Способ сбора информации с аналоговых датчиков

 

Изобретение относится к автоматике и информационно-измерительной технике и может быть использовано в многоканальных устройствах управления и регулирования технологическими процессами в составе АСУТП. Цель изобретения - повышение помехозащищенности при работе в условиях помех импульсного вида. Цель достигается тем, что в способе, заключающемся в поочередном измерении параметров датчиков в течение периода сетевого напряжения, причем начало замеров синхронизируют с нулевой и п -фазами сетевого напряжения, для каждого датчика проводят замеры в положительный и отрицательный полупериоды и результаты усредняют, измерение параметров проводят в течение К периодов, и в каждом новом периоде меняют очередность замеров датчиков, причем К определяют в соответствии с формулой AU -В -100%, где Ди ампли | туда импульсной помехи; D - диапазон измеряемых сигналов датчиков; К - минимальное количество периодов сети; д - допустимая относительная погрешность измерений. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 06 F 13/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) 1

ОП И САН И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ-:

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4602750/24 (22) 05,11.88 (46) 23.11,92, Бюл, N 43 (72) Х, М, Якубов и Б. П, Максимов (56) Патент США ¹ 3696403, кл. Н 03 К

13/00, 1980, Авторское свидетельство СССР

N1077478,,кл. G 06 F 3/00, 1982. (54) СПОСОБ СБОРА ИНФОРМАЦИИ С

АНАЛОГОВЫХ ДАТЧИКОВ (57) Изобретение относится к автоматике и информационно-измерительной технике и может быть использовано в многоканальных устройствах управления и регулирования технологическими процессами в составе АСУТП. Цель изобретения — повышение помехозащищенности при работе в услоьиях помех импульсного вида, Цель достигается тем, что в способе, заключающемИзобретение относится к автоматике и информационно-измерительной технике и может быть использовано в многоканальных устройствах управления и регулирования технологическими процессами в составе АСУТП, Цель изобретения — повышение помехозащищенности при работе в условиях помех импульсного вида.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства, реализующего способ; на фиг. 2 — временная диаграмма полного цикла работы устройства; на фиг, 3 — временная диаграмма работы устройства в течение одного периода сетевого напряжения, Устройство содержит датчик 1 аналоговых сигналов, формирователь 2, тактовый

„„. Ж„„1572275 А1 ся в поочередном измерении параметров датчиков в течение периода сетевого напряжения, причем начало замеров синхронизируют с нулевой и к -фазами сетевого напряжения, для каждого датчика проводят замеры в положительный и отрицательный полупериоды и результаты усредняют, измерение параметров проводят в течение К периодов, и в каждом новом периоде меняют очередность замеров датчиков, причем К определяют в соответствии с формулой .ШЯ Я

2 д,, где Л U ампли туда импульсной помехи; D — диапазон измеряемых сигналов датчиков; К минимальное количество периодов сети; д — допустимая относительная погрешность измерений, 3 ил. генератор-распределитель 3, счетчик каналов 4, счетчик периодов сети 5, формирователь адреса датчика 6, коммутатор 7, аналого-цифровой преобразователь (АЦП)

8, накапливающий сумматор 9, делитель 10, входы/выходы 11-17 блоков.

Устройство работает следующим образом.

Исходное состояние счетчика 5 — "К+1".

При этом сигнал на выходе "К+1" блокирует работу тактового генератора-распределителя 3, устанавливает выходы формирователя

6 в высокоимпедансное состояние и поступает на выход устройства как сигнал готовности к работе.

Формирователь 2 постоянно формирует импульсы на своих выходах в моменты "0" и л-фаз сетевого напряжения (фиг. 2).

1572275

Внешнее устройство-потребитель формирует сигнал "Пуск", который поступает на

R-входы счетчиков 4, 5, При этом с выхода

"К+1" счетчика 5 снимается сигнал, На счетный вход счетчика 5 поступают импульсы в моменты нулевых фаэ сетевого напряжения и, таким образом, на выходах счетчика 5 в каждый момент времени установлен код порядкового номера периода сетевого напря жения, начиная от момента появления .сигнала "Пуск", С выхода 12 тактового генератора-распределителя 3 импульсы поступают на счетный вход счетчика 4, С некоторой задержкой относительно этих импульсов на выходе 13 распределителя 3 формируются импульсы запуска АЦП 8. Таким образом, после смены очередного состояния счетчика 4 запускается в работу АЦП 8, Импульсы "нулевой" и л-фазы сети поступают от формирователя 2 на выход 14 тактового генератора-распределителя и сбрасывают в нулевое состояние счетчик 4.

Счетчик 4 последовательно меняет нулевое состояние под воздействием счетных импульсов с выхода 12 распределителя 3, Счетчик 4 рассчитан на N состояний (по количеству датчиков 1). В последнем, N-м, состоянии на его выходе "N" устанавливается сигнал, поступающий в распределитель 3 и блокирующий дальнейшее поступление импульсов с выхода 12 распределителя 3 на счетный вход счетчика 4, Период т тактовых импульсов на выходе 12 распределителя 3 выбран таким, чтобы N t = 10 мс, то есть меньше длительности полупериода сети, Кроме того, АЦП 8 выбирается из того условия, чтобы время его преобразования было в 1,5...2 раза меньше чем t, Таким образом, в первый полупериод сетевого напря>кения на выходах счетчика 4 последовательно формируются все комбинации от 1 до N.

Далее, сигналом л -фазы сети счетчик 4 сбрасывается в исходное состояние и снова формирует все комбинации от 1 до N. Этот цикл работы счетчика 4 повторяется в каждом полупериоде сетевого напряжения.

