SU1622839A1 - Устройство Нисневича дл дистанционного многоточечного контрол сопротивлений - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области средств автоматизации производственных процессов и информационно-вычислительной техники и предназначено дл  сбора информации о физических и технологических процессах, параметры которых преобразуютс  в изменени  электрических сопротивлений.

Целью изобретени   вл етс  уменьшение аппаратурных затрат,

На фиг.1 представлена блок-схема устройства дл  дистанционного многоточечного контрол  сопротивлени ; на фиг.2 - схема подключени  датчиков блока датчиков сопротивлени  через диоды блока диодных групп к под- шинам пр мого и обратного питани  блока питани ; па фиг.З - блок-схема алгоритма работы блока управлени .

Устройство дл  дистанционного многоточечного контрол  сопротивлений содержит блок 1 управлени  и обработки информации, включающий процессор 2, регистры регистрации 3, сигнализации 4, управлени  5, данных 6, базы 7 и блок 8 пам ти, аналого- цифровой 9 и цифроаналоговый 10 преобразователи , блок 11 вычитани  аналоговых сигналов, источник 12 пр мого и обратного питани  датчиков, блок 13 коммутации, блок 14 питани , блок 15 диодных rpvi- i, блок 16 датчиков сопротивлени , блок 17 согласовани  (сопротивление нагрузки), блок 18 индикации и регистрации,включающий блок 19 индикации и блок 20 регистрации, цепь 21 измерени .

Процессор 2 своим первым входом соедин етс  с блоком 8 пам ти двунаправленной шиной обмена информацией , первый, второй, третий и четвертый выходы процессора 2 соединены с

0

5

0

5

0

5

0

5

входами регистров /,Ь, 3 и 4 соответственно , выходы которых представл ют первый, второй, третий и четвертый выходы блока управлени  и обработки информации.

Второй вход процессора 2 соединен с выходом регистра 6, вход которого представл ет вход блока 1 управлени  и обработки информации. Первый выход блока управлени  соединен с информационным чхо,г м циброаналогового преобразовате-и (ПАП) 10, выход которого соединен с вторым входом блока 11 вычитани , выход последнего через аналого-цифровой преобразователь (ЛЦП) 9 соединен с входом блока

1управлени  и обработки информации. Второй выход последнего соединен с первым входом блока 13 коммутации таким образом, что 2 log H (гге N - число датчиков сопротивлени ) выходов регистра 5 управлени  соединены с управл ющими входами 2 log.N ключей коммутации напр жени  питани  датчиков блока 13 коммутации, представл ющими первый вход лока 13 коммутации. Первые 2 log H силовых входов нормально замкнутых контактов ключей соединены вместе, представл ют второй вход блока 13 коммутации и подключены к выходу пр мого напр жени  источника 12 питани  датчиков. Вторые

2log.N силовых входов нормально разомкнутых контактов ключей соединены вместе, представл ют третий вход блока 13 коммутации и подключены к выходу обратного напр жени  источника 12 питани  датчиков. Выход блока 13 коммутации соединен с входом блока

14 питани  таким образом, что 21og2H силовых выходов средних точек перекидных контактов ключей коммутации блока 13 коммутации представл ют собой выход блока I3 коммутации и соедин ютс  с шиной из 2 log H цепей питани  датчиков блока 14 питани , причем кажда  цепь шины питани  управл етс  отдельным ключом коммутации в зависимости от состо ни  выхода соответствующего разр да регистра 5 управлени . Вс  шина питани  блока

нулевого разр да подключаютс  все четные N/2 датчиков, а к пр мой цепи питани  тоге же нулевого разр да - все нечетные N/2 остальных датчиков. К инверсной цепи питани  первого разр да - N/2 датчиков,группирующихс  по два через два начина  с нулевого, а к пр мой цепи - ос14 питани  разделена на пр мую и ин- 10 тальные N/2 датчиков по два через версную подшины по цепей пи- два, начина  с второго. Соответст- тани  в каждой. Выход блока 14 пита- венно к инверсной цепи второго разр - ни  соединен с входом блока 15 диодных групп таким образом, что кажда  цепь питани  соединена с одним

N из входов -z- диодных групп,причем

с цепью, с которой уже есть соединение одного из входов диодной группы

да подключаетс  N/2 датчиков по четыре через четыре, начина  с нулево- J5 го, а к пр мой - начина  с четвертого (фиг.2), и т.д.

