UA93754C2 - Пристрій визначення якості спожитих комунальних послуг - Google Patents

Abstract

Пристрій визначення якості спожитих комунальних послуг належить до галузі контрольно-вимірювальної техніки і може бути використаний у комунальному господарстві для побутових споживачів. Пристрій містить вимірювальний перетворювач, багатограничний блок порівняння, вхідні регістри, схему співпадання, шину даних, мікроконтролер та регістри пам'яті. В пристрої в n регістрах пам'яті накопичуються величини кількості послуг, що спожиті на визначених ділянках діапазону сигналу якості тільки за час споживання послуги, та в мікроконтролері розраховується коефіцієнт якості спожитих послуг, який подається на вихід пристрою, а помилка або збій в процесі підрахунку кількості спожитих послуг в n регістрах пам'яті виявляється шляхом порівняння результатів в (n+1) регістрі з сумою результатів в n регістрах пам'яті.

Description

ду, вхід пуску генератора лінійно змінюваної на- п логічних схем І під'єднані до відповідних п вихо- пруги під'єднаний до виходу задавача інтервалів дів дешифратора, виходи п логічних схем І з'єдна- відбору, вхід останова - до виходу першого компа- ні з лічильними входами п лічильників часу, скидо- ратора, К - входу тригера, К - виходу регістра зсу- вий вхід всіх лічильників часу під'єднаний до ву та другого ключа скиду, а вихід - до других вхо- скидового входу пристрою, а виходи всіх лічильни- дів першого і другого компараторів, вихід другого ків часу є виходами пристрою. компаратора з'єднаний з О-входом тригера та ке- Спільними ознаками відомого пристрою- руючим входом генератора імпульсів, вихід якого прототипу і пропонованого пристрою є наявність під'єднаний до С-входу тригера та через елемент вимірювального перетворювача, багатограничного затримки - до С-входу регістра зсуву, О-вхід якого блока порівняння, причому вхід вимірювального підключений до виходу тригера, а розрядні виходи перетворювача є входом пристрою, а вихід під'єд- - до відповідних входів лічильників. наний до входу багатограничного блоку порівнян-

Спільними ознаками відомого пристрою- ня. аналога і пропонованого є наявність вхідного пе- Причиною, яка заважає досягненню технічної ретворювача. задачі, є те, що в пристрої-аналогу кількість спо-

Причиною, яка заважає досягненню поставле- житих послуг на кожній ділянці сигналу якості не ної технічної задачі, є те, що в пристрої-аналогу визначається і, відповідно, не прив'язана до діля- вимірювання напруги не прив'язано до часу спо- нок сигналу якості. живання послуги. В основу винаходу поставлена задача підра-

Відомий статистичний аналізатор якості пара- хунку кількості спожитих послуг на відповідних метрів електричної енергії (5), А.С. Ме1223156, ділянках сигналу якості тільки тоді, коли послуга опубл. 07.04.86, бюл. Мо13), який складається з споживається, а також надання можливості конт- перетворювача вхідного сигналу в постійну напру- ролю правильності підрахування кількості спожи- гу, багатограничного блока порівняння з п вихода- тих послуг за весь час їх споживання. ми, п каналів, які складаються з лічильників та Задача вирішується тим, що в пристрій визна- з'єднаних з їх входами виходів комутаторів, блоку чення якості спожитих комунальних послуг, який керування, блоку статистичної обробки, причому містить вимірювальний перетворювач, багатогра- вихід перетворювача вхідного сигналу в постійну ничний блок порівняння, причому вхід вимірюва- напругу з'єднаний з входом багатограничного бло- льного перетворювача є входом пристрою, а вихід ку порівняння, виходи якого під'єднані до вході під'єднаний до входу багатограничного блоку порі- комутаторів, інші входи яких з'єднані з виходом вняння, згідно з винаходом введені вхідні регістри блоку керування, виходи лічильників підключені до та схема співпадання, шина даних, регістри пам'я- входів блоку статистичної обробки. ті, мікроконтролер, причому входи-виходи першого

