ФОТОСЧИТЫВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Заявляемая полезная модель относится к области электротехники. Фотосчитывающее устройство применяется для сканирования меток дисков индукционных счетчиков электрической энергии, а также для контроля частоты сигналов на оптических и электронных испытательных выходах электронных счетчиков электрической энергии.
Из анализа уровня техники известно, что в качестве оптических испытательных выходов в счетчиках применяют светодиоды. В качестве электронных испытательных выходов применяют транзисторы, тиристоры или реле. Погрешность, являющаяся основной характеристикой счетчиков, определяют по частоте вращения дисков индукционных счетчиков или по частоте сигналов на оптических и электронных испытательных выходах электронных счетчиков. В настоящее время для сканирования меток дисков индукционных счетчиков применяются фотосчитывающие устройства, которые запоминают среднюю освещенность вращающегося диска счетчика и регистрируют уменьшение освещенности при прохождении перед фотоприемником метки диска [1]. Для контроля погрешностей электронных счетчиков разных по электронным испытательным выходам в настоящее время применяют устройства, содержащие импульсные входы с регулируемым порогом срабатывания [2]. Так же известен способ и устройство [3] для определения количества оборотов диска индукционного счетчика, содержащее источник света, луч от которого падает на вращающийся диск счетчика, фотоприемник, воспринимающий отраженный луч и вырабатывающий электрический импульс при прохождении метки и неровностей диска. Выход фотоприемника связан со схемой компенсации, содержащей счетчик импульсов. Предварительное состояние счетчика импульсов, соответствует порогу срабатывания устройства, устанавливается при участии оператора путем подсчета количества электрических импульсов за один оборот диска. После прохождения заданного количества электрических импульсов вырабатывается одиночный сигнал, соответствующий одному обороту диска и счетчик импульсов устанавливается в исходное состояние.
К недостаткам устройств [1], [2], [3] относится то, что они требуют предварительной настройки оператором уровня порога срабатывания, что заметно увеличивает затраты труда и времени при использовании устройств в крупносерийном или массовом производстве счетчиков.
Ближайшим из аналогов - прототипом является фотосчитывающее устройство [4]. Устройство содержит блок для работы с индукционными счетчиками, который предназначен для контроля скорости вращения дисков индукционных счетчиков, блок для работы с электронными счетчиками, предназначенный для контроля частоты включения светодиодов оптических выходов электронных счетчиков. Блок, предназначенный для работы с индукционными счетчиками, включает два инфракрасных излучателя (светодиода), два приемника (фототранзистора) инфракрасного излучения, и блок обработки сигналов. Блок обработки сигналов, на вход которого подаются выходные сигналы приемников, содержит сумматор, потенциометр, устройство с регулируемым порогом срабатывания. На дисках индукционных счетчиков при их изготовлении формируют технологические скосы торца. Для регулировки и поверки счетчиков на торцы дисков наносят метки различной длины. Кроме того, могут иметь место дефекты в виде неровностей на торцах дисков. Наличие всех этих факторов приводит к необходимости настройки уровня порога срабатывания. Электронные испытательные выходы счетчиков, выполненные на транзисторах или тиристорах, имеют существенно разные уровни выходных сигналов, соответствующие состоянию «замкнуто» и «разомкнуто».
Недостатком прототипа является необходимость выполнения ручной настройки оператором порога срабатывания при подготовке к определению погрешности поверяемого индукционного счетчика. Возможность поверки счетчиков по электронным испытательным выходам прототипом не обеспечивается.
Целью создания полезной модели является обеспечение автоматизации установки порога срабатывания фотосчитывающего устройства при определении погрешностей индукционных счетчиков по меткам, длиной не менее 1 см, нанесенным на диск, а также, при определении погрешностей электронных счетчиков при контроле частоты выходного сигнала, по оптическим и электронным испытательным выходам.
В заявляемом устройстве для работы с индукционными счетчиками в качестве источника света или излучателя применены два инфракрасных светодиода, а в качестве приемников - два инфракрасных фототранзистора. Они располагаются относительно диска так, что их оптические оси пересекаются на торце диска счетчика, при этом пары излучатель-приемник расположены симметрично относительно оси, проходящей через центр диска. Расстояние между параллельными оптическими осями излучателей равно минимальной длине метки, равной 1 см, которую устройство фиксирует. Выходные сигналы фототранзисторов подаются на сумматор. Блок назван - блок контроля дисков индукционных счетчиков. Для работы с оптическими испытательными выходами электронных счетчиков сформирован блок контроля оптических испытательных выходов электронных счетчиков, в котором используется приемник (фототранзистор) видимого диапазона и усилитель, формирующий электрический импульс, усиливая и преобразуя сигнал приемника. Для работы с электронными испытательными выходами электронных счетчиков введен блок электронного входа. Для измерений уровней сигналов и последующей обработки результатов измерений создан блок, в который входит микропроцессор, содержащий аналогово-цифровой преобразователь, далее АЦП. Переключение режимов работы осуществляется переключателем. Для подачи команды блоку измерения и обработки на выполнение операции подготовки к работе установлена кнопка.
