Устройство нисневича для дистанционного многоточечного контроля сопротивлений

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (!9! (!!) (gI)g (01 R 27/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЬ!Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4428749/21 (2-) 20.03.88 (46) 23. 01. 91. lier.. I(3 (75) 11. С. Нис»евич (53) 621 317. 33 (088. 8) (>6 ) 1!ишел ь Ж.,;lu p r> 1(., Эспью Б. Программируемые hoH Tð>>r>r> ры. - 11.: !!ашипостроение, 1986, с. 64, рис. 2.38.

Гарет Р. Аналог>. иыг ус гройстна для микропроцессоров и >пни-Ч >1;!, l f.: 1!ир, 1981, с . 137, рис, 6. 2.

2 (34) УСТРОЙСТВ>(?.НИСНЕБИЧА ДЛЯ ДИСТАНllI (!ÍÍ0l 0 11НОГОТОЧР>П>ОГО КОНТРОЛЯ

С(? ПР".Т!(ВЛИПНИ!! (37) !!з >оре > ение тнс сится к средствам автоматиэзции производственных пр .цессов информационно-вычислительно>> техники и предназнзчено ;, я сбора информации о Физических и -.ехнологических процессах, параметры которых преr разуются в H3менен(>я электрических с;,.>ротивлений. Цель из бр -тения — уме»!.шепие аппаратурньм

1622839

5 !

О затрат. Процессор 2 блока 1 управле— ния и обработки информации загружает в регистры 3 — 7 необходимую информацию. Ключи блока 13 коммутации пропускают на шину блока 14 питания прямое или инверсное напряжение с источника 12 питания. Напряжение питания через блок 15 диодных групп поступает к И датчикам блока 16 дат— чиков и общая сумма токов по цепи 21 измерения проходит через сопротивИзобретение относится к области средств автоматизации производственных процессов и информационно-вычислительной техники и предназначено для сбора информации о физических и технологических процессах, параметры которых преобразуются н изменения электрических сопротивлений.

Целью изобретения является уменьшение аппаратур ых затрат.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства для дистанционного многоточечного контроля сопротивления; на фиг.2 — схема подключения датчиков блока датчиков сопротивления через Диоды блока диодных групп к подшинам прямого и Обратного питания блока питания; па фиг.3 — блок-схема алгоритма работы блока упранления.

Устройство для дистанционного многоточечного контроля сопротиг лений содержит блок 1 управления и обработки информации, включающий процессор 2, регистры регистрации 3, сигнализации 4, управления 5, данных

6, базы 7 и блок 8 памяти, аналогоцифровой 9 и цифроаналоговый !гав преобразователи, блок 11 нычигания аналоговых сигналов, источник 12 прямого и обратного питания датчикон, блок 13 коммутации, блок 14 питания, блок 15 диодных груп „ блок 16 датчиков сопротивления, блок 17 согласования (сопротивление нагрузки), блок 18 индикации и регистрации,включающий блок !9 индикации и блок 20 регистрации, цепь 21 измерения.

Процессор 2 своим первым входом соединяется с блоком 8 памяти двунаправленной шиной обмена информацией, первый, второй, третий и четвертый выходы процессора 2 соединены с

55 ление 17 нагрузки, а также поступает на первый вход блока 1! вычитания, второй вход которого соединяют с ныходом цифроаналогового преобразователя 10, а выход — с входом аналогоцифрового преобразователя. Блок 1 управления и обработки информации содержит также блок 8 памяти. Блок 18 индикации и регистрации содержит блок 19 индикации и блок 20 регистрации. 3 табл., 3 ил. входами регистров /,5, 3 и 4 соответственно, выходы которых представляютт первый, второй, третий и четвертый выхолы блока управления и обработки информации.

Второй вход процессора 2 соединен с выходом -.егистра 6, вход которого представляет вход блока 1 управления и Обработки информации. Первый выход блока управления соединен с информационным хогзм цифроаналогового пр ео бра soI a Tp .s (1IAI1) 1Г1, выход

К ОТ ОРО Г О СОЕД,АЙНЕ Н С BTOPbIM ВХОДОМ блока 1 вычитания, выход последнего через аналого-цифровой преобраэонагель {ЛЦП) 9 соединен с входом блока

1 управления и обработки информации.

Второй выход последнего соединен с первым,ходом блока 13 коммутации таким Образом, что 2 log !! (гге hl— число датчиков сопротивления) выходов регистра 5 управления соединены с управляющими входами 2 1оя !! ключей коммутации напряжения питания датчиков блока 13 коммутации, представляющими первый вход блока 13 коммутации.

