Счетчики электроэнергии

Счетчики электроэнергии

На этой странице не будет рассмотрен принцип действия счетчиков электроэнергии и не будет советов как их остановить с целью воровства электроэнергии. Мы рассмотрим особенности работы счетчиков электроэнергии в России при подключении после счетчика сетевых фотоэлектрических инверторов, работающих от солнечных батарей.

Как оказалось, подавляющее большинство счетчиков, применяемых в России, – однофазных и трехфазных, – считают активную энергию, проходящую через счетчик, по модулю, то есть без учета направления движения энергии. Исключение составляют только так называемые двунаправленные счетчики, которые могут вести раздельный учет по потребленной и переданной в сеть электроэнергии. Ни один из электронных счетчиков не имеет возможности вычитать переданную в сеть электроэнергию из потребленной.

До 2015 года выпускалась всего одна модель счетчика, которая может “минусовать” переданную в сеть электроэнергию из потребленной – это индукционный счетчик СО-505 с индексом 20 (без обратного стопора). Он пользуется заслуженной популярностью у солнечных энергетиков, так как позволяет “скручивать” счетчик за счет передачи излишков энергии от солнечных батарей в сеть. Однако и он имеет существенный недостаток – индукционный счетчик не может быть многотарифным, поэтому владельцам солнечных батарей приходится выбирать – или ставить многотарифный электронный счетчик, или “старый” однотарифный индукционный счетчик с возможностью обратного вращения. С 2015 года их выпуск прекращен, поэтому установка их на новых объектах и при замене запрещена по российскому законодательству (можно устанавливать только счетчики, которые имеют действующий сертификат, а снятые с производства счетчики такого сертификата не имеют).

Далеко не любой многотарифный электронный счетчик можно без проблем использовать вместе с солнечными батареями. Счетчик обязательно должен быть двунаправленным, чтобы не плюсовать отданную электроэнергию к потребленной. На настоящее время двунаправленных однофазных счетчиков фактически на рынке нет, хотя в 2015-2016 годах некоторые производители заявили об их появлении в ассортименте. Пока в продаже их нет и в списке разрешенных для использования электрическими сетями их тоже нет, – производители связывают задержки именно со сложностями и длительностью сертификации.

Есть двунаправленные трехфазные счетчики. Некоторые их модели приведены здесь. Это так называемые “4-квадрантные счетчики”, которые могут вести раздельный учет активной и реактивной энергии с учетом направления передачи энергии (потребление или генерация). Для владельцев сетевых фотоэлектрических инверторов это является половинчатым решением, которое позволяет не платить сетям за отданную им солнечную электроэнергию.

Во всех остальных случаях за отданную в сеть электроэнергию придется заплатить, так как счетчики считают активную энергию по модулю без учета направления передачи энергии. Или использовать контроллер WATTrouter для того, чтобы самому полностью использовать всю генерируемую солнечными батареями энергию и не “попасть на деньги” при отдаче излишков электроэнергии в сеть.

Что с законодательством и порядком подключения солнечных батарей к сетям?

В этом отношении пока в России совсем “кисло”. В соответствии с договором подключения к сетям физические лица не имеют права подключать генерирующие мощности.

О продаже излишков солнечной электроэнергии в сеть речи вообще не идет – юридически это предпринимательская деятельность, и для ее ведения нужно зарегистрироваться в налоговом органе как индивидуальный предприниматель или коммерческая организация. Со всеми вытекающими из этого последствиями – сдача отчетности, оплата налогов и т.д. и т.п. Естественно, никакой здравомыслящий человек из-за копеек, которые может быть дадут за отданную в сеть электроэнергию местные энергосети, на это не пойдет. Итак,