Соответственно по каждой цепи шины питани  блока 14 питани  на N/2 датчиков подаетс  пр мое или обрат- блока 15 диодных групп, и ее парой 2° ное напр жение от источника 12 пита- уже не соедин етс  ни один из других входов диодной группы. Выход блока 15 диодных групп соединен с входом блока 16 датчиков сопротивлени  таким образом, что выходы N диодных групп блока 15 диодных групп соединены с первыми выводами соответствующих N датчиков сопротивлени  блока 16 датчиков сопротивлени ,вторые

ни  в зависимости от направлени  включени  в данный момент соответствующего ключа коммутации блока 13 коммутации, что зависит от соответ- 25 ствуюшего разр да регистра 5 управлени  блока 1 управлени  и обработки информации.

3 случае, если одновременно несколько ключей блока 13 коммутации

выводы которых соединены между собой, 30 коммутируют в цепи питани  блока 14 представл ют цепь Л измерени . Выход питани  пр мое напр жение источника блока 16 датчиков сопротивлени  под12 питани , на некоторые датчики блока 16 датчиков сопротивлени  питание может поступать сразу от нескольких

ключен к первому входу блока I1 вычитани  и через блок 17 согласовани 

нулевого разр да подключаютс  все четные N/2 датчиков, а к пр мой цепи питани  тоге же нулевого разр да - все нечетные N/2 остальных датчиков. К инверсной цепи питани  первого разр да - N/2 датчиков,группирующихс  по два через два начина  с нулевого, а к пр мой цепи - осСоответственно по каждой цепи шины питани  блока 14 питани  на N/2 датчиков подаетс  пр мое или обрат- ное напр жение от источника 12 пита-

ни  в зависимости от направлени  включени  в данный момент соответствующего ключа коммутации блока 13 коммутации, что зависит от соответ- ствуюшего разр да регистра 5 управлени  блока 1 управлени  и обработки информации.

3 случае, если одновременно нескоммутируют в цепи питани  блока 14 питани  пр мое напр жение источника

12 питани , на некоторые датчики блока 16 датчиков сопротивлени  питание может поступать сразу от нескольких

к входу источника I2 питани  датчи- jc разных ключей блока 13

(по нескольким цеп м). чени  ключей коммутаци виде определенного код включении одного из кл

ков.

Третий и четвертый выходы блока 1 управлени  и обработки информации соединени  соответственно с входами блоков индикации 19 и регистрации 20, представл ющими первый и второй входы блока 18 индикации и регистрации .

. Устройство дл  дистанционного многоточечного контрол  сопротивлений работает следующим обрачом.

В каждой из 2 цепей шины питани  блока 14 питани  подключаетс  по N/2 датчиков. Группировка датчиков по отдельным парам цепей производитс  в виде формировани  двоичного кода.

Предположим, что парам цепей шины питани  блока 14 питани  присвоены позиционные веса, смысл которых сводитс  к форме подключени  к ним соответствующей группы из N/2 датчиков , каждый через спою диодную группу. Так к инверсной цепи питани 

коммутациь

разных ключей блока 13

(по нескольким цеп м). В случае включени  ключей коммутации питани  в виде определенного кода так, что при включении одного из ключей пары другой отключен, то один из датчиков оказываетс  всеми своими диодами подключенным к обратному напр жению питани  источника 12 питани , т.е. без питани . На все другие (N-I)

датчики по одной или сразу нескольким цеп м поступает пр мое напр жение питани  источника 12 питани . В случае, если одновременно включены хот  бы только два ключа одной и той

же пары, то пр мое напр жение питани  источника 12 питани  поступает на все датчики сразу (здесь не рассматриваютс  случаи вырожденных, неполнокодовых включений датчиков).