Первые 2 log И силовых нходов нормалью но замкнутых контактов ключей соединены вместе, представляют второй вход блока 13 коммутации и подключены к выходу прямого напряжения источника 12 питания датчиков. Вторые

2 1О8 .! силовых входов нормально разомкнутых контактов ключей соединены вместе, представляют третий вход блока 13 коммутации и подключены к выходу обратного напряжения источйика

12 питания датчиков. Выход блока 13 коммутации соединен с входом блока

14 питания таким образом, что 2 log 11 силовых выходов средних точек перекидных контактов ключей коммутации блока 13 коммутации представляют со1622В39

50 бой выход блока 13 коммутации и соединяются с шиной из 2 log 11 цепей

;2 питания датчиков блока )4 питания, причем каждая цепь шины питания уп- 5 равляется отдельным ключом коммутации в зависимости от состояния выхода соответствующего разряда регистра

5 управления. Вся шина питания блока

14 питания разделена на прямую и ин- 10 версную подшины по log N цепей пи2. тания в каждой. Выход блока 14 питания соединен с входом блока 15 диодных групп таким образом, что каждая цепь питания соединена с одним 15

N из входов †-- диодных групп, причем с цепью, с которой уже есть соединение одного из входов диодной группы блока 15 диодных групп, и ее парой уже не соединяется ни один из других входов диодной группы, Выход блока 15 диодных групп соединен с входом блока 16 датчиков сопротивления таким образом, что выходы N диодных групп блока 15 диодных групп соединены с первыми выводами соответствующих Ы датчиков сопротивления блока 16 датчиков сопротивления,вторые выводы которых соединены между собой, 30 представляют цепь ?1 измерения. Выход блока 16 датчиков сопротивления подключен к первому входу блока II вычитания и через блок 17 согласования к входу источника 12 пи гания датчиков.

Третий и четвертый выходы блока

1 управления и обработки информации соединения соответстнснно с входами блоков индикации 19 40

20, представляющими первыи и второй входы блока 1Я индикации и регистрации.

Устройство для дистанционного многоточечного контроля сопротивлений 45 работает следуюшим об!»ззом.

В каждой иэ 2 !î!.,N цепей шины питания блока 14 питания н дключается по 1!/2 датчиков, I ðó»»èðoíêà датчиков по отдельным парам цепей производится в виде формирования двоичного кода.

Предположим, что парам цепей шины питания блока 14 »итания присвоены позиционные веса, с",-1ысл которых 55 сводится к форме пс„,клн чення к ним соответствующей группы из 1!/2 датчиков, каждый через с «ою диодную группу. Так к инверсной пепи питания нулевого разряда подключаются все чегные N/2 датчиков, а к прямой цепи питания тогс *е нулевого разряда — все нечетные N/2 остальных датчиков. К инверсной цепи питания первого разряда — N/2 датчиков, группирующихся по два через два начиная с нулевого> а к прямой цепи — остальные N/2 датчиков "по два через два, начиная с второго, Соответственно к инверсной цени второго разряда подключается N/2 датчиков "по четыре через четыре", начиная с нулевого, а к прямой — начиная с четвертого (фиг.2), и т.д.

Соответственно по каждой цепи шины питания блока 14 питания на N/2 датчиков подается прямое или обратное напряжение от источника 1? питания в зависимости от направления включения в данчый момент соответствуюшего ключа коммутации блока 13 коммутации, что зависит от соответствующего разряда регистра 5 управления блока 1 управления и обработки информации.

В случае, если одновременно несколько ключей блока 13 коммутации коммутируют в цепи питания блока 14 питания прямое напряжен е источника

12 питания, на некоторыс датчики блока 16 датчиков сопротивления питание может поступать сразу от нескольких разных ключей блока 13 коммутации (по нескольким цепям). В случае включения ключей коммутации питания в виде определенного кода так, что при включении одного из ключей пары другой отключен, то олин из датчиков оказывается всеми своими диодами подключенным к обратному напряжению питания источника 12 питания, т.е. без питания. На все другие (N--I) датчики по одной или сразу нескольким цепям поступает прямое напряжение питания источника 12 питания.

В случае, если одновременно включены хотя бы только два ключа одной и той же пары, то прямое напряжение питания источника 12 питания поступает на все датчики сразу (здесь не рассматриваются случаи вырожденных, неполнокодовых включений датчиков).