1. Раздельно могут считать только двунаправленные счетчики. Обычно они 3-фазные, с учетом реактивной составляющей и встроенными фишками, которые обычному смертному не нужны. Но на сегодняшний день это наиболее дешевый способ не “попасть на деньги” при отдаче энергии в сеть.
2. По существующему законодательству частные лица не могут продавать электроэнергию сетям, поэтому лучший вариант (без применения дополнительных устройств) – это просто подарить излишки сетям. Это возможно только при использовании двунаправленных счетчиков.
3. Все однонаправленные счетчики считают по модулю, т. е. плюсуют отданное к потребленному. Это не техническая проблема, они специально запрограммированы таким образом “для исключения воровства электроэнергии при ошибочной фазировке подключения” счетчиков. Просить производителей перепрограммировать счетчики бесполезно, т. к. данная операция незаконна.
4. Известные модели двунаправленных счетчиков приведены здесь.
5. Варианты исключения отдачи электроэнергии в сеть приведены здесь.
6. Если энергия в сеть не отдается, то местные энергосети в принципе не против подключения СБ к сети. Примеры ответов от сетей здесь.

Как решается вопрос подключения к сетям солнечных батарей, принадлежащих частным лицам, в других странах?

Почти во всех развитых странах владельцам солнечных батарей разрешено отдавать энергию от солнечных батарей в сеть. До недавнего времени в Европе и некоторых азиатских странах даже действовал специальный повышенных тариф на солнечную электроэнергию – т.е. владельцам солнечных батарей платили за отданную электроэнергию больше, чем за они платили потребленную энергию. Такие тарифы действовали в Европе на протяжении более, чем 10 лет, что привело к мощному скачку масштабов применения солнечных батарей в странах, где такие тарифы действовали.

В последнее время эти повышенные тарифы постепенно отменяются, так как задача поддержки фотоэлектрических станций практически решена: стоимость солнечных батарей снизилась раз в 10 за последние 20 лет, силовая электроника шагнула далеко вперед и стоимость ее также снизилась.

В США можно отдавать излишки электроэнергии от СБ в сеть по розничной цене, т.е. фактически “хранить” эти излишки в сети. Это называется “net metering”, есть разрешенные к использованию модели счетчиков, которые считают в обе стороны.

Для России net metering был бы идеальным вариантом. У нас есть сертифицированные двунаправленные счетчики, которые могут отдельно считать потребление и генерацию. Осталось дело за малым – предусмотреть в договоре на поставку электроэнергии возможность учитывать во взаиморасчетах количество отданной в сеть электроэнергии. К сожалению, пока до этого очень далеко, и работающие параллельно с сетью солнечные батареи нужно снабжать контроллером WATTRouter.

Описание и принцип работы индукционного (механического) однофазного «старого» электросчетчика.

В зазоре между обмотки напряжения 7 магнитопроводом 8 токовой обмотки 13 и магнитопроводом 10 расположен подвижной алюминиевый диск 17, на оси , на пружинящем подпятнике и опоре . Через ведущий червяк , укрепленный на оси, и зубчатые колеса, вращение диска передается к счетному механизму.
Для крепления счетного механизма к корпусу имеется отверстие. Токовая обмотка 13, включается последовательно в исследуемую цепь, состоит из небольшого числа витков, намотанных толстым проводом.
Обмотка напряжения 7, включена в цепь параллельно, состоит из большего числа витков, намотанных тонким проводом.
Когда к этой обмотке приложено переменное напряжение, а по токовой обмотке протекает ток, в магнитопроводах 8 и 10 появляются переменные магнитные потоки, замыкающиеся через диск. Переменные магнитные потоки, пронизывают диск, наводят в нем вихревые токи.
Эти токи, взаимодействуют с соответствующими потоками, генерируют вращающий момент, действующий на подвижный диск.
При помощи постоянного магнита 4, создается тормозной (противодействующий) момент.
Установившаяся скорость диска наступает при равенстве вращающего и тормозного моментов.
Число оборотов диска будет пропорционально израсходованной энергии или установившаяся равномерная скорость вращения будет пропорциональна мощности.
Трение в механизме индукционного электросчетчика приводит к появлению погрешностей в показаниях. Особенно велико влияние сил трения при малых токах нагрузках счетчика, (погрешность достигает 12 — 15%).
Для уменьшения влияния сил трения применяют специальное устройство, компенсатором трения. На рисунке это пластинка, перемещение которой, регулируют величину компенсационного момента. Этот момент пропорционален напряжению. При повышении напряжения, это момент может оказаться больше момента трения и появляется самоход назад, для устранения которого предусмотрено устройство в виде стальных крючка и пластинки (собачки).
Важным параметром электросчетчиков электрической энергии переменного тока является чувствительность. Порог, под которым понимают минимальную мощность, в процентах от номинальной, при которой диск начинает безостановочно вращаться. По ГОСТу, это значение для счетчиков всех классов точности должно быть не менее 0,5 — 1,5%. Однофазные индукционные счётчики преимущественно используются в квартирной электропроводке.