Спільними ознаками відомого пристрою- вхідного регістру, входи-виходи багатограничного аналога та пропонованого пристрою є наявність блока порівняння, входи-виходи регістрів пам'яті, вхідного перетворювача сигнала, багатогранично- входи-виходи мікроконтролера зв'язані з шиною го блока порівняння, причому вхід вхідного пере- даних, другий вхід пристрою зв'язаний з входами творювача сигнала є входом пристрою, а вихід першого та другого вхідних регістрів, вихід другого з'єднаний з входом багатомежового блоку порів- вхідного регістру під'єднаний до входу третього няння. вхідного регістру та першого входу схеми співпа-

Причиною, яка заважає досягненню поставле- дання, вихід третього вхідного регістру з'єднаний з ної технічної задачі, є те, що в прототипі вимірю- другим входом схеми співпадання, вихід схеми вання напруги не прив'язано до часу споживання співпадання з'єднаний з першим входом мікрокон- послуги. тролера, другий вхід мікроконтролеру є скидовим

Відомий пристрій визначення якості комуналь- входом пристрою, перший вихід мікроконтролера них послуг (ША, патент Мо82952, опубл. 25.03.2008, під'єднаний до других входів першого та третього бюл. Ме10), який вибраний нами в якості прототи- вхідних регістрів, другий вихід мікроконтролера па, містить вимірювальний перетворювач, багато- з'єднаний з другим входом другого вхідного регіст- граничний блок порівняння, дешифратор, генера- ру, третій вихід мікроконтролера є виходом при- тор часових імпульсів, п лічильників часу, другий строю, четвертий вихід мікроконтролера з'єднаний вимірювальний перетворювач, компаратор, дже- з третіми входами першого, другого та третього рело зміщення, (п'-1) логічних схем І, (п--1) лічиль- вхідних регістрів та входами регістрів пам'яті. ник часу, причому вхід вимірювального перетво- Відмінностями пристрою, що пропонується, є рювача є входом пристрою, а вихід під'єднаний до наявність вхідних регістрів та схеми співпадання, входу багатограничного блока порівняння, виходи шини даних, регістрів пам'яті, мікроконтролера, якого з'єднані з відповідними входами дешифра- причому цифрові входи-виходи першого вхідного тора, вхід другого вимірювального перетворювача регістру, входи-виходи багатограничного блока є другим входом пристрою, а вихід під'єднаний до порівняння, входи-виходи регістрів пам'яті, входи- першого входу компаратора, другий вхід котрого виходи мікроконтролера зв'язані з шиною даних, зв'язаний з виходом джерела зміщення, вихід ком- другий вхід пристрою зв'язаний з входами першого паратора з'єднаний з першим входом (пя-1) логіч- та другого вхідних регістрів, вихід другого вхідного ної схеми І, другий вхід якої під'єднаний до виходу регістру під'єднаний до входу третього вхідного генератора часових імпульсів, а вихід з'єднаний з регістру та першого входу схеми співпадання, ви- лічильним входом (пя-1) лічильника часу та пер- хід третього вхідного регістру з'єднаний з другим шими входами інших п логічних схем І, другі входи входом схеми співпадання, вихід схеми співпадан-

ня з'єднаний з першим входом мікроконтролера, наний з другим входом другого вхідного регістру другий вхід мікроконтролера є скидовим входом 3.2., третій вихід мікроконтролера 7 є виходом пристрою, перший вихід мікроконтролера під'єд- пристрою, четвертий вихід мікроконтролера 7 наний до других входів першого та третього вхід- з'єднаний з третіми входами першого, другого та них регістрів, другий вихід мікроконтролера з'єд- третього вхідних регістрів 3.1, 3.2, 3.3 та входами наний з другим входом другого вхідного регістру, регістрів пам'яті 6.1--6.(п--1). третій вихід мікроконтролера є виходом пристрою, Пристрій працює наступним чином. На вхід 1 четвертий вихід мікроконтролера з'єднаний з тре- пристрою надходить сигнал типу потенціалу про тіми входами першого, другого та третього вхідних комунальну послугу, який характеризує якість пос- регістрів та входами регістрів пам'яті. луги. В нормативних документах, наприклад, Пос-