Суть изобретения заключается не в прямой фиксации значения сопротив- ления интересуюшего датчика блока 16 датчиков иэ N имеющихся, а в с!иксации и последуюшей обработке разницы

1622839 между суммой токов, протекаюших через все 11 сопротивлений датчиков, и суммой токов через (N-1) сопротивлений датчиков при одном отключенном (том, который интересует) с последующим пересчетом измеренного параметра в единицы сопротивления.Вазможность этого основана на том,что источник 12 питания для всех цепей питания общий, а значит для всех датчиков напряжение питания источника 12 питания одинаково. Тогда по укаэанной разнице двух сумм токов можно определить составляющую тока, обеспечиваемую сопротивлением интересующего датчика.

При первоначальном включении npoveccop 2 па встроенной программе производит действия по инициализации

1О

50 устройства, загружая во внутренние и внешние регистры необходимую инфармацию. При этом предполагается, что управление и подготовка к работе блока 20 регистрации (принтера) и 25 источника 12 питания произведены предварительно в автономном режиме.

Это может сделать автоматически и блок 1 управления при наличии необходимых связей (каторые, как и систе- 30 ма ввода информации от оператора (клавиатура) и блок питания электронных схем (тте датчиков), н данном с; учае не показаны).

В исходном состоянии предполагается,

Поскольку на выходах регистра 5 управления присутствуют логические нули, то ключи блока 13 коммутации через сваи нормально замкнутые кан- 45 такты пропускают на шину блока 14 питания датчиков прямое напряжение питания во всех цеттях. Это ведет к таму, что в данный момент напряжение питания поступает ко всем датчикам и общая сумма гоков через все без исключения датчики па цепи 21 измерения проходит через сопротивление 17 нагрузки. Выделяемое на сопротивлении 17 напряжение вычитается иэ урон35 ня аналогового сигнала с выхода

ЦАП 10. Аналоговый сигнал, пропорциональный разнице этих напряжений преобразуется с помощью А!1П 9 в пифронай кад со тнаком, который записыва ется в регистр 6 данных. В зависимости от знака получившейся разницы уточняется число, хранящееся в регистре 7 базы: если разница отрицательная т е "йап ) U,I то из числа в регистре 8 базы вычитается величина разницы; если разница положительная, т.е, Б„ц (Ь ;, то к числу в регистре

7 базы прибавляется величина разницы.

При высоком коэт1тфициенте усиления блока 11 вычитания (чта необходимо для обеспечения высокой чувствительности устройства при измерениях) процесс уточнения величины потенциала на выходе 1тАП 10 может быть итеративным да тех пор, пока получаемая на выходе блока 11 вычитания разница напряжений не оказывается ниже допустимого значения. Естественно, чта разрядность регистра 7 базы, а соответственно и разрешающая" спас< бность 11АП 10 при этом могут быть выше разрядности регистра

6 данных и разрешения АЦП 9.

Описанньнт процесс уточнения "баll эы необходим для первичного учета всех вгтияютцих на измерения *актаров, Теперь можно измерить величину сопротивления любого датчика. Для

=.òoão, в соответствии с заложенной тт блок 1 управления и обработки информации (или по запросу оператора

II.pea не показанные средства ввода), н регистр 5 управления записывается код интересующего датчика ° При этом половина ключей блока 13 коммутации оказываются включенными и через них в соатнетствуюшие цепи шины блока 14 питания подается обратное напряжение питания, "запирающее соответствующие диоды тех датчиков, отдельные разряды кода которых совпадают с загруженным н регистр 5 управления кодов. Для одного из Il датчиков запертыми оказываются все его log N диода.

Соответственно, составляющая тока этого датчика теперь исключается из общего тока, протекающего по пепи 21 измерения. Соответственно изменяется и величина напряжения, падаюшего на сопротивлении 17 нагрузки. Ра выходе блока 11 вычитания аналоговых сигпалан паятляется аналоговый сигнал, велитипа ка т араго проттрацттагтальтта велиIl II чтт не исклк ченнаи н результа те описанной ттатттутации састанлян пей така тттш ересуюшего датчика блс ка 16 патчи1622839 ков. Знак разнипы всегда отрицателен, 1. цап +

АЦП 9 преобразует аналоговый сигнал н код, который соответствует значению сопротивления выбранного

5 датчика и может быть вь«««еден в блок

19 индикации, блок 20 регистрации (принтер) или записаться в блок 8 памяти. Иожет оказаться, что для исклю- 1О чения влияния случайных факторов (помех, наводок, пульсации питания и т.п.) потребуется несколько раз повторить процедуру уточнения базы и измерения. При этом набрана необходимая статистика, обработав которую с помощью блока 1 управления можно повысить точность и достоверность измеренной величины.

