Измерительный коммутатор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТО.- Ст *ОРУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<1п 441665

Сома Свввтсквс

Социалистически»

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 04.09.72 (21) 1825652 26-9 (51) М. Кл. H 03k 17/02 с присоединением заявки М

Государственный комитет

Совета Миннстров СССР но делам нзооротаний н открытий (32) Приоритет

Опубликовано 30.08.74. Бюллетень М 32

Дата опубликования описания 18.07.75 (53) УДК 621.382(088.8) (72) Авторы изобретения

А. В. Бахтин, Г. Г. Живилов и В. В. Островерхов (71) Заявитель

1

« (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КОММУТАТОР

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может использоваться в многоканальных преобразователях напряжения в цифровой;код, а также в информационно-измерительных системах.

Известны устройства многоканального интегрирующего аналого-цифрового преобразования, содержащие измерительные ключи, соединен|ные через подстроечные индуктивности с входными шинами, которые подключены к общей шине через конденсаторы, причем шина, соединяющая выходы измерительных ключей, через конденсатор и вторичную обмотку трансформатора подключена к общей шине, один из выводов первичной обмотки трансформатора соединен с выходом генератора контрольного сигнала, а другой вывод подсоединен к блоку индикации неисправности коммутатора и через резистор соединен с общей шиной, а управляющие входы измерительных ключей соединены с одним из выходов устройства управления, другой выход которого подключен к блоку индикации неисправности.

Однако осуществление контроля измерительного коммутатора с помощью известных устройств возможно только при его совместной работе с интегрирующим аналого-цифровым преобразователем, который подавляет контрольный сигнал, поступающий с вы. ода коммутатора на его вход вместе с измеряемым сигналом. Применение известных устройств контроля измерительного коммутатора ограничивается помехами на его нагрузке и возможно в устройствах с интегрированием помехи на входе. В этих случаях снимается быстродействие устройств, которые работают совместно с известным измерительным коммутатором.

Целью изобретения является исключение

10 помехи на нагрузке коммутаторов от устройства контроля.

Для этого в предлагаемой измерительный коммутатор введены дополнительно трансформатор сигнала компенсации и фазосдвигаю1> щее устройство, вход которого соединен с дополнительной обмоткой трансформатора, а выход соединен с первичной обмоткой трансформатора сигнала компенсации, вторичная обмотка которого включена последовательно

20 между шиной, соединяющей выходы измерительных ключей, и выходной шиной.

На чертеже показана блок-схема предлагаемого измерительного коммутатора.

Коммутатор состоит из устройства управле25 ния 1, измерительных ключей 2, развязывающих конденсаторов 3, подстроечных индуктивностей 4, настроенного контура 5, включающего конденсатор б, трансформатор 7 и резистор

8 вь.деления контрольной информации (в со30 став этого контура входят также подстроеч441665 ные индуктивности 4, включаемые в каждом канале измерительного коммутатора), генератора 9 контрольного сигнала, блока 10 индикации неисправности коммутатора, фазосдвигающего устройства 11 и трансформатора 12 сигнала компенсации. На входы измерительного коммутатора подается изменяющееся напряжение постоянного тока от датчиков 13.

Выход измерительного коммутатора замкнут на импеданс нагрузки коммутатора 14.

Измерительный коммутатор работает следующим образом.

После подачи сигнала «Запуск» на вход устройства управления 1 по заданной программе подключается измеряемое напряжение от одного из датчиков 13 к импедансу нагрузки коммутатора 14. Это напряжение может быть преобразовано в цифровой код или измерено иначе. При этом система контрэля исправности измерительного коммутатора, включающая в себя узлы 6 — 12 и 4, работает одновременно с измерением и на результат измерения не влияет. Это происходит потому, что помеха, создаваемая в точке 15 генератором 9 контрольного сигнала и элементами 6 и 7, компенсируется выходным напряжением трансформатора 12 сигнала компенсации.

Сигналы датчиков 13 через линии связи и подстроечные индуктивности 4 подключены к входам измерительных ключей 2 коммутатора. Входы измерительного коммутатора зашунтированы по переменному напряжению развязывающими конденсаторами 3, представляющими близкие к нулю сопротивления для частоты генератора контрольного сигнала.

Развязывающие конденсаторы 3 подключают к общей шине по переменному току соединенные с ними концы подстроечных индуктивностей 4 и тем самым создают одинаковые условия работы, не зависимые от длины линий связи, резонансным контурам, образуемым на каждом шаге (канале) измерительного коммутатора следующими элементами: одной из подстроечных индуктивностей 4, сопротивлением измерительного ключа 2, конденсатором 6 и вторичной обмоткой трансформатора 7. Только в случае, если измерительный коммутатор исправен, т. е. при включении одного ключа (все остальные выключены), указанный резонансный контур оказывается с высокой добротностью настроенным на каждом канале в резонанс на частоту генератора 9 контрольного сигнала. Генератор контрольного сигнала нагружен на первичную обмотку связи трансформатора 7 и на резистор 8 выделения контрольной информации, с которого сигнал поступает в блок 10 индикации неисправности коммутатора.