Введення в пристрій вхідних регістрів та схеми танова КМ України Меб630 від 21.07.05 "Про за- співпадання, шини даних, регістрів пам'яті, мікро- твердження "Правил надання послуг Кк! контролера, причому цифрові входи-виходи пер- централізованого опалення, постачання холодної шого вхідного регістру, входи-виходи багатограни- та гарячої води і водовідведення та типового до- чного блока порівняння, входи-виходи регістрів говору про наданню цих послуг" ГОСТ 13109-97. пам'яті, входи-виходи мікроконтролеру зв'язані з Нормь! качества злектрической знергии в систе- шиною даних, другий вхід пристрою зв'язаний з мах злектроснабжения общего назначения". К.: входами першого та другого вхідних регістрів, ви- Госстандарт.- 1998, наведені ділянки сигналів яко- хід другого вхідного регістру під'єднаний до входу сті з високою, середньою та низькою якістю. третього вхідного регістру та першого входу схеми Вимірювальний перетворювач 1 перетворює співпадання, вихід третього вхідного регістру з'єд- сигнал в стандартний сигнал ГСП, наприклад, на- наний з другим входом схеми співпадання, вихід пругу постійного струму відповідного діапазону, схеми співпадання з'єднаний з першим входом який подається на вхід багатограничного блоку мікроконтролера, другий вхід мікроконтролера є порівняння 2. скидовим входом пристрою, перший вихід мікро- В багатограничному блоку порівняння 2 ви- контролера під'єднаний до других входів першого значається належність сигналу до однієї з можли- та третього вхідних регістрів, другий вихід мікроко- вих ділянок 1, 2, -п сигналу якості, а на його виході нтролера з'єднаний з другим входом другого вхід- з'являється цифровий код ділянки, де в поточний ного регістру, третій вихід мікроконтролера є ви- момент знаходиться вхідний сигнал якості. Якщо ходом пристрою, четвертий вихід мікроконтролера вхідний сигнал переходить на іншу ділянку, на з'єднаний з третіми входами першого, другого та виході багатограничного блока порівняння 2 з'яв- третього вхідних регістрів та з входами регістрів ляється відповідно інший цифровий код. пам'яті, що дозволяє підрахувати кількість спожи- На другий вхід пристрою надходить у вигляді тих послуг на відповідних ділянках сигналу якості цифрового коду сигнал кількості спожитої послуги. тільки тоді, коли послуга споживається, а також В регістрах пам'яті 6.1-6.п, зберігається кількість надає можливість контролю правильності підраху- спожитої послуги на ділянках 1, 2, «п діапазону вання кількості спожитих послуг за весь час їх сигналу якості послуги. споживання. Новий цикл визначення якості послуги почина-

Суть винаходу пояснюється кресленнями ється після закінчення зовнішнього або внутріш-

Фіг1, де зображено блок-схему заявленого при- нього сигналу скиду. За скидовим сигналом з чет- строю. вертого виходу мікроконтролера 7 в початковий,

Пристрій, блок-схема якого зображена на тобто в нульовий, стан встановлюються вхідні ре-

