Многоканальное измерительное устройство

 

МНОГОКАНАЛЬНОЕ ИЗ ПРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее п нормирующих преобразователей, аналоговый коммутатор, к управляющему входу которого подключен блок управления, к выходу аналогового коммутатора последовательно подключены аналогоцифровой преобразователь (АЦП) и регистрирующее устройство, выход которого является выходом устройства , отличающееся тем, что, с целью повышения надех.иости устройства путем обеспечения помехозащищенности , в него введены п интеграторов , каждый из которых содержит дифференциальньй усилитель с резистивным элементом в цепи обратной связи, инвертирующий вход дифференциального усилителя через переменный резистивный элемент подключен к выходу соответсч зующего нормирующего преобразователя , вход которого является входом устройства, чеинвертирующий вход дифференциального усилителя через резистивньп4 элемент подключен к шине опорного напряжения, а выход дифференциального суммирующего усилителя подключен к первому входу первого ключа, к выходу которого подключен вход первого запоминающего устройства, вькод которого подключен к первому входу второго ключа , выход которого объединен с выходом четвертого ключа и подключен к входу второго запоминающего устройства , выход которого объединен через переменньш резистивньш элемент с не- И 1вергирую1цим входом дифференциального уси;н1теля и подключен к первому входу третьего ключа, выход которого . подключен к входу третьего запомина яЛ ющего устройства, выход которого под (Л ключен к одному из информационньй входов аналогового коммутатора, блок с форьшрования,входы группы которого. подключены к Ш1нам питания гп-фазной сети, а выходы группы подключены к входам группы блока распределения, каждый выход которого подключен к входу второго датчика временных интервалов соответствующего интегратора, 4: первьй вьлод второго датчика подклюN чен к BTOpobiy входу третьего ключа, а второй выход подключен к первому входу четвертого ключа, второй.вход которого подключен к ишне опорного напряжения, выход блока формирования подключен к установочному входу счетчика , информационньй выход которого подключен к первому входу делителя частоты, к второмувходу которого подключен второй выход генератора импульсов, первьй выход которого подключен к счетному входу счетчика, выход делитрля частоты подключен к входу первого датчика временных ий

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТХРЫТИЙ (21) 3532884/24-24 (22) 03.01.83 (46) 30.07.85. Бюл. !в 28 (72) !О.M.Hèêèòèí, И.А.Никольников и Б.П.Фролов (53) 68 1.327. 12 (088 .8) (56) Коммутатор бесконтактный

А612-9. Руководство по эксплуатации

3.081.076 РЭ.

Преобразователь аналого †цифров

А611-4. Техническое описание и ин— струкция по эксплуатации 3.038.007

РЭ, (54) (57) МНОГОКАНАЛЬНОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее и нормирующих преобразователей, аналоговый коммутатор, к управляющему входу которого подключен блок управления, к выходу аналогового коммутатор l последовательно подключены аналогоцифровой преобразователь (АЦП) и регистрирующее устройство, выход которого является выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения наде;,.ности устройства путем обеспечения помехозащищенности, в него введены и интеграторов, каждый из которых содержит дифференциальный усилитель с резистивным элементом в цепи обратной связи, инвертирующий вход дифференциального усилителя через переменный резистивный элемент подключен к выходу соответстзующего нормирующего преобразователя, вход которого является входом устройства, чеинвертирующий вход диффсренциального усилителя через резистивный элемент подключен к шине опорного напряжения, а выход

ÄÄSUÄÄ 1170444 А (5!)4 С ОЬ F 3/02 С ОЬ С 7/18 дифференциального суммирующего усилителя подключен к первому входу первого ключа, к выходу которого подключен вход первого запоминающего устройства, выход которого подключен к первому входу второго ключа, выход которого объединен с выходом четвертого ключа и подключен к входу второго запоминающего устройства, выход которого объединен через переменный резистивньп! элемент с неинвергирующим входом дифференциального усилителя и подключен к первому входу третьего ключа, выход которого подключен к входу третьего запомина- Я

9 ющего устройства, выход которого подключен к одному из информационный входов аналогового коммутатора, блок формирования, входы группы кбторого, подключены к шинам питания rn -фазной сети, а выходы группы подключены к

Мвй входам группы блока распределения, каждый выход которого подключен к

Овей входу второго датчика временных интер- 4 валов соответствующего интегратора, 4, ) первый вьход второго датчика подклю- Д чен к второму входу третьего ключа, ф а второй выход подключен к первому

1 входу четвертого ключа, второй вход которого подключен к ппше опорного напряжения, выход блока формирования подключен к установочному входу счетчика, информационный выход которого подключен к первому входу делителя частоты, к второму входу которого подключен второй выход генератора импульсов, первый выход которого подключен к счетному входу счетчика, выход делителя частоты подключен к входу первого датчика временных ин1170444 тер ало каждого интегратора, первый вы- входу первого ключа,а второй выход подход этогодатчика подключенк второму ключен к второму входувторого ключа.