Суть изобретени  заключаетс  не в пр мой фиксации значени  сопротив- лени  интересующего датчика блока 16 датчиков из N имеющихс , а в Фиксации и последующей обработке разницы

между суммой токов, протекающих через все N сопротивлений датчиков, и суммой токов через (N-1) сопротивлений датчиков при одном отключенном (том, который интересует) с последующим пересчетом измеренного параметра в единицы сопротивлени .Возможность этого основана на том,что источник 12 питани  дл  всех цепей питани  общий, а значит дл  всех датчиков напр жение питани  источника 12 питани  одинаково. Тогда по указанной разнице двух сумм токов можно определить составл ющую тока, обеспечиваемую сопротивлением интересующего датчика.

При первоначальном включении процессор 2 по встроенной программе производит действии по инициализации устройства, загружа  во внутренние и внешние регистры необходимую информацию . При этом предполагаетс , что управление и подготовка к работе блока 20 регистрации (принтера) и источника 12 питани  произведены предварительно в автономном режиме. Это может сделать автоматически и блок 1 управлени  при наличии необходимых св зей (которые, как и система ввода информации от оператора (клавиатура) и блок питани  электронных схем (не датчиков), в данном случае не показаны).

В исходном состо нии предполагаетс , что в регистры регистрации 3, сигнализации 4 и управлени  5 записаны нули. В регистр 7 базы записано число, соответствующее середине диапазона , контролируемого блоком 11 вычитани  аналоговых сигналов.

Поскольку на выходах регистра 5 управлени  присутствуют логические нули, то ключи блока 13 коммутации через свои нормально замкнутые контакты пропускают на шину блока 14 питани  датчиков пр мое напр жение питани  во всех цеп х. Это ведет к тому , что в данный момент напр жение питани  поступает ко всем датчикам и обща  сумма гоков через все без исключени  датчики по цепи 21 измерени  проходит через сопротивление 17 нагрузки. Выдел емое на сопротивлении 17 напр жение вычитаетс  ит уровн  аналогового сигнала с выхода ЦАП 10. Аналоговый сигнал, пропорциональный разнице этих напр жений преобразуетс  с помощью АЦП 9 в циФро

5

0

5

0

5

0

45

50

55

вой код со знаком, который записываетс  в регистр 6 данных. В зависимости от знака получившейс  разницы уточн етс  число, хран щеес  в регистре 7 базы: если разница отрицательна , т.е. UU)fl(n L (, то из числа в регистре 8 базы вычитаетс  величина разницы; если разница положительна , т.е. , то к числу в регистре 7 базы прибавл етс  величина разницы. При высоком коэффициенте усилени  блока 11 вычитани  (что необходимо дл  обеспечени  высокой чувствительности устройства при измерени х) процесс уточнени  величины потенциала на выходе ПАП 10 может быть итеративным до тех пор, пока получаема  на выходе блока 11 вычитани  разница напр жений не оказываетс  ниже допустимого значени . Естественно , что разр дность регистра 7 базы, а соответственно и разрешающа  способность ЦАП 10 при этом могут быть выше разр дности регистра 6 данных и разрешени  АЦП 9.

Описанный процесс уточнени  базы необходим дл  первичного учета всех вли ющи на измерени  Лекторов.

Теперь можно измерить величину сопротивлени  любого датчика. Дл  этого, в соответствии с заложенной л блок 1 управлени  и обработки информации (или по запросу оператора через не показанные средства ввода), в регистр 5 управлени  записываетс  код интересующего датчика. При этом половина ключей блока 13 коммутации оказываютс  включенными и через них в соответствующие цепи шины блока 14 питани  подаетс  обратное напр жение питани , запирающее соответствующие диоды тех датчиков, отдельные разр ды кода которых совпадают с загруженным в регистр 5 управлени  кодов . Дл  одного из М датчиков запертыми оказываютс  все его log H диода. Соответственно составл юща  тока этого датчика теперь исключаетс  из общего тока, протекающего по цепи 21 измерени . Соответственно измен етс  и врличина напр жени , падающего на сопротивлении 17 нагрузки. На выходе блока 11 вычитани  аналоговых сигнл- лоп по вл етс  аналоговый сигнал,величина которого пропроционгтльна величине исключенной в результате описанной коммутации составл ю пей тока интересующего датчикл блока 16 датчиков . Знак разницы всегда отрицателен так как U; U Uj - 1 .

