Устройство для контроля рассредоточенных объектов

 

Изобретение относится к телемеханике и может быть использовано для дистанционного контроля параметров работы скважин Целью изобетения является расширение функциональных возможностей и повышение надежности путем сокращения времени опроса устройства и увеличение достоверности контроля работы источника питания Устройстро для контроля рассредоточенных объектов содержит датчик параметров объекта 1, блок измерения 2, оперативный блок 3 памяти, радиопередатчик 4. радиоприемник 5, блок контроля 6 заряда аккумуляторной батареи блок -управления 7. таймер 8, коммутатор 9, блок памяти 10, состоящий из аккумуляторной батареи 11, батареи солнечных фотоэлементов 12. термогенератора 13, первого и второго диодов 14, 15 датчика тока 16 и ключа 17. датчик 18 напряжения аккумуляторной батареи, датчик 19 батареи солнечных фотоэлементов и датчик 20 термогенератора Контроль параметров объекта осуществляется по команде с диспетчерского пункта 5 ил

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5017663/24 (22) 18.1 2.91 (46) 15.10.93 Бюл. Ня 37-38 (76) Караваев Александр Михайлович; Зайцев Геннадий Иванович; Чернышев Александр Васильевич;

Галеев Салават Ахметович; Серафимов Игорь

Евгеньевич; Мурзин Александр Юрьевич; Сибирев

Сергей Петрович; Коротаев Юрий Павлович;

Кучеров Геннадий Георгиевич; Кульков Анатолий

Николаевич (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ РАССРЕДОТОЧЕННЫХ ОБ ЕКТОВ (57) Изобретение относится к телемеханике и может быть использовано для дистанционного контроля параметров работы скважин. Целью изобетения является расширение функциональных возможностей и повышение надежности путем сокра(в) )Ш (и) 2001441 С1 (51) щения времени опроса устройства и увеличение достоверности контроля работы источника питания

Устройство для контроля рассредоточенных объектов содержит датчик параметров объекта 1, блок измерения 2, оперативный блок 3 памяти, радиопередатчик 4, радиоприемник 5, блок контроля 6 заряда аккумуляторной батареи, блок управления 7, таймер 8, коммутатор 9, блок памяти 10, состоящий из аккумуляторной батареи 11, батареи солнечных фотоэлементов 12, термогенератора 13, первого и второго диодов 14, 15 датчика тока 16 и ключа 17, датчик 18 напряжения аккумуляторной батареи, датчик 19 батареи солнечных фотоэлементов и датчик 20 термогенератора. Контроль параметров объекта осуществляется по команде с диспетчерского пункта. 5 ил.

2001441

Изобретение относится к телемеханике и может быть использовано для дистанционного контроля параметров работы скважин, Известно устройство для контроля рассредоточенных объектов, содержащее радиоприемник, блок измерения, радиопередатчик, блок питания, таймер и коммутатор, первый и второй входы которого соединены соответственно с блоком питания и выходом таймера, а первый, второй и третий выходы — с входами радиоприемника, радиопередатчика и блока управления, Недостатками известного устройства являются отсутствие контроля режима работы источника питания и продолжительное (единицы и десятки минут) время передачи информации от исполнительного пункта к диспетчерскому пункту, Наиболее близким к заявляемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство для контроля рассредоточенных объектов, содержащее датчики параметров объектов, датчик напряжения аккумуляторной батареи, радиопередатчик, радиоприемник, коммутатор, блок управления, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым входом коммутатора и входом модуляции радиопередатчика, вход питания которого соединен с первым выходом коммутатора, блок измерения, информационные входы которого соединены с датчиками параметров объекта, блок контроля заряда аккумуляторной батареи, блок питания, состоящий из батареи солнечных фотоэлементов, термогенератора и аккумуляторной батареи, соединенной с входами питания коммутатора, блока контроля заряда аккумулягорной батареи и входом датчика напряжения аккумуляторной батареи.

В известном устройстве предусмотрен контроль режима работы источника питания: контроль величины заряда аккумуляторной батареи производится по величине напряжения на ее зажимах.

Известное устройство имеет следующие недостатки: относительно длительное время радиоконтакта исполнительного пункта с диспетчерским; необъективный контроль степени заряженности аккумуляторной батареи; косвенный контроль производительности солнечных фотоэлементов и термогенератора.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей и повышение надежности путем сокращения времени радиоконтакта исполнительного и диспет5

55 черского пунктов и увеличения достоверности контроля работы источника питания.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг, 2 — функциональная схема блока контроля заряда аккумуляторной батареи; на фиг. 3 — характеристика зависимости напряжения аккумуляторной батареи от величины заряда; на фиг. 4— функциональная схема блока управления; на фиг. 5 — функциональная схема блока измерения, Устройство для контроля рассредоточенных объектов содержит датчики 1 параметров объекта, блок 2 измерения, оперативный блок 3 памяти, радиопередатчик 4, радиоприемник 5, блок 6 контроля заряда аккумуляторной батареи, блок 7 управления, генератор 8 импульсов. коммутатор 9, блок питания 10, состоящий из аккумуляторной батареи 11,батареи 12 солнечных фотоэлементов, те рмогенератора

13, развязывающих диодов 14 и 15, датчика

16 тока и ключа 17, датчик 18 напряжения аккумулятивной батареи, датчик 19 батареи солнечных фотоэлементов, датчик 20 термогенератора.