Изобретение относится к измерительной технике и может применяться в различных информационно-измерительных системах, системах автоматического управления, регулирования и т.д., 5 особенно, когда необходимо максимально высокое быстродействие реализовать при достаточно высокой степени помехоэащищенности.

Целью изобретения является повышение надежности устройства путем обеспечения помехозащищенности.

На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого многоканального измерительного устройства; на 15 фиг. 2 — временные диаграммы, иллюстрирующие его работу.

Многоканальное измерительное уст-, ройство состоит из нескольких нормирующих преобразователей 1, аналогового коммутатора 2 с блоком 3 управле ния, АЦП 4 и регистрирующего устройства 5. Между выходом каждого нормирующего преобразователя l и соответствующим входом коммутатора включен интегратор 6. Интегратор содержит два запоминающих устройства 7 и 8, суммирующий дифференциальный усилитель 9, содержащий переменные резис.торы 10 и 11, резистор 12, дифференциальный усилитель 13 с резистором 14 в цепи обратной связи, ключи 15 и 16

I и датчики 17 временных интервалов.

Выход запоминающего устройства через резистор 11 подключен к неинвертирую-З5 щему входу усилителя 13, Интегратор содержит также третий и четвертый ключ 18 и 19, второй датчик 20 временных интервалов и третье запоминающее устройство 21, выход запоминающего устройства 8 через ключ 18 подключен к входу запоминающего устройства 21, а вход запоминающего устройства 8 через ключ 19 подсоединен к шине нулевого потенциала. Выходы датчика 17 подключены к ключам 15 и 16. Генератор 22 импульсов включен на вход 23 счетчика 24 и вход делителя 25 частоты, выход счетчика включен на управляющий вход ?6 делителя частоты, а выход 27 делителя подключен к входам первых датчиков

17 временпых интервалов всех интеграторов. Первыи выход блока 28 формирования включен на вход 29 датчика, а остальные выходы, число которых кратно числу фаз п, подключены к входам распределительного блока

30, выходы 31-33 котороrо подключе ны к входам вторых датчиков 20 временных интервалов всех интеграторов. Входы блока формирования, число которых равно числу фаз, соединены с соответствующими выводами 1Пфазной сети.

Предлагаемое многоканальное измерительное устройство работает следующим образом.

На входы А, Б, С блока 28 формирования подаются сигналы фазных напряжений (рассмотрим работу устройства для )n=3, фиг. 2а, 6, 8, где фазные напряжения изображены в виде прямоугольного переменного напряжения) . Блок формирования формирует два выходных сигнала. Первый выходной сигнал (фиг. 2ь) — это последовательность коротких импульсов, число которых за период напряжения сети равно 2m или 4m,êîòopûå генерируются в моменты tp-t < перехода через 0 всех трех фазных напряжений.

Второй выходной сигнал (фиг, 28) соответс гвует длительности периоца сети и в нашем случае синхронизирован с фазой А, V.е. это импульсы, появляющиеся в моменты t,t <, Сигнал фиксированной частоты с выхода генератора 22 импульсов поступает на счетчик 24 и на делитель 25 частоты.

Выходной код счетчика периодически через отрезки времени to-t„, и т.д. поступает на управляющий вход 26 делителя частоты (фиг.2а)и корректирует коэффициент деления (пересчета) делителя частоты 6 раз в течение одного периода напряжения сети

1170444

R14

f — ХТ = 1 вых

1о (3) БАТТЕ

Вых 14

М Н + (ВЫхД Д (о з

Гех

f6

N (1)

rpe f. „,„- выходная частота делителя

25;

fax частота генератора импуль5 сов;

N — выходной код счетчика 24, прямо пропорциональный длительности 1/2m периода сети.

Частота с выхода делителя 25 поступает на входы всех первых датчиков 17 временных интервалов (фиг.2*).