Как указывалось выше. счетчик 5 при этом формирует на своих выходах код порядкового номера периода сетевого напряжения, начиная с момента появления сигнала "Пуск" от потребителя. Количество состояний счетчика 5 (К+1), где К- количество периодов сети, в течение которых производится измерение аналоговых сигналов.

Если импульсная помеха эа К периодов измерения одного канала попадает один раз, то при усреднении влияние ее уменьшается в 2К раз. Величину этой усредненной помехи можно определить по формуле

ЛО 0 причем, исходя из требований к устройству по точности измерения, эта ве5 личина не должна превышать относительную погрешность измерения.

Следовательно, число К может быть определено в соответствии со следующей формулой

10 ли Io oo где Л U — амплитуда импульсных помех, 0 — диапазон измеряемых сигналов датчиков, К вЂ” минимальное количество периодов сети; д — допустимая относительная погрешность измерений, При небольшом количестве N датчиков

1 (до 30) в целях оптимизации аппаратных средств целесообразно принять К=N.

Формирователь 6 из входных кодов от счетчиков 4, 5 формирует код m управления коммутатором 7 по следующему закону:

jn+I<-1 n+k К гп =. и+!<-1-N n+I<>N, 45 при К вЂ” -2;

npN К=З:

m =1-2 — 3- „,-N

m =2-3-4- „,-К-1;

m=3-4-5-...-N-1-2, и Т.д, Таким образом, в течение каждого сетевого периода на вход АЦП 8 коммутируются последовательно все Nд,атчиков дважды — в положительный и отрицательный полупериоды сети. Кроме того, в каждом новом пери55 оде сети последовательность подключения датчиков меняется, Во время подключения в АЦП 8 производится преобразование их параметров в цифровой код, Всего в процессе цикла работы устройства производится где n — текущее значение кода счетчика 4;

I< — текущее значение кода счетчика 5.

Таким образом, на выходах формирова35 теля б в каждый период сетевого напряжения формируются последовательно все N комбинаций кода управления ",oììóòàòîром 7, но последовательность их формирования зависит от состояния счетчика 5, т,е. от порядкового номера периода сети, Так, при К=1 (т.е, в первом периоде сети) последовательность кодов управления коммутатором будет следующей;

1572275

2К замеров (аналого-цифровых преобразований) по каждому из N датчиков. Результаты всех замеров записываются по сигналу

ГТ от АЦП 8 в накапливающий сумматор, который состоит из N одинаковых накопителей. Номер накопителя, куда записывается результат очередного замера, определится . кодом на выходе формирователя 6. К концу цикла работы устройства в каждом из накопителей содержится сумма результатов всех замеров по соответствующему датчику.

По истечении первых К периодов сети после запуска устройства счетчик 5 установится в состояние "К+1". При этом сигнал с выхода "К+1" счетчика 5 блокирует дальнейшую работу распределителя 3, устанавлива ет выходы формирователя 6 в высокоимпедансное состояние и поступает на выход "Гот" устройства. По этому сигналу устройство-потребитель выставляет на шину АД код номера датчика 1, который поступает на вход сумматора 9. На выходе сумматора 9 появляется код суммы всех 2К замеров по выбранному датчику, который поступает на вход делителя 10, осуществляющего деление значения кода на число 2К.

На выходе делителя 10 при этом формируется код усредненного значения параметра выбранного датчика. Опрос усредненных

Формула изобретения

Способ сбора инг ормации с аналоговых датчиков, заключающийся в поочередном измерении параметров датчиков в течение периода сетевого напряжения, причем начало замеров синхронизируют с нулевой и л -фазами сетевого напряжения, для каждого датчика проводят замеры в положительный и отрицательный полупериоды и результаты усредняют, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения помехозащищенности способа при работе в условиях помех импульсного вида, измерение параметров датчиков проводят в течение К периодов и в каждом последующем периоде результатов замеров параметров всех датчиков со стороны устройства-потребителя может производиться в любой последовател ь ности.

5 Таким образом, после сигнала "Пуск" предложенное устройство в течение К периодов сети производит аналого-цифровое преобразование с цифровым интегрированием параметров всех N датчиков. При не10 большом количестве датчиков 1 (до 30) можно принять K=N.

Тогда быстродействие устройства — 20 мс/кан, что является пределом возможно15 сти интегрирующих АЦП, имеющих весьма сложную аппаратную реализацию для многоканальных систем сбора информации (в устройстве применен простейший АЦП поразрядного взвешивания).

20 Поскольку каждая пара замеров для датчика производится в противофазные моменты сетевого напряжения и результаты усредняются, исключается влияние на результаты сетевых помех, Многократные и в

25 разные моменты времени относительно нулевой фазы сети измерения параметров каждого датчика значительно снижают не только разовые, но и систематические импульсные помехи, возникающие в АСУТП.

30 меняют очередность замеров датчиков, причем К определяют в соответствии с формулой

35 где ЛΠ— амплитуда импульсной помехи;

D — диапазон измеряемых сигналов дат40 чиков;

К вЂ” минимальное количество периодов

O сети; д — допустимая относительная погрешность измерений.

1572275

Выг 1б

Выу, 17

Рдс»

Ю, Ви.„кы

J. Выл.ff

3. Вых. 12

5: Вимда

Ву.rS

ВЙ. Ы

Ви.17

S. Выю,иода

3. &be.12

4. йи.иба

3. В1и, 1В

8. Вых,гТ

Составитель О.Кулаков

Редактор H.Êàìåíñêàÿ Техред М.Моргентал КорректоР Э.Лончакова

Заказ 551 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская нэб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101