Устройство и принцип работы индукционного (механического) трехфазного счетчика электроэнергии.

Индукционный трех фазный электросчетчик работает по томуже принципу что и однофазный.
В индукционной системы подвижная часть (диск) вращается во время потребления электроэнергии. Диск вращается за счёт вихревых токов, наводимых в нём магнитным полем катушек счётчика, магнитное поле вихревых токов взаимодействует с магнитными полями катушек счётчика.
Один из трех элементов счетчика содержит два электромагнита; обмотка одного включена в сеть последовательно (токовая обмотка), другого – параллельно (обмотка напряжения). Между этими электромагнитами расположен вращающийся алюминиевый диск, его ось которого соединена со счетным механизмом счётчика, а также со вторым диском, на котором установлено еще два (на две фазы) элемента. Третий диск отсутствует, ради экономии. Протекающие по обмоткам электромагнитов токи создают магнитные потоки. Под действием которых у диска появляется вращающий момент. Чем больше расходуется электроэнергии, тем больший ток в контролируемой цепи и в токовой обмотке счётчика и тем больше момент и скорость вращения диска. Трёхфазные электросчетчики на напряжение 380 В применяются в основном для учёта электроэнергии на подстанциях, предприятиях и т. п.

Описание и принцип работы гибридного электромеханического электросчетчика.
Гибридный счетчики электроэнергии необходимо разделять на несколько разных узлов: схема счетчика, блок питания, корректирующие цепи и т. д. Блок питания преобразует переменное входное напряжение в низкое постоянное и обеспечивает питание электронных цепей счетчика. Схема счетчика измеряет ток, который потребляется нагрузкой, с помощью трансформатора тока (датчика), через который и протекает измеряемый ток. Другие блоки счетчика электроэнергии выполняют ряд различных функций: вывод показаний и управление через Ethernet, WiMax, Wi-Fi, ZeegBee сети, управление дисплеем, термокомпенсация счетчика, коррекция точности, и т. п.
Счетчик состоит из микросхемы обработки, трех трансформаторов тока, цепи питания, электромеханического счетного устройства и дополнительных цепей.
В качестве регистра электроэнергии используется простое электромеханическое отсчетное устройство, в котором применен двухфазный шаговый двигатель. Электропитание счетчика обеспечивает источник, построенный на токовом трансформаторе и двухполупериодном выпрямителе.

Устройство и принципы работы электронного (цифрового) счетчика электроэнергии.

До недавнего времени вопрос измерения электроэнергии, сводился к применению электромеханических счётчиков, принцип работы основан на подсчёте оборотов металлического диска, вращающегося в переменном магнитном поле, которое, создаётся двумя электромагнитами. Магнитный поток должен быть пропорционален току, текущему через нагрузку, а второго — напряжению. При этом скорость вращения диска пропорциональна мощности, а количество оборотов — потребляемой энергии.

Развитие микроэлектроники наметило переворот в области создания промышленных и бытовых систем учета, который, в первую очередь, связан с использованием систем управления на базе микроконтроллеров.

В цифровых системах учета достижим практически любой класс точности, при выборе соответствующей элементной базы и алгоритмов обработки информации. Отсутствие механических частей значительно повышает надёжность.