Общими с прототипом признаками являются: наличие излучателей, приемников, сумматора, переключателя режимов работы фотосчитывающего устройства.
Отличительные признаки устройства. Введен блок электронного входа, блок контроля оптических испытательных выходов электронных счетчиков, а также блок измерений и обработки с микропроцессором, содержащим АЦП. Выход сумматора подключен к входам АЦП, что обеспечивает возможность автоматической подстройки порога срабатывания фотосчитывающего устройства по программе, записанной в энергонезависимую память микропроцессора. Для подачи команды блоку измерения и обработки на выполнение операции подготовки к работе установлена кнопка.
На фиг.1 изображена структурная схема заявляемой полезной модели.
Заявляемое фотосчитывающее устройство содержит блок контроля дисков индукционных счетчиков 1, который предназначен для контроля скорости вращения дисков индукционных счетчиков, а также блок контроля оптических испытательных выходов электронных счетчиков 2.
Блок контроля дисков индукционных счетчиков 1 включает два инфракрасных излучателя И1 и И2, два приемника инфракрасного излучения П1 и П2, и сумматор Σ сигналов, поступающих с приемников П1 и П2.
Блок контроля оптических испытательных выходов электронных счетчиков 2 содержит приемник ПЗ видимого диапазона, предназначенный для фиксирования сигналов на оптических испытательных выходных устройствах электронных счетчиков и усилитель У, на вход которого подается выходной сигнал приемника ПЗ.
Блок измерений и обработки 3 предназначен для измерений выходных сигналов входных узлов, управления настройкой порога срабатывания устройства, обработки сигналов и формирования выходного сигнала. В блок входит микропроцессор, содержащий АЦП. Блок 3, по результатам измерений выходных сигналов входных узлов, путем обработки результатов измерений, автоматически по программе, записанной в энергонезависимую память, осуществляет настройку уровня порога чувствительности и формирование выходного сигнала устройства.
Переключение режимов работы: работа с оптическими испытательными выходами электронных счетчиков, или работа с электронными испытательными выходами электронных счетчиков, или работа с индукционными счетчиками, осуществляется переключателем 4. Кнопка 5 предназначена для подачи команды блоку 3 на выполнение операции подготовки к работе.
Блок электронных входов 6 является узлом, обеспечивающим питание пассивных электронных испытательных выходов счетчиков и обеспечивающим соединение этих выходов с входом АЦП. Блок контроля дисков индукционных счетчиков 1, блок контроля оптических испытательных выходов электронных счетчиков 2 и блок электронных входов 6 являются входными узлами устройства.
Устройство работает следующим образом.
При подготовке к работе переключателем 4 микропроцессору блока 3 подают команду на контроль выходных сигналов соответствующего входного узла 1, или 2, или 6. На этом этапе производится измерение выходного сигнала контролируемого входного узла и выявление двух максимальных значений, отличающихся друг от друга на величину, не превышающую заданное значение. В промежутке времени, соответствующем промежутку между выявленными двумя максимальными значениями, фиксируется минимальное значение выходного сигнала контролируемого входного узла. Далее микропроцессор по зафиксированным максимальным и минимальным значениям в соответствии с программой, записанной в энергонезависимую память, вычисляет порог срабатывания устройства. На этом подготовка к работе заканчивается.
Далее в случае, если выходной сигнал входного узла превышает вычисленный порог срабатывания, микропроцессор формирует на выходе логический сигнал одного уровня, в случае, если сигнал менее порога срабатывания - логический сигнал другого уровня. Выходной сигнал микропроцессора, являющийся выходным сигналом устройства, подается на устройства, позволяющие вычислить погрешность поверяемого счетчика.
При смене поверяемого счетчика или изменении условий поверки, приводящем к некорректной работе устройства, необходимо вновь произвести подготовку к работе, заключающуюся в определении порога срабатывания устройства. Команда на выполнение этой операции дается нажатием кнопки 5. При применении заявляемого устройства в составе автоматизированных установок для поверки счетчиков, команда на проведение подготовки может быть дана внешним управляющим устройством, например, персональным компьютером.
Таким образом, заявляемое устройство обеспечивает автоматизацию установки порога срабатывания фотосчитывающего устройства при определении погрешностей индукционных счетчиков по меткам длиной не менее 1 см, нанесенным на диск, а также при определении погрешностей электронных счетчиков при контроле частоты выходного сигнала по оптическим и электронным испытательным выходам.
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 1, 2, 3 и 5 производятся фирмой PHYCOMP, микросхемы LM211 ф. ST Microelectronics и MSP430F14S ф. Texas Instruments, светодиоды и фототранзисторы ф. Kingbright, 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.
7 Использованная информация:
1. Фотосчитывающее устройство ФСУ ф. «Дельта - ВХ» (www.delta-bx.com.ua/fsu.htm)
2. Мобильная малогабаритная установка групповой автоматической поверки электросчетчиков. Руководство по эксплуатации (http://www.energomera.ru/documentations/cu6804m re.pdf)
3. пат. США №4636637 «Способ и устройство для определения количества оборотов счетчика», оп.13.01.87, МПК G01D 5/34
4. Патент РФ на полезную модель №61864, пр. 02.11.2006, МПК G01D 5/30.