АЦП 9 преобразует аналоговый сигнал в код, который соответствует значению сопротивлени  выбранного датчика и может быть выведен в блок 19 индикации, блок 20 регистрации (принтер) или записатьс  в блок 8 пам ти . Может оказатьс , что дл  исключени  вли ни  случайных факторов (помех, наводок, пульсации питани  и т.п.) потребуетс  несколько раз повторить процедуру уточнени  базы и измерени . При этом набрана необходима  статистика, обработав которую с помощью блока I управлени  можно повысить точность и достоверность измеренной величины.

Пример. Формирование кода подключени  датчиков.

Берут 16 датчиков: кажда  из под- шин питани  состоит из четырех цепей (вс  шина соответственно содержит 8

цепей питани ). Пусть датчики подклю 25 последовательно соединенные блок

чаютс  к цеп м питани  через диодные

группы (табл.1).

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

Во всех приведенных случа х через все датчики протекает ток, так как хот  бы на одном из диодов каждого датчика пол рность подключенного напр жени  питани  соответствует его открытому состо нию (указанна  пол рность напр жений соответствует пол рности подключени  диодов на фиг.2). Очевидно, что любое сочетание приведенных комбинаций дает аналогичный эффект. Более того, если в

какой либо другой случайной комбинации питающих напр жений в цеп х шины питани  можно выделить хот  бы

одну из приведенных, то через все датчики системы протекает ток.

Коды, с помощью которых можно исключить коммутацию некоторой определенной группы датчиков системы,приведены в табл.3.

0

0

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  дистанционного многоточечного контрол  сопротивлений, содержащее последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь и блок управлени  и обработки информации , блок вычитани , о т г и - ч а ю щ е е с   тем, что, с целью уменьшени  аппаратурных затрат, в него дополнительно введены цифроана- логовый преобразователь, последовательно соединенные блок коммутации, блок питани  датчиков, блок диодных групп и блок датчиков сопротивлени ,

   Ю

   5

   согласовани  и источник питани ,вход блока согласовани  соединен с первым входом блока вычитани  и с выходом блока датчиков сопротивлени ,первый выход блока управлени  и обработки информации через цифроаналоговый преобразователь соединен с вторым входом блока вычитани , выход которого через аналого-цифровой преобра -о- ватель подключен к входу блока управлени  и обработки информации,второй выход блока управлени  и обработки информации соединен с первым входом блока коммутации,второй и третий выходы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами источника питани , третий и четвертый выходы блока управлени  и обработки информации подключены к первому и второму входам блока индикации.

   1622839

   Знаком # обозначено соединение (контактное, провод щее) одного из диодов группы со твет- ствующего датчика с данной цепью шины штани , Знаком / отсутствие соединени  (никакого контакта) конкретного датчика с данной цепью шины питани .

   Примечание. X

   II М

   «Ч

   любой датчик.

   на среднюю точку перекидного контакта ключа блока 13 коммутации поступает напр жение отрицательной пол рности, на среднюю точку перекидного контакта ключа блока 13 поступает напр жение положительной пол рности.

   U Таблица 1

   Таблица2

   Подшина пр мого гштониу3

   ПоЗши а обратного питани 

   Таллин   3

   Фиг. 2

   Программа инициализации

   Очистка регистра 5

   I

   Запись Ь регистр 7 среднего значени 

   Включение источника 12

   Измерение z i

   Коррекци  регистра 7

   tte соотбетствиет у

   Проберка значени  базы б регистре 1

   Соот8етстдуел

   Вбод запроса оператора

   Н-1

   Измерение 1 по некоторой программе

   Hern

   1

   ±

   Вычисление сопротивлени  злтинка

   1Јс/т ь

   Н-1

   Измерение Zi исключением ного элтинка

   ±