Обработка информации в цифровом виде позволяет одновременно подсчитывать как активную, так и реактивную составляющие мощности, это является важным, например, при учёте энергии в трёхфазных сетях.

Появляется возможность создания многотарифных электросчётчиков. При работе такого системе учета значение накопленной энергии записывается в буфер текущего тарифа. Выбор тарифа осуществляется автоматически. Например, “льготный” тариф может быть установлен на одно время, “пиковый” тариф — “штрафной” тариф, во второе, а в остальное время будет действовать “основной” тариф.

В простейшем случае цифровой системы учета, когда требуется лишь измерение импульсов, вывод информации на дисплей и защита при аварийных сбоях (как, фактически, цифрового аналога механических счётчиков), система может быть построена, на базе простейшего микроконтроллера.

Блок-схема такого счетчика электроэнергии представлена на рисунке. Сигналы, поступают через соответствующие трансформаторные датчики на входы микросхемы-преобразователя. С её выхода снимается частотный сигнал, поступающий на вход микроконтроллера. Микроконтроллер складывает количество пришедших импульсов, преобразовывая его для получения количества энергии в Вт·ч. По мере накопления каждой единицы, значение накопленной энергии выводится на монитор и записывается во FLASH-память. Если происходит сбой, исчезновение напряжения сети, информация о накопленной энергии сохраняется в памяти. После восстановления напряжения эта информация считывается микроконтроллером и выводится на индикатор, счёт продолжается с этой величины. Этот алгоритм потребовал менее 1 Кбайт памяти микроконтроллера. В качестве дисплея может использоваться простейший 6-. 8-разрядный 7-сегментный ЖКИ, управляемый контроллером.

В случае реализации многотарифного электросчетчика, устройство должно обеспечивать обмен информацией с внешним миром по последовательному интерфейсу. Интерфейс может использоваться для задания тарифов, включения и установки таймера времени, получения информации о накопленных значениях электроэнергии и так далее. . Блок-схема такого устройства, реализованного на микроконтроллере фирмы Motorola представлена на рисунке.

Рассмотрим алгоритм работы электросчётчика. Память энергонезависимого ОЗУ разбита на 13 банков, в каждом хранится информация о накопленной электроэнергии по четырём тарифам: общем, льготном, пиковом, штрафном. В первом банке учет производятся с момента начала эксплуатации электросчётчика, следующие 12 банков соответствуют накоплениям за 11 предыдущих и за текущий месяцы. Учет за текущий месяц записываются в соответствующий банк, таким образом, имеется возможность узнать, сколько было накоплено энергии за любой из 11 последних месяцев. Перед началом работы счётчика на заводе-изготовителе обнуляют содержимое банков памяти, и накопление начинается с нулевых значений.

Смена тарифов осуществляется по временным условиям: для каждого дня недели свое тарифное расписание, то есть времена начала основного и льготного тарифов — для пикового тарифа. 16 произвольных дней в году могут быть определены как праздничные, в эти дни работает тарифное расписание как для воскресенья.

В электросчётчике может быть установлен режим ограничения по количеству израсходованной за месяц энергии и по мощности. В тех режимах счётчик фиксирует количество электроэнергии, израсходованной выше лимита. При превышении установленного лимита электроэнергии производится или переход на накопление по штрафному тарифу, или отключение пользователя от энергосети. Штрафной тариф может быть установлен принудительно (по интерфейсу связи) в случае, например, задолженности.

При включении счётчика в сеть (например, после очередного пропадания напряжения в сети) фиксируется время и дата момента для возможности контроля. Также предусмотрена запись даты несанкционированного снятия крышки счетчика.

Через особый разъём к счётчику можно подключить ридер для считывания информации с индивидуальной электронной карточки о объеме энергии, оплаченном потребителем. При исчерпании лимита счётчик может отключить потребителя от электросети.

Счётчики

Что бы просмотреть весь текст вместе со схемами и картинками качайте архив. Методические материалы по теме «Счётчики».