Фіг1, містить вимірювальний перетворювач 1, ба- гістри 3.1, 3.2, 3.3 та регістри пам'яті 6.1-6.(п-1). гатограничний блок порівняння 2, вхідні регістри Мікроконтролер 7 через шину даних 5 опитує вихід 3.1, 3.2, 3.3 та схему співпадання 4, шину даних 5, багатограничного блока порівняння 2, визначає, на регістри пам'яті 6.1-6(пж1), мікроконтролер 7, якій ділянці знаходиться сигнал якості послуги та причому вхід вимірювального перетворювача 1 є запам'ятовує ділянку. Після цього у вхідні регістри входом пристрою, а вихід під'єднаний до входу 3.1, 3.2 записується цифровий код кількості спожи- багатограничного блоку порівняння 2, входи- тих послуг. Мікроконтролер 7 опитує вихід схеми виходи першого вхідного регістру 3.1, входи- співпадання 4, і якщо у вхідних регістрах 3.2 та 3.3 виходи багатограничного блока порівняння 2, вхо- коди відрізняються, то з вхідного регістра 3.1 че- ди-виходи регістрів пам'яті 6.1-6.(пя1), входи- рез шину даних 5 в мікроконтролер 7 записується виходи мікроконтролера 7 зв'язані з шиною даних код кількості спожитих послуг. з, другий вхід пристрою зв'язаний з входами пер- Мікроконтролер 7 через шину даних 5 опитує шого та другого вхідних регістрів 3.1, 3.2, вихід вихід багатограничного блока порівняння 2 до того другого вхідного регістру 3.2 під'єднаний до входу моменту, коли сигнал якості переходить на іншу третього вхідного регістру 3.3 та першого входу ділянку. В цей момент мікроконтролер 7 формує схеми співпадання 4, вихід третього вхідного регіс- керуючі сигнали, за якими код з вхідного регістра тру 3.3 з'єднаний з другим входом схеми співпа- 3.2 переноситься до вхідного регістру 3.3, а циф- дання 4, вихід схеми співпадання 4 з'єднаний з ровий код кількості спожитих комунальних послуг першим входом мікроконтролера 7, другий вхід заноситься до вхідного регістру 3.1. Мікроконтро- мікроконтролера 7 є скидовим входом пристрою, лер 7 через перший вхід опитує вихід схеми спів- перший вихід мікроконтролера 7 під'єднаний до падіння 4. других входів першого та третього вхідних регіст- Якщо коди у вхідних регістрах 3.2 та 3.3 рівні, рів 3.1 та 3.3, другий вихід мікроконтролера 7 з'єд- то на виході схеми співпадіння 4 є одиничний сиг-

нал, який означає, що за час з початку циклу спо- Коефіцієнт якості вираховується за формулою живання послуги не було. Мікроконтролер 7 через (1), що базується на формулі з заявки на винахід шину даних 5 продовжує слідкувати за виходом а200901200 від 16.02.09: багатограничного блоку порівняння 2. Ка (КихкКіяКпах Ко. -Кпїх Как. -Клпх Ко)/Ка 4

Якщо коди в вхідних регістрах 3.2 та 3.3 не рі- Ки-хАКпї- (Киї АКпіія)), 0) вні, то на виході схеми співпадання 4 є нульовий де сигнал, який означає, що за час з початку циклу Кя - коефіцієнт якості, послуга споживалась. В цьому випадку в мікрокон- Ки - загальна кількість спожитої послуги за час тролер 7 через другий вхід з виходу вхідного регіс- визначення якості, тру 3.1 через шину даних 5 записується код кіль- Кпі - кількість спожитої послуги на і-тій ділянці кості спожитої послуги і визначається різниця між сигналу якості, першим та другим кодами кількості послуг, які збе- АКпї - кількість спожитої послуги на і-тій ділянці рігаються в мікроконтролері 7. Ця різниця підсумо- сигналу якості та на |-тій часовій ділянці, вується до величини, яка записана в той регістр Кп) - кількість спожитої послуги на момент пам'яті 6.1-6.п, що відповідає ділянці діапазону часу Ці), коли сигнал якості потрапляє на і-ту ді- якості послуг, за межу якої вийшов сигнал якості. лянку сигналу якості,

Після переходу сигналу якості на наступну ді- Кпі; - кількість спожитої послуги на момент часу лянку на виході багатограничного блоку порівнян- і, коли сигнал якості виходить з і-тої ділянки сиг- ня 2 з'являється інший код. Мікроконтролер 7 че- налу якості, рез шину даних 5 слідкує за зміною коду і Кі - призначений коефіцієнт для і-тої ділянки запам'ятовує його. Після цього мікроконтролер 7 сигналу якості (тарифний коефіцієнт), формує керуючі сигнали, за якими код з вхідного п - кількість ділянок на всьому діапазоні сигна- регістра 3.2 переноситься до вхідного регістру 3.3, ла якості, а цифровий код кількості спожитих комунальних т - кількість часових ділянок. послуг з другого входу пристрою заноситься до Величини Кі, п та межі між ділянками якості вхідного регістру 3.1. Мікроконтролер 7 опитує призначаються заздалегідь в нормативних доку- вихід схеми співпадання 4 та, в залежності від сиг- ментах та зберігаються в пам'яті мікроконтролера налу на ньому, мікроконтролер 7 або продовжує і 7. далі слідкувати за виходом багатограничного бло- В якості мікроконтролера 7 може бути засто- ка порівняння 2, або заносить через шину даних 5 сований мікроконтролер КМ1816ВЕ51, який скоро- код кількості спожитої послуги з виходу регістра чено називався МК51, мав закордонні аналоги та 3.1 ії підсумовує різницю між двома слідуючими випускався серійно радянською промисловістю. один за одним кодами кількості спожитих послуг Вже тоді структура МК51 була фактично міжнаро- до значення у відповідному ділянці якості регістрі дним стандартом. 6.1-6.п, а потім сума надходить через шину даних Структурна схема мікроконтролера МК51 на- в у той же регістр. ведена на мал. 3.2, стор. 52 в кн. В.В.Сташин,