Выходное напряжение с выхода нормирующего преобразователя подается на вход интегратора (для простоты рас15 смотрим работу одного канала при наличии у интегратора только одного входа) через резистор 10, инвертируется дифференциальным усилителем

13 и при поступлении импульса на ключ 15 запоминается первым запоминающимся устройством 7. Через время, которое меньше периода следования импульсов, подаваемых на ключ 15 датчика 17 временных интервалов, подается импульс на ключ 16, послед— ний замыкается и напряжение, имеющееся на выходе запоминающего устройства 7, запоминается запоминающим устройством 8, с выхода которого подается на вход дифференциального

30 усилителя 9 через резистор 11 и складывается с входным напряжением. Далее цикл повторяется и при постоянном напряжении нормирующего преобразователя и при f = const на входе

5bix запоминающего устройства 8 получается линейно нарастающее "лестничное" напряжение (фиг. 20). Это напряжение возрастает до тех пор, пока со второго выхода блока формирования через второй датчик временных интервалов не поступит импульс в момент t<. При этом выходное напряжение запоминающего устройства 8 через ключ 18 поступит на вход третьего запоминающе- 45 го устройства 21 и далее на выход.

При этом замкнется ключ 19, произойдет сброс интегратора, а на выходе интегратора установится выходное на пряжение, которое поступит дальше на коммутатор 2 +1

П = К „„ †- и „ (t) dt (2) l где f — частота следования импульбык сов, поступающая на датчик

17 временных интервалов;

Т вЂ” период напряжения сети;

К„ — сопротивление резистора 14 обратной связи;

Е„ - сопротивление резистора 10.

Это найряжение (фиг.2и) в предположении, что оно оставалось неизменным на выходе нормнрующего преобразователя 1 за период интегрирования а также за предшествующий период, коммутатором 2 подключается на вход

АЦП 4. Это подключение может быть осуществлено в любой момент времени за исключением короткого промежутка времени at, непосредственно предшествующего и следующего за моментами переключения напряжения интегратора t и t . Эта разрешенная временная область показана на фиг. 2к заштрихованной, причем at должно быть меньше, чем суммарное время переключения аналогового коммутатора 2 и время преобразования АЦП 4.

Кроме того, если на полезный выходной сигнал нормирующего преобразователя наложена помеха с частотой сети, то она будет подавляться тем сильнее, чем б.шже к единице произведение коэффициента передачи интегратора на период сети

Так как период сети подвержен изменениям, то поддерживать это призведение равным единице можно, изменяя частоту f

SbrX что и реализовано в предлагаемом многоканальном измерительном устройстве. Это осуществляется путем определения длительности каждого 1/2m отрезка периода сети в моменты времени .t и коррекцией частоты f

Коэффициент подавления помехи зависит от двух факторов: насколько близко к единице произведение (3) и какова начальная фаза помехи по отношению к периоду интегрирования.

Для нашего случая коэффициент подавления помехи может быть записап бы о н,=гог й-1 где K — коэффициент подавления помехи;

1170444 начальная фаза напряжения помехи.

Очевидно, что величина К будет

f7 максимальна при

Для уменьшения влияния начальной фазы помехи на величину К необхои димо уменьшать значение 9 . Как вид- 10 но из фиг. 2а-г, угол или временной отрезок, на который смещены импуль..сы в моменты t, — с, составляет 60 или 1/6 Т. Следовательно, если в качестве синхронизирующей фазы 1S выбрать такую, которая имеет наименьший фазовый сдвиг по отношению к начальной фазе помехи, то значение никогда не будет превосходить значео ния 30 . Тогда коэффициент подавле- 20 ния помехи составит при условии, что

ТX — — — — = 0,999 — 1,001

f ûõ Rfx

10 величину 130 дБ при = О и 65 дБ 25 при = 30 . Так как начальная фаза помехи 1 может в каждом из и вход ных каналов принимать любое значение, то с целью наиболее эффективного подавления измерительные каналы разде- 30 лены на группы и каждая из групп ин.теграторов управляется через распреФ делительный блок, имеющий число выходов кратно или равное числу фаз

rn -фазной сети.

Очевидно, что при этом возможны несколько режимов работы многоканаль- ного измерительного устройства.

Если каждая группа интеграторов

t число которых меньше и, управляется от своей фазы, то, например, при rn = — 3 цикл опроса всех датчиков увеличивается до 1/3 Т и при этом возрастает общее количество каналов устройства.

Если же увеличение цикла опроса нежелательно, то можно оставить его равным Т, но при этом уменьшить количество каналов устройства.

Наконец, можно синхронизировать все каналы от одной фазы, оставить цикл опроса равным Т, но работать с несколько меньшим коэффициентом подавления помех. При m = 3, 5 Й вых Ф

Р(0

= 0,999 — 1,001 и Ч = Π— Л/2 минимальное значение Кп составит 60 дБ.

Все коммутации, необходимые для реализации указанных режимов работы многоканального измерительного устройства, осуществляются при помощи распределительного блока.

Составитель В.Бодовкин

Редактор. M.Келемеш Техред С.йовжий

Корректор М.Демчик

Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Ужгород, ул Проектная,4

Заказ 4704/45 Тираж 710

ВНИИПИ Государственн,>го комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5