182806. lajstromszámú szabadalom • Nagy hiszterézisű optoelektronikus jeladó készülék szögelfordulással arányos számú impulzusok generálására villamos teljesítmény-, illetve fogyasztásmérőkben való alkalmazásra
1 182 806 2 A találmány tárgya nagyhiszterézisű optoelektronikus jeladó szögelfordulással arányos számú impulzusok generálására villamos teljesítmény, illetve fogyasztásmérőkben való alkalmazásra. Elmozdulással, ezen belül különösen szögelfordulással arányos számú impulzusok generálására már ismeretesek különböző elven működő berendezések. Ezen berendezéseket rendkívül gyakran alkalmazzák villamos fogyasztásmérőkben, amelyek mérik és kijelzik a hálózatból felvett villamosenergia mennyiségét, de ezen túlmenően kiegészíthetek a fogyasztott energia nagyságával arányos számú digitális jelet generáló, érzékelő távadóval és átalakítóval is. A digitális jelet adó villamos fogyasztásmérő az energiagazdálkodási műszer-család egyik fontos építő eleme. Az impulzusadóval szembeni követelmény, hogy a fogyasztásmérőt ne terhelje, tehát járulékos hibát ne okozzon, és a távszámláló készülékek működtetéséhez elegendő energiát szolgáltasson az elfordulási szöggel (fordulatokkal) arányos számú impulzusok formájában. A legelterjedtebb megoldások mechanikus, vagy elektronikus elven működnek. A mechanikus impulzusadó szerkezetek a félvezetők elterjedésével egyidejűleg háttérbe szorultak, mivel elkészítésük igen precíz technológiai műveleteket igényel és sok mozgó alkatrészből épülnek fel, ami üzembiztonságukat és élettartamukat hátrányosan befolyásolják. Az elektronikus elven működő digitális jeladók általában induktív, mágneses, kapacitív, illetve optoelektronikus elven működnek. Az indukciós szerkezeteknél általában csatolásban levő tekercsek kölcsönös indukciós tényezőjét változtatva a szögelfordulás függvényében digitális jelet hoznak létre. Ezen indukciós szerkezetekkel kialakított jeladók villamos fogyasztásmérőkbe építve rendkívül érzékenyek. A mágneses elven működő jeladók a mágneses tér változtatására érzékeny elemekkel alakíthatók ki oly módon, hogy a fogyasztásmérő tengelyének szögelfordulása (forgása) a mágneses tér változását hozza létre, amelyet a mágneses térre érzékeny elem érzékel. Az ilyen elven működő jeladók alkalmazásának nehézsége a villamosenergia fogyasztás mérésének területén abból adódik, hogy a mágneses tér változására érzékeny elem árnyékolása a szórt mágneses mező ellen nehezen oldható meg, ezen kívül a fogyasztásmérő tengelyének alsó csapágyára a beépített mágnes járulékos terhelést fejt ki, s így ennek élettartamát csökkenti. A kapacitív jeladók működésének alapelve, hogy valamely kapacitás értékét a szögelfordulás mértékének megfelelően lineárisan vagy digitálisan változtatják és ezt elektromos jellé, általában impulzusokká alakítják át. A kapacitív jeladók villamos fogyasztásmérőkben nem teijedtek el, mert kialakításuk nagyon gondos technológiai folyamat során történhet, és ezért rendkívül ráfordítás igényes. Az optoelektronikus elemekből kialakított, úgynevezett fénysorompó alkalmas megfelelő mechanikai elrendezésben arra, hogy alkalmazásával szögelfordulással arányos számú impulzusok legyenek generálhatók. Az ismert optoelektronikus rendszerek alkalmasak a szögelfordulással arányos számú impulzusok generálására abban az esetben, ha az elforduló elem forgási iránya a teljes mérési folyamat alatt garantáltan azonos. A villamos fogyasztásmérőknél a fordulatszám a terheléstől függően tág határok között változik, kis terhelésnél a fordulatszám kicsi és egyenetlen. Gyakran előfordul az is, hogy a fogyasztásmérő tengelye, így az ezzel mechanikusan együttmozgó alkatrészek is, oszcillál, tehát bizonyos időtartamok alatt a rendeltetésszerű szögelfordulással ellentétes irányban mozdul el. Az ismert rendszereknél a fogyasztásmérő tengelyére fényzáró anyagból készült tárcsa van közvetve, vagy közvetlenül felerősítve, amelyen egy vagy több fényáteresztő fénykapu van kialakítva. A tengely elfordulása során a fénykapu rendszeresen áthalad az optoelektronikus átalakító rendszer adó és vevő részei között, szabaddá téve köztük a fénysugarak útját. (Hasonló megoldás, mikor a tengelyre erősített és azzal együttmozgó megfelelő kialakítású elem a fénysugár útját rendszeresen elzárja). Amennyiben a tengely és a hozzá csatlakoztatott fényzáró elem berezgése határhelyzetben, tehát fényáram megindulásakor, vagy megszűnésekor következik be, az optoelektronikus átalakító rendszer ismételten impulzusokat bocsájthat ki, jóllehet a fogyasztásmérő tengelye szögelfordulásának mértéke, tehát az energiafogyasztás értéke, gyakorlatilag nem változott. Ezen hamis impulzusok egyrészt számlázási többletet, másrészt az energiafogyasztás esetleges automatikus korlátozását okozhatják, ami adott esetben komoly termelés kieséshez /ezethet. A találmány célja az ismert elektronikus rendszerek tulajdonságainak javítása, tehát a forgó szerkezet tehermer tesítése, tehetetlenségének csökkentése és a fentiekben ismertetett hamis impulzusok kiküszöbölése. A fenti cél elérése esetén biztosítható, hogy a fogyasztásmérőbe épített jeladó mindenkor a tényleges energiafogyasztás értékének megfelelő impulzusszámot generálja és így indokolatlan többletszámlázás, illetve fogyasztáskorlátozás ne következzen be. A találmánnyal megoldani kívánt feladat az ismert optoelektronikus fénysorompó olyan módosítása, hogy jelimpulzus csak a meghatározott irányú elmozdulás következtében jöjjön létre, míg ellentétes irányú elmozdulás (rezgés) hatására jelimpulzus ne generálódjon. \ találmány alapja az a felismerés, hogy a fenti feladat megoldásához biztosítani kell azt, hogy a tengely megfelelő szögelfordulásának hatására létrejött jelimpulzus után a tengely, illetve a fénymegszakító eszköz remegésének hatására újabb jelimpulzus ne jöjjön létre. A találmány szerint a fenti feladatot olyan optoelektronikus jeladóval oldjuk meg, amely forgórésszel kialakított villamos fogyasztásmérővel van összeköttetésben, továbbá amelyben legalább egy fényáteresztő ablakkal ellátott, mozgatható fényzáró elem mellett a fényáteresztő ablak pályájának tartományában egyik oldalon egymással sorbakapcsolt és közös pontjával a jeladó elektronikus áramköréhez csatlakoztatott első és második fényérzékeny elektromos elem, a másik oldalon legalább egy, célszerűen két fényforrás van elrendezve, mi mellett a fényérzékeny elektromos elemek előnyösen fototranzisZtorok, a fényérzékeny elektromos elemek egymástól a fényáteresztő ablak pályájával azonos irányban térközzel vannak elválasztva, a fényáteresztő ablak elmozdulás irányú mérete célszerűen kisebb, mint a fényérzékeny elektromos elemek érzékelési kúpjainak egymástól mért legkisebb távolsága a fényzáró elem síkjában, a fényzáró elem pedig a fogyasztásmérő forgórészével van összeköttetésben. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