Работа блока 10 стробируется устройством управления 1 с целью определения неисправного канала измерительного коммутатора, При изменении внутреннего сопротивления измерительного ключа 2 происходит перераспределение амплитуды генератора 9 коцтрольного сигнала между сопротивлением резонансного контура, в которое входит сопротивление измерительного ключа 2 коммутатора, и резистором 8 выделения контрольной

5 информации. Это перераспределение происходит за счет изменения добротности резонансного контура как при изменении прямого сопротивления измерительного ключа 2 коммутатора, так и при появлении неисправно10 стей коммутатора типа «короткое замыкание» одного из измерительных ключей 2 или «обрыва» измерительного ключа 2, коммутирующего входной сигнал.

Указанный резонансный контур нагружен

IG на импеданс нагрузки коммутатора 14, величина которого в большинстве случаев достаточно велика и постоянна, например, при работе измерительного коммутатора с аналогоцифровыми преобразователями. Следователь2р по, большая часть контрольного сигнала, если не принять мер, выделяется на импедапсе нагрузки коммутатора (на входе аналого-цифрового преобразователя) как помеха и сбивает работу всего устройства.

2> Контрольный сигнал при исправной работе измерительного коммутатора представляет собой синусоиду, так как проходит через резонансную систему, и поэтому почти не имеет нели ейных искажений.

Для подавления контрольного сигнала на импедансе нагрузки коммутатора 14 (например, на входе аналого-цифрового преобразователя) необходимо включить источник противофазпого сигнала последовательно между выходом измерительного коммутатора (точкой 15) и импедансом нагрузки коммутатора

14. Эту функцию в устройстве выполняет трансформатор 12 сигнала компенсации. Сигнал на трансформатор 12 подается с фазосдвигающего устройства 11, подключенного к одной из обмоток трансформатора 7 (к обмотке Ш).

Фазосдвигающее устройство 11 компенсирует сдвиг фазы сигнала генератора 9 кон4 трольного сигнала в точке 15, подавая сигнал компенсации строго в противофазе с помехой.

Регулировкой в нем устанавливается необходимая амплитуда сигнала компенсации.

Фазосдвигающее устройство 11 линейно по амплитудной хар актеристике. Это позволяет реализовать данную схему контроля, так как с изменением добротности контура изменяется амплитуда генератора 9 контрольного сигнала, следовательно, и напряжение на обмот55 ке Ш трансформатора 7. При изменении напряжения генератора контрольного сигнала одновременно и одинаково изменяются и напряжение контрольного сигнала в точке 15 и компенсирующее напряжение на вторичной бО обмотке трансформатора 12.

Для простоты блока 10 индикации неисправности коммутатора желательно амплитуду контрольного сигнала выбирать наибольшей, Однако помеха от контрольного устрой65 ства пе должна превышать 0,25 — 0,5 величи

441665 спрос

14 ны погрешности измерения пли 0,25 — 0,5 величины дискретности аналого-цифрового преобразования в случае работы с ним коммутатораа.

Величина амплитуды контрольного сигнала может быть выбрана большой, а помеха от

° нее может быть ничтожно малой с применением интегрирующего аналого-цифрового преобразователя. При этом расширять предел измерения интегрирующего аналого-цифрового преобразователя не нужно, так как амплитуда помехи на его входе незначительна даже при грубых элементах и грубой настройке контрольного устройства.

Блок индикации неисправности следит за амплитудой контрольного сигнала, снимаемого с резистора выделения контрольной информации. При стробировании его от устройства управления в нем изменяются напряжения уставок, соответствующие ожидаемому исправному состоянию измерительного коммутатора.

Таких напряжений три, так как возможны четыре состояния измерительного коммутатора:

1. все ключи комутатора разомкнуты в соответствии с сигналами управления;

2. один ключ коммутатора замкнут, все остальные ключи разомкнуты в соответствии с сигналами управления;

3. два или более ключа коммутатора замкнуты, остальные разомкнуты, что не соответствует сигналам управления;

4. все ключи разомкнуты, что не соответствует сигналам управления.

В третьем и четвертом случаях блок 10 индикации неисправности должен фиксировать неисправность работы измерительного коммутатора.

Для каждого из четырех состояний коммутатора должна быть определена допустимая зона исправной и неисправной работы. Нахождение контрольного сигнала в заданной яоне не долж но вызывать срабатывание бло5 ка индикации неисправности работы коммутатора.

При неисправности коммутатора может индицироваться визуально и в коде номер неисправного измерительного ключа 2. о

Предмет изобретения

Измерительный коммутатор, содержащий измерительные ключи, соединенные через подстроечные индуктивности с входными шинами, которые подключены к общей шине через конденсаторы, причем шина, соединяющая выходы измерительных ключей, через конденсатор и вторичную обмотку трансформатора подключена к общей шине, один из выводов первичной обмотки трансформатора соединен с выходом генератора контрольного сигнала, а другой вывод подсоединен к блоку индикации неисправности коммутатора и

25 через резистор соединен с общей шиной, а управляющие входы измерительных ключей соединены с одним из выходов устройства управления, другой выход которого подключен к блоку индикации неисправности, отлиЗО чающийся тем, что, с целью исключения помехи на нагрузке от устройства контроля, введены дополнительно трансформатор сигнала компенсации и фазосдвигающее устройство, вход которого соединен с дополнитель35 ной обмоткой трансформатора, а выход соединен с первичной обмоткой трансформатора сигнала компенсации, вторичная обмотка которого включена последовательно между шиной, соединяющей выходы измерительных

40 ключей, и выходной шиной.