Кожна різниця між двома слідуючими один за А.В.Урусов, О.Ф.Мологонцева. Проектирование одним кодів підсумовується до значення в регістрі цифровьїх устройств на однокристальньїх микро- пам'яті 6.(пя1), тому коли скінчується час визна- контроллерах. - М.: Знергоатомиздат, 1990. - чення якості послуг, в цьому регістрі накопичуєть- 224с.). ся значення кількості спожитих послуг за весь час Мікроконтролер МК51 має чотири порти вводу- визначення. виводу даних. Якщо вважати вхідний регістр 3.1,

Коли час визначення якості послуги скінчуєть- регістри пам'яті 6 та багатограничний блок порів- ся, наприклад, через кожен місяць, в мікроконтро- няння 2 зовнішньою пам'яттю, то в якості входу- лері 7 формується скидовий сигнал, і цикл почина- виходу мікроконтролера 7 можуть бути використа- ється спочатку. ні порти 0 та 2, робота яких організується через

Таким чином, за час споживання послуги в ре- загальну шину даних/адреси 5, яка працює в ре- гістрах пам'яті 6.1-6.п накопичуються значення жимі часового мультиплексування (Див. спожитої послуги на кожній ділянці діапазону сиг- В.В.Сташин, ..., стор.57). налу якості. Сума кількості послуг, яка накопичу- Виходом пристрою може бути порт 1 мікрокон- ється в регістрах 6.1-6.п, повинна дорівнювати тролера МК51. Перший та другий входи мікроконт- загальній сумі кількості спожитої послуги, яка на- ролеру 7 можуть бути окремими лініями порту 3, копичується в регістрі 6.(пї1). Якщо значення в які запрограмовані в якості входів. Перший, другий регістрі 6.(п--1) дорівнює сумі кількості послуги, яка та четвертий виходи мікроконтролера 7 можуть накопичується в регістрах пам'яті 6.1-6.п, то похи- бути окремими лініями порта 3, які запрограмовані бок підрахунку кількості послуги немає, а якщо в якості виходів (Див. В.В.Сташин, ..., стор.57). кількість спожитої послуги в регістрі пам'яті б.(п--1) Запропонована побудова пристрою дозволяє не дорівнює сумі, то є похибка підрахунку кількості автоматично визначити якість надання послуги за спожитої послуги. весь час її споживання та виявити похибки підра-

Якість послуги визначається коефіцієнтом яко- хунку кількості спожитих послуг у визначених ме- сті, який вираховується в мікроконтролері 7 через жах. Щ заздалегідь обумовлений час, наприклад, один раз Пристрій можливо реалізувати в промисловос- на місяць, тиждень, день, годину, і який переда- ті, тому що він складається з відомих вузлів та ється на вихід пристрою через третій вихід мікро- компонентів, що серійно виробляються. контролеру 7.

Шина Регістри

Нимірювальний Багакосраничний даних пам'яті перетнорювач блокпорівняння (З 5 фтнтятття

Вхід! | | -А-457- шинки » дов !

Вхідні регістри | | а і т - 5 5-1

Вхід 154. ! п ! а 3.3 Я : ! ! ше ек ш . с Вихід

Я сні ання

Я Мікро

Ски; Коня пн контролері ! я От -

Й нн -- І! ; ; шини схема снівнадання

Комп'ютерна верстка М. Ломалова Підписне Тираж 23 прим.

Міністерство освіти і науки України

Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна

ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ - 42, 01601