Блок 6 контроля заряда аккумуляторной батареи содержит сумматор 21, схему 22 выделения абсолютной величины сигнала, преобразователь 23 напряжения в частоту, делитель 24 частоты, реверсивный счетчик

25, компаратор 26, кнопку 27, схему 28 сравнения.

Блок 7 управления содержит декодер

29, регистр 30, кодер 31, элемент ИЛИ 32, источник 33 эталонного напряжения, схему

34 начальной установки.

Блок 2 измерения содержит схему 35 начальной установки, счетчики 36, 37 и 38, триггер 39, элемент И 40, управляемый генератор 41 импульсов, первый мультиплексор 42, преобразователь 43 напряжения в частоту, элемент И 44, генератор 45 импульсов, второй мультиплексор 46. формирователь 47 импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Устройство может находиться в одном из четырех состояний: пауза, прием, передача и измерение, Генератор 3 импульсов периодически с интервалом То на время Тл через коммутатор 9 подключает питание к радиоприемнику 5 и блоку 7 управления. При этом То— длительность паузы, T> — длительность работы радиоприемника.

Цикл обмена информацией между диспетчерским и группой исполнительных пунктов заключается в следующем, 2001441

Первоначально диспетчерский пункт непрерывно, поочередно излучает информационные посылки (команды на измерение), содержащие адреса каждого

1 исполнительного пункта с периодом Тп в течение времени Т . Чтобы радиоконтакт

I состоялся со всеми исполнительными пунк1 тами необходимо выполнить условия: Tp >

Т + Tn u Tn < Т,!Н, где Н вЂ” количество устройств, работающих с одним диспетчерским пунктом.

В блоке 7 управления принятая с диспетчерского пункта информация декодируется и идентифицируется с адресом исполнительного пункта, B случае совпадения адресов блок 7 вырабатывает управляющий сигнал начала измерения для блока 2, В процессе измерения сигналы с датчиков

1 и датчиков напряжения 18, 19, 20 усредняются за время, например 30 с каждый п записываются в блок 3. Чтобы устройство не вышло в режим измерения дважды необходимо выполнить условие: Тл < Т, где T>—

I время цикла измерения.

После окончания цикла измерения диспетчерский пункт начинает цикл опроса, т.е. излучать информационные посылки (команды на запрос информации), содержащие адреса каждого исполнительного пункта с периодом Т„в течение времени, пока они не будут опрошены.

Если после декодирования в блоке 7 управления адрес, содержащийся в посылке, совпадает с адресом исполнительного пункта, а код соответствует команде на запрос информации блок 7 через коммутатор

9 подключает питание радиопередатчика 4 и через время (10-20 мс) выхода на режим начинает модуляцию радиопередатчика 4, В эфир излучается информационная посылка, содержащая адрес исполнительного пункта и информацию с датчиков, хранящуюся в блоке 3.

Оперативность опроса всех исполнительных пунктов гарантируется выбором небольшой величины Т вЂ” несколько минут, низкое среднее потребление электроэнергии блоком 7 управления и радиоприемником 5 обеспечивается высокой скважностью подачи питания на укаэанные блоки

То +Тп

50-100. а радиопередатчиком

Тп кратковременной (сотни миллисекунд) его работой.

В паузах, когда потребление энергии минимально, аккумуляторная батарея 11 находится в режиме подзаряда от батареи 12 солнечных фотоэлементов или термогенератора 13. Ток подэаряда измеряется датчи5

55 ком 16 тока и информация с датчика 16 поступает в блок 6 контроля заряда аккумуляторной батареи. Информация о токе разряда поступает в блок 6 с блока 7 управления. Если заряд аккумуляторной батареи превысит некоторое значение Q> (фиг. 3), то блок 6 через коммутатор 9 и ключ 17 отключит цепь подзаряда, если заряд окажется меньше Ог, то блок 6 блокирует подачу питания на все блоки, кроме блока генератора

8 и коммутатора 9. Таким образом устраняется опасность как перезаряда аккумуляторной батареи, так и разряда ее ниже допустимой нормы.