Счётчики

Общие сведения

Счетчик — цифровое устройство, осуществляющее счет числа появлений на входе определенного логического уровня. В дальнейшем во всех случаях, когда это не оговаривается специально, будем полагать, что счетчик производит подсчет числа содержащихся во входном сигнале переходов с уровня лог. 0 к уровню лог. 1. При импульсном представлении логических переменных уровню лог. 1 соответствует импульс, и счетчик ведет счет поступающих на вход импульсов.

Числа в счетчике представляются определенными комбинациями состояний триггеров. При поступлении на вход очередного уровня лог. 1 в счетчике устанавливается новая комбинация состояний триггеров, соответствующая числу, на единицу большому предыдущего числа. Таким образом, счетчик представляет собой логическое устройство последовательностного типа, в котором новое состояние определяется предыдущим состоянием и значением логической переменной на входе.

Для представления чисел в счетчике могут использоваться двоичная или десятичная системы счисления. При использовании двоичной системы состояния триггеров и соответствующие им уровни на прямых выходах триггеров определяют цифры двоичных разрядов числа. Если для регистрации двоичного числа в счетчике используется n триггеров, то максимальное значение числа, до которого может вестись счет, N = 2 n — 1. Так, при n = 4: N = 15. На рис. 8.40 показаны вход и выходы счетчика (без раскрытия схемы счетчика), а в табл. 8.19 приведено состояние триггеров, соответствующее различному числу поступивших на вход импульсов.

При использовании десятичной системы счисления цифры разрядов десятичного числа в счетчике представляются в четырехразрядной двоичной форме, т. е. используется двоично-кодированная десятичная система счисления. Таким образом, для представления цифр каждого разряда десятичного числа требуется четыре триггера, и если число десятичных разрядов k, то число триггеров, необходимое для регистрации чисел в счетчике равно 4k, а максимальное значение чисел N = 10 k — 1. В табл. 8.20 показана последовательность состояний триггеров в двухразрядном десятичном счетчике, приведенном на рис. 8.41.

Наряду с суммирующими счетчиками, в которых в процессе счета каждое очередное число на одну единицу превышает предыдущее, используются и такие счетчики, в которых в процессе счета числа последовательно убывают (эти счетчики называются вычитающими). Находят применение счетчики, которые допускают в процессе работы автоматическое переключение (реверс) из режима суммирующего счетчика в режим вычитающего счетчика, и наоборот. Такие счетчики называют реверсивными. Хотя для построения счетчиков могут использоваться любые типы триггеров, на которых может быть организован счетный вход, в дальнейшем будем пользоваться только одним типом, JK-триггерами.

В суммирующем счетчике поступление на вход очередного уровня лог. 1 (очередного импульса) вызывает увеличение на одну единицу хранимого в счетчике числа. Таким образом, в счетчике устанавливается число, которое получается путем суммирования предыдущего значения с единицей. Это суммирование проводится по обычным правилам выполнения операций сложения в двоичной системе счисления.

Например, заметим, что в процессе такого суммирования имеют место следующие особенности:

1. если цифра некоторого разряда остается неизменной либо изменяется с 0 на 1, то при этом цифры более старших разрядов не изменяются;
2. если цифра некоторого разряда изменяется с 1 на 0, то происходит инвертирование цифры следующего за ним более старшего разряда.

Этот принцип использован при построении схемы счетчика, представленной на рис. 8.42,а. В построении схемы имеются следующие особенности:

1. входы J и K в каждом триггере объединены и на эти входы подан уровень лог. 1, таким образом, в каждом триггере синхронизирующий вход С является счетным входом триггера;
2. сигнал с прямого выхода триггера каждого разряда поступает на счетный вход С триггера следующего более старшего разряда, а на счетный вход триггера 1-го разряда Тг1 подаются входные просчитываемые импульсы.