Пример. Формирование кода

20 подключения датчиков.

Берут 16 датчиков: каждая из подшин литания состоит из четырех цепей (вся шина соответственно содержит 8 цепей питания). Пусть датчики подклю-2 чаются к цепям питания через диодные группы (табл.1).

Рассматривают коды, с помощью которых можно скоммутировать сразу все датчики системы (табл.2).

3о всех приведенных случаях через все датчики протекает ток, так как хотя бы «!а одном из диодов каждого датчика полярность подключенного напряжения питания соответствует его открытому состоянию (указанная полярность напряжений соответствует полярности подключения диодов на фиг.2). Очевидно, что любое сочетаО ние приведенных комбинаций дает аналогичный эффект. Более того, если в какой либо другой "случайнойп комбинации питающих напряжений в целях шины литания можно выделить хотя бы

I ч5 одну из приведенных, то через нсе датчики системы протекает ток.

Коды, с помощью которых можно исключить коммутацию некоторой опреде— ленной группы датчиков системы, приведены в табл.3. формула и з о б р е т е н и я

Устройство для дистанционного мног ото «ечного контроля сопротивлений, содержащее последовательно соединенные аналого-цифровой преобразонатсль и блок упранле««ия и обработки ««ндюрмапии, блок вычитания, о ". г и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения аппаратурных затрат, н него дополнительно введены цифроаналоговый преобразователь, последовательно соединенные блок коммутации, Е;«ок питания датчиков, блок диодных групп и блок датчиков сопротивления, послсдовательно соединенные Елок согласования и источник питания, вход блока согласования соединен с первым входом блока вычитания и с выходом блока датчиков сопрот««вче««ия, ««ервь«й выход бпока управления и обработки информации через цифроаналоговый преобразователь соединен с вторым входом блока вычитания, выход которого через аналого-цифровой преобра.-ователь подключен к входу блока управления и обработки информации,второй выход блока управления и обработки информации соединен с первым входом блока коммутации, второй и третий выходы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами источника питания, третий и четверть««« выходы блока управления и обработки информации подключены к первому и второму входам блока индикации.

1622839

Таблица 1 Подшины

Номер датчика шины питания

Прямая

Инверсная

)О )1 )2 )3 (О (1 (2 (3

Знаком в обозначено соединение (контактное, проводящее) одного из диодов группы со ответствующего датчика с данной цепью шины питания.

Знаком / " — отсутствие соединения (никакого контакта) конкретного датчика с данной цепью шины питания.

Таблица 2 шины питания

Подшины

Номер датчи ка

Инверсная ! 1

Прямая

>О )2 )3 (О (1 (2 (3

Х

Х

Х

Приме ч а н ие. Х вЂ” любойдатчик. на среднюю точку перекидного контакта ключа блока 13 коммутации поступает напряжение отрицательной полярности.

+ — на среднюю точку перекидного контакта ключа блока 13 поступает напряжение положительной полярности.

/ / /

2 4Ф / / /

3 / 44: / /

4 4Ф 4C /

/ /

6 4Ф / 4+ /

7 / 4Ф /

8 Ф 4Ф Ф

9 / / / 4Ф

1О + / / 4411 II Ф 1Ф

12 / / 4С

13 Ф / №

14 / № Ф -Ф №

16 I

4 4

/ № №,/

/ /

Ф М

Ф

1Ф №

Ф /

/ /

4С 4 ! Ф

Ф /

/ /

Ф Ф

Ф Ф

Ф ! 4Ф

/ Ф

/ 4ь

1Ф /

Ф /

:Ф /

4 /

/ /

/ /

/ /

/ /

) 622339

Таллин а 3

Номер латника

Налиние тока

«э !

+ + т

Подыино пря ого numo u.q

Подшина обратного питания

Прямая пода(ина питания

«О <1 2 с3

I5,(с ! — 14

14, IF

1 — 3,15

1,5

2-," — I

6,(6

) — 5,7-(3, 15,!6

Нет

Есть

Нет

Есть

Нет

Есть

Н T

Есть.1622839

Составитель Ю.Минкин

Техред М.Моргентал

Редактор Н.Бобкова

КоРРектоР С.Черни

Заказ 109 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. i àãàðèíà, 101