В режиме измерения 9 отключает подзарядку аккумуляторной батареи. Датчиком

18 измеряется напряжение аккумуляторной батареи под нагрузкой. Датчиками 19 и 20 измеряются напряжения холостого хода батареи 12 солнечных фотоэлементов и терморегулятора 13, Информация о значениях этих напряжений передается на ДП. По напряжению холостого хода батареи солнечных фотоэлементов и терморегулятора судят об их работоспособности. Блок 6 контроля заряда аккумуляторной батареи может быть реализован по схеме, и изображенной на фиг. 2.

На прямой вход сумматора 21 подается напряжение, пропорциональное току подэаряда аккумуляторной батареи U>l> с датчика тока 16, на инверсный вход напряжение, пропорциональное току разряда Ор- р с блока 7 управления. Ток разряда р в различных режимах довольно точно известен, поэтому блок 7 для каждого режима формирует фиксированные напряжения, пропорциональные току потребления от аккумуляторной батареи с учетом тока саморазряда. Напряжение U Х= 0эОр с выхода сумматора поступает на вход схемы 22 выделения абсолютной величины сигнала. затем на вход преобразователя 23 напряжения в частоту и далее на вход делителя 24 частоты. После делителя 24 частоты импульсы поступают на счетный вход реверсивного счетчика 25. Система преобразователь напряжения в частоту — счетчик осуществляют цифровое интегрирование сигнала. Количество импульсов, сосчитанных счетчиком;

N pp fp (l>- lp)dt- Ë О где ЛΠ— изменение величины заряда аккумулятора за время Т, Компаратор 26 осуществляет управление направлением счета реверсивного счетчика 25. При 13 > 1Р прямой счет, заряд, при

I, < Iр — обратный счет, разряд.

200144"

В исходном состоянии аккумуляторная батарея заряжена до величины Qi (фиг. 3).

Нажатием кнопки 27 счетчик 25 устанавливается в исходное состояние, соответствующее заряду 01, В процессе работы устройства содержимое счетчика меняется и сравнивается на схеме 28 сравнения с двумя порогами Qi u Qz. Как только заряд аккумуляторной батареи достигает значения Qi, подэаряд аккумуляторной батареи отключается выходом 0 = 0, а как только величина заряда упадет до величины Q > выходом Q = Qz блокируется включением блоков2,4,5,7.

Подобная несколько усложненная структура блока 6 выбрана потому, что включение датчика тока 6 в общую цепь разряда-заряда аккумуляторной батареи 11 привело бы к излишней потере мощности на датчике тока в режиме передачи, когда ток разряда может на два порядка превысить ток подзарядки аккумуляторной батареи.

Блок 7 управления может быть реализован по схеме, изображенной на фиг. 4. Информация, поступающая с выхода радиоприемника 5 на вход блока 7 управления, декодируется декодерам 29, В случае совпадения адреса содержащаяся в информационной посылке с адресом ИП код команды (измерение или запрос информации) записывается в регистр 30 состояния, Если принятая команда — команда на измерение, то на выходе регистра 30 формируется сигнал

"измерение", который поступаег на коммутатор 9, последний подает питание на блок

2 измерения. По окончании цикла измерения сигнал с блока 2, пройдя через элемент

ИЛИ 32, устанавливает регистр 30 в исходное положение.

Если принятая команда — команда на запрос информации, регистр 30 устанавливается в состояние "Передача" и разрешает работу кодеру 31. Через время, необходимое для выхода на режим радиопередатчика

4, кодер формирует синхросигнал, адрес ИП и информацию иэ блока 3 для модуляции радиопередатчика, По окончании цикла считывания с блока 3 кодер вырабатывает сигнал для установки регистра 30 в исходное состояние. Источник 33 эталонного напряжения формирует фиксированные уровни напряжения, пропорциональные токам потребления в различных режимах работы устройства для блока 6 контроля заряда аккумуляторной батареи. Схема 34 начальной установки служит для установки регистра 30 в исходное состояние при подаче питания на блок 7. Блок 2 измерения может быть реализован 10 схеме, изображенной на фиг. 5.

В момент подачи питания на блок 2 измерения схема 35 начальной установки вырабатывает импульс начальной установки для приведения счетчиков 36, 37, 38 и триггера 39 в исходное состояние. Положительный перепад, задержанный на элементе И

40 на время установления переходных процессов, запускает таймер 41, который открывает мультиплексор 42 аналоговых сигналов, напряжение с датчика первого канала поступает на вход преобразователя 43 напряжения в частоту. Импульсы с выхода преобразователя 42 поступают на счетный вход счетчика 36, Система преобразователь напряжения в частоту — счетчик производит усреднение входного сигнала эа время Т, формируемое генератором 41. По истечение времени Т на выходе генератора 41 появляется высокий уровень, который отключает мультиплексор 42 и разрешает на элементе