Если на счетном входе С триггера действует импульс, то его положительным фронтом переключается ведущая часть триггера, на отрицательном фронте — ведомая его часть. Итак, при каждом изменении сигнала на счетном входе с уровня лог. 1 на уровень лог. 0 изменяется на противоположное состояние выхода триггера. Таким образом, на отрицательном фронте сигнала на выходе триггера происходит переключение следующего за ним триггера более старшего разряда. На рис. 42,б показана временная диаграмма работы данного счетчика.

Рассмотренная схема счетчика имеет следующие недостатки. Пусть первые k триггеров младших разрядов счетчика установлены в состояние лог. 1 и на вход счетчика поступает очередной импульс. При этом будет происходить процесс последовательного переключения триггеров. Если x — время переключения триггера, то относительно отрицательного фронта входного импульса первый триггер переключится с задержкой x, второй триггер переключается с задержкой x относительно отрицательного фронта сигнала на выходе первого триггера и с задержкой 2x относительно отрицательного фронта входного импульса и т. д. Следовательно, задержка в переключении k-го триггера составит kx.

При большом числе разрядов задержка в переключении триггера старшего разряда может оказаться недопустимо большой. Ниже рассматриваются способы уменьшения этой задержки и, таким образом, увеличения быстродействия счетчика.

Схема счетчика, в разрядах которого реализуются приведенные логические выражения, дана на рис. 8.43,а. Объединенные информационные входы J и К в триггерах разрядов счетчика образуют счетные входы, на которые подаются поступающие в разряды переносы. Подлежащие счету импульсы подаются на входы синхронизации триггеров. При этом если на счетный вход триггера поступает перенос, равный лог. 1, то входной импульс переводит триггер в новое состояние. В противном случае в триггере сохраняется прежнее состояние. Для формирования переносов использованы элементы И. Цепь установки 0 используется для начальной установки в состояние 0 триггеров всех разрядов счетчика.

На рис. 8.43,б представлены временные диаграммы работы счетчика. На переднем фронте входного импульса триггер принимаете поданное на его информационные входы значение переноса, затем при спаде входного импульса на выходе триггера устанавливается новое значение. С каждым входным импульсом число в счетчике увеличивается на единицу.

В данной схеме устранен недостаток предыдущей схемы счетчика. Отрицательным фронтом входного импульса одновременно переключаются те триггеры, на входы которых в данный момент поступает сигнал переноса p_i = 1. Таким образом может быть обеспечено более высокое быстродействие, чем в предыдущей схеме.

Фактором, ограничивающим быстродействие данной схемы счетчика, является последовательное формирование переносов.

Вычитающий и реверсивный счетчики

В вычитающем счетчике поступление на вход очередной лог. 1 (очередного импульса) вызывает уменьшение хранившегося в счетчике числа на единицу. Покажем примеры такого вычитания единицы: (см. полную версию).

Из первого примера видно, что если в младшем разряде числа содержится 1, то получающееся в результате вычитания 1 число отличается от исходного лишь в младшем разряде.

Если в младшем разряде числа содержится 0, то процесс вычитания сопровождается возникновением переносов. В отличие от операции суммирования, в которой перенос прибавляется в разряд, в который он поступает, в операции вычитания перенос имеет смысл заёма из следующего, более старшего разряда и вычитается из этого разряда. Последовательная передача таких заёмов из разряда в разряд продолжается до тех пор, пока в очередном разряде, в который передается заем, не обнаруживается 1.

Так, во втором из приведенных выше примеров такая 1 обнаруживается в четвертом разряде. В результате заёма этой 1 в четвертом разряде образуется 0, а занятая из этого разряда 1 передается в третий разряд, где она имеет уже значение 2. Из этих двух единиц в третьем разряде остается одна, а другая передается во второй разряд, где она также приобретает значение 2 и т. д.

Таким образом, в результате вычитания часть числа левее первого из разрядов, содержащих 1, остаётся неизменной, цифры остальных разрядов инвертируются.

