 энергией, определяет погрешность измерения счетчика. Значения погрешности и других измеренных параметров микроконтроллер 10 выводит для индикации на дисплей 12, а также сохраняет их в энергонезависимой памяти 13. Управление устройством производится с помощью клавиатуры 11. Питание всех блоков устройства обеспечивается от импульсного блока питания 2, напряжение на который при помощи переключателя «Сеть/Uк.» может подаваться от контролируемых напряжений U1, U2, U3 через выпрямитель напряжения 1 или от питающей сети.

Кроме этого, микроконтроллер 10 через адаптер интерфейса RS-232 14, может обмениваться информацией с ПЭВМ для передачи сохраненных в энергонезависимой памяти 13 значений измеренных параметров.

Программа работы микроконтроллера 10 находится в памяти программ, которая встроена в микроконтроллер 10.

Достижение технического результата осуществляется за счет того, что применение выпрямителя напряжения обеспечивает возможность питания устройства от контролируемой сети, применение шестиканального АЦП

позволяет упростить схему устройства за счет исключения коммутатора сигналов напряжения и тока, применение микроконтроллера со встроенной памятью программ и данных, позволяет исключить ЦСП, блоки памяти программ, данных и регистры данных. В целом, упрощение схемы позволяет снизить потребляемую мощность, уменьшить габариты и массу устройства.

Практическая реализации устройства может быть осуществлена на диодах 1N4007 компании «Vishay Semiconductors», из которых выполнен выпрямитель, шестиканальном сигма-дельта аналого-цифровом преобразователе CS5451A производства компании «Cirrus Logic» и микроконтроллере MSP430F149 производства компании «Texas Instruments».

Источники информации.

1. Счетчик ЦЭ6806П, ТУ 4228-002-04697185-94, Каталог ОАО «Концерн Энергомера», 2001 г., с.81, www.energomera.ru

2. Счетчик ЦЭ6815, ТУ4381-022-46146329-98, Каталог ОАО «Концерн Энергомера», 2001 г., с.83, www.energomera.ru

1. Портативный прибор для проверки счетчиков электрической энергии, содержащий блок трансформаторов тока и делителей напряжения, аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллер, энергонезависимую память, дисплей, клавиатуру, импульсный блок питания, вход для импульсных сигналов от проверяемых счетчиков для измерения погрешности, а также выход для обмена с ПЭВМ, отличающийся тем, что введен выпрямитель напряжения, три входа которого соединены с тремя входами делителей напряжения, а два выхода выпрямителя напряжения соединены с двумя выводами переключателя «Сеть/Uконтролируемое напряжение», два других вывода которого соединены с входом питания «˜Сеть», а два общих вывода переключателя «Сеть/Uконтролируемое напряжение» соединены с двумя входами импульсного блока питания, при этом применен шестиканальный аналого-цифровой преобразователь, к шести входам которого подключены выходы трех блоков трансформаторов тока и трех делителей напряжения, а выход аналого-цифрового преобразователя соединен с первым входом микроконтроллера, содержащего встроенные блоки памяти программ и данных, на второй вход которого подаются импульсные сигналы от проверяемых счетчиков электроэнергии, а третий вход микроконтроллера соединен с клавиатурой, первый выход микроконтроллера соединен с дисплеем, второй выход микроконтроллера соединен с энергонезависимой памятью, а третий выход микроконтроллера соединен с адаптером интерфейса RS-232 для связи с ПЭВМ.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вместо блоков трансформаторов тока могут использоваться токоизмерительные клещи.