И 44 прохождение импульсов с генератора

45 на счетный вход счетчика 37. Информационные выходы счетчика 37 управляют мультиплексором 46 и на выходе мультиплексора информация со счетчика 36 преобразуется в последовательный код для записи в блок 3. Формирователь 47 вырабатывает импульсы для записи в блок 3. После считывания информации со счетчика 36 импульсом переноса со счетчика 37 запускается генератор 41, а содержимое счетчика 38 увеличивается на единицу, подключается датчик второго канала, процесс измерения повторяется. С появлением импульса переноса со счетчика 38 триггер 39 переходит в нулевое состояние, процесс измерения заканчивается, Сокращение времени опроса устройства позволяет обеспечить оперативную работу одного диспетчерского пункта с группой исполнительных, количество которых может достигнуть десятки и сотни единиц, Это ведет к сокращению количества диспетчерских пунктов и, как следствие, к уменьшению общей протяженности линий связи диспетчерский пункт — информационный центр.

Перезаряд аккумуляторной батареи, а также разряд ниже допустимой нормы, мо>кет привести к выходу ее из строя. Замена аккумуляторных батарей не всегда возможна иэ-за погодных условий, например, в районах Крайнего Севера. Поэтому введение более надежного и объективного критерия степени заряженности аккумуляторной батареи является экономически выгодным.

Контроль заряда аккумуляторной батареи 11 может также дублироваться оператором диспетчерского пункта. Действительно, информация о напряжении на аккумулятор10

2001441 ной батареи, напряжение холостого хода батареи солнечных элементов и термогенератора передается на ДП. Оператор, располагая данными о напряжении на аккумуляторной батарее под нагрузкой, изменении этого напряжения во времени, температуре, величине зарядного тока (no напряжению холостого хода первичных энергоисточников и их внутренним сопротивлениям) может уже с достаточной достоФормула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ РАССРЕДОТОЧЕНных ОВъектов, содержащее датчики параметров объекта, блок управления, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым входом коммутатора и входом модуляции радиопередатчика, вход питания которого соединен с первым выходом коммутатора, радиоприемник, блок измерения, первые информационные входы которого подключены к датчикам параметров объекта, блок питания, состоящий иэ батареи солнечных фотоэлементов, термогенератора и аккумуляторной батареи, положительный полюс которой соединен с входами питания коммутатора, блока контроля заряда аккумуляторной батареи, второй и третий выходы коммутатора подключены соответственно к входам питания блока измерения и блока управления, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения надежности путем сокращения времени опроса устройства и увеличения достоверности контроля работы источника питания, в него введены оперативный блок памяти, датчик напряжения термогенератора, датчик напряжения батареи солнечных элементов и генератор импульсов, выход которого соединен с вторым входом коммутатора, четвертый выход которого подключен к входам питания радиоприемника, блока измерения и блока управления, первый вход блока управления соединен с первым выходом оперативного блока памяти, первый и второй входы которого подключены соответственно к инверностью судить о степени заряженности аккумуляторной батареи, о тенденции изменения заряда, а также о работоспособности или выходу из строя первичных энерго5 источников и заранее принимает необходимые меры, (56) Авторское свидетельство СССР

N. 842907, кл. G 08 С 17/00, 1981.

Авторское свидетельство СССР

10 N1580416,,кл. G 08 С 17/00, 1990. формационным выходам блока измерения и к третьему выходу блока управления, 15 второй и третий входы которого соединены соответственно с управляющим выходом блока измерения и с выходами радиоприемника и коммутатора, третий вход коммутатора подключен к выходу блока контроля

2р заряда аккумуляторной батареи, первый вход которого соединен с четвертым выходом блока управления, а в блок питания введены датчик тока, ключ и первый и второй развязывающие диоды, аноды которых

25 подключены соответственно к положительным полюсам батареи солнечных фотоэлемен "ов и термогенератора, а катоды - к первому входу ключа, выход которого соединен с входом датчика тока, выход котоЭ0 рого подключен к второму входу блока контроля заряда аккумуляторной батареи, положительный полюс аккумуляторной батареи подключен к входу питания датчика тока, пятый выход коммутатора соединен с

З5 вторым входом ключа блока питания, положительные полюса батареи солнечных фотоэлементов и термогенератора блока питания подключены к входам соответст40 венно датчика напряжения батареи солнечных элементов и датчика напряжения термогенератора, выходы которых и датчика напряжения аккумуляторной батареи соединены с вторыми информационными входами блока измерения, положительный полюс аккумуляторной батареи блока питания соединен с входами питания оперативного блока памяти и генератора импульсов. г г Ьм 4

I гоо иааф

®г (p>. 3 .

1

2001441

Составитель Н. Баганова

Техред M.Моргентал Корректор О. Кравцова

Редактор

Заказ 3129

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

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