Счетчик с периодом работы, не выражаемый целой степенью двух

Пусть счетчик должен иметь период циклической работы, равный N, причем N не представляется целой степенью двух. Необходимое число триггеров определяется как минимальное n, удовлетворяющее неравенству 2 n > N.

Счетчик с таким числом триггеров может иметь период 2 n , больший требуемого N. Поэтому после установления в счетчике числа N — 1 необходимо в следующем такте работы обеспечивать сброс счетчика в нулевое состояние.

Покажем метод синтеза такого счетчика. Пусть требуется синтезировать счетчик с периодом N = 3. Число триггеров n = 2 (это минимальное значение, удовлетворяющее неравенству 2 n > N). На рис. 8.48,а представлена незаконченная схема счетчика без указания способа включения информационных входов триггеров J₁, К₁ и J₂, К₂.

Рассмотрим метод, позволяющий определить, каким образом должны включаться информационные входы триггеров. Под действием входных импульсов счетчик переходит из одного состояния (с одной комбинацией состояний триггеров) в другое (с другой комбинацией состояний триггеров). Комбинация состояний триггеров определяет двоичное число, значение которого при переходе счетчика в новое состояние увеличивается на единицу или устанавливается равным нулю после достижения максимального значения N — l. Такие переходы счетчика с периодом цикла N = 2 показаны в табл. 8.23.

Переход счетчика в новое состояние связан с переключением триггеров. Для перевода триггеров в требуемые состояния необходимы на его входах определенные логические уровни. В табл. 8.24 показаны все возможные переходы состояния триггера и требуемые для этих переходов логические уровни на входах J и K. Знак «-” означает, что логический уровень на входе может быть произвольным (лог. 0 или 1). Пользуясь этой таблицей, легко построить таблицы истинности для входов J и K всех триггеров счетчика. При этом логические уровни на входах J и K являются функциями текущего состояния и на картах Вейча (табл. 8.25) под а₂ и a₁ понимается состояние триггеров перед поступлением на вход счетчика очередного импульса.

Пусть к моменту подачи импульса на вход счетчика триггеры находились в состоянии a₂ = 0, a_l = 0. Под действием входного импульса должно быть обеспечено новое состояние a₂ = 0, a_l = l.

Следовательно, в триггере Тг1 происходит переход вида 0 — 1, обеспечиваемый при следующих уровнях на информационных входах: . (см. полную версию)

Кольцевой счетчик

В рассмотренных выше счетчиках число поступлений на вход импульсов представляется в форме двоичного числа, цифры разрядов которого выражаются через состояние триггеров. При этом, если требуется получить десятичное представление числа импульсов, к выходам счетчика подключается дешифратор.

На рис. 52 показано подключение дешифратора к декаде десятичного счетчика. В этой схеме уровень лог. 1 появляется на том из выходов дешифратора, десятичный номер которого соответствует двоичному числу в счетчике. В процессе счета с каждым поступлением на вход импульса происходит переход лог. 1 на следующий выход, номер которого на единицу больше.

Неудобства, связанные с необходимостью применения дешифратора, устраняются в кольцевом счетчике. В нем число поступлений импульсов выражается непосредственно в десятичной системе счисления и не возникает необходимости в использовании дешифратора. И т.д. (качайте)

Делители частоты импульсной последовательности

Делитель частоты — устройство, которое при подаче на его вход периодической импульсной последовательности формирует на выходе такую же последовательность, но имеющую частоту повторения импульсов, в определенное число раз меньшую, чем частота повторения импульсов входной последовательности.

Отличие делителей частоты от счетчиков состоит в следующем. В счетчике каждая комбинация состояний триггеров определяет в некоторой системе счисления число импульсов, поступивших к данному моменту времени. В делителе частоты последовательность состояний может быть выбрана произвольной, важно лишь обеспечить заданный период цикла N. Последовательность состояний выбирается из соображений обеспечения при заданном N наибольшей простоты межтриггерных связей.

Эти связи должны выполняться непосредственным соединением выходов одних триггеров со входами других без использования логических элементов. Счетчик, имеющий то же значение N, может выполнять роль делителя частоты, однако следует иметь в виду, что такое решение будет неэкономичным.

Рассмотрим схемы делителей частоты с различными коэффициентами деления N.

Как устроен счетчик электроэнергии и принцип его работы

Электросчетчик – обязательный элемент любой домашней электрической сети. Это устройство предназначено для учета потребляемой электрической энергии. Особенность аппарата в том, что он подключается к сети только лишь последовательно, и по этой причине учитывает весь ток, который проходит через его обмотки. Если это условие не соблюдается (сеть подключена в обход счетчика), хозяева аппарата нарушают закон и могут нести ответственность. Многим людям интересно, как устроен электросчетчик, и каким образом работает устройство.

Индукционный счетчик

Современные приборы для подсчета тока классифицируются по устройству и принципу работы на два вида – индукционные и электрические. Каждый из этих типов отличаются определенными особенностями, плюсами и недостатками, которые надо учитывать при выборе прибора для установки в домашнюю электросеть. Сначала следует разобраться, что собой представляет принцип работы счетчика электроэнергии индукционного типа.

Внутреннее устройство данного прибора можно наблюдать выше. Он состоит из следующих элементов:

1. Последовательная обмотка (тока).
2. Параллельная обмотка (напряжения).
3. Механизм подсчета значений с червячной передачей.
4. Магнит для обеспечения плавного хода.
5. Алюминиевый диск для визуализации работы.

Как можно видеть, устройство включает две катушки – токовую и напряжения. Магниты в них располагаются под прямым углом друг к другу относительно окружающего пространства. Между этими электромагнитами есть небольшого размера зазор, в пространстве которого располагается тонкий диск из алюминия. Ось этого диска соединяется со счетным механизмом при помощи червячной передачи. Как видите, устройство весьма простое.

Каков принцип работы электросчетчика? Главными элементами выступают катушки – токовая включает в себя малое количество витков толстого провода, а обмотка напряжения наоборот, образована большим количеством витков тонкого провода. Когда на катушку напряжения подается ток с переменным напряжением, а на вторую обмотку подается нагрузка, между этими элементами возникают магнитные вихри, которые вызывают вращение алюминиевого диска.

За определенное время диск оборачивается конкретное количество раз, причем скорость вращения напрямую зависит от токов, которые в свою очередь зависят от интенсивности потребления. На таком простом принципе и строится работа этого счетчика.

Электрический счетчик

Устройство электрического счетчика электроэнергии для многих пользователей остается загадкой, так как мало кто решается на вскрытие прибора. Принципиальную схему такого устройства вы можете увидеть на картинке.

Принцип работы электронного счетчика электроэнергии предельно прост и понятен. В приборе есть особые датчики, которые подключаются к электросети. Данные с этих датчиков поступают на преобразователь, задачей которого является трансформация аналогового сигнала в цифровой код. Полученный код направляется на микроконтроллер, где впоследствии подвергается расшифровке. В ходе расшифровки прибор подсчитывает количество потребляемого тока, выдавая рассчитанное значение на цифровой дисплей.

Особенности двухтарифного аппарата

Очевидно, что в ночное время потребление тока заметно меньше, чем днем. По этой причине во многих странах, в том числе и России, тарифы на ночное потребление заметно ниже, чем на дневное потребление. Чтобы получить возможность экономить на электричестве, некоторые пользователи устанавливают в дом двухтарифные счетчики. Многих интересует, как работает двухтарифный счетчик электроэнергии. Разберемся!

На самом деле принцип работы таких аппаратов ничем не отличается от обычных устройств. Главное и единственное отличие – такие приборы учитывают дневное и ночное потребление тока. Так, большинство моделей снабжаются встроенной памятью, в которой фиксируется точное количество тока, потребляемое за определенное время суток. Именно по этим показаниям за день и ночь начисляется оплата за пользование электрической энергией. При правильном пользовании электричеством можно хорошо экономить.