Многоканальное измерительное устройство Советский патент 1985 года по МПК G06F3/02 G06G7/18 

тервалов калодого интегратора, первый вы- входу первого ключа, а второй выход подход этого датчика подключен к второму ключен к второму входу второго ключа.

1170444

МНОГОКАНАЛЬНОЕ ИЗ ПРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее п нормирующих преобразователей, аналоговый коммутатор, к управляющему входу которого подключен блок управления, к выходу аналогового коммутатора последовательно подключены аналогоцифровой преобразователь (АЦП) и регистрирующее устройство, выход которого является выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения надех.иости устройства путем обеспечения помехозащищенности, в него введены п интеграторов, каждый из которых содержит дифференциальньй усилитель с резистивным элементом в цепи обратной связи, инвертирующий вход дифференциального усилителя через переменный резистивный элемент подключен к выходу соответсч зующего нормирующего преобразователя, вход которого является входом устройства, чеинвертирующий вход дифференциального усилителя через резистивньп4 элемент подключен к шине опорного напряжения, а выход дифференциального суммирующего усилителя подключен к первому входу первого ключа, к выходу которого подключен вход первого запоминающего устройства, вькод которого подключен к первому входу второго ключа, выход которого объединен с выходом четвертого ключа и подключен к входу второго запоминающего устройства, выход которого объединен через переменньш резистивньш элемент с не- И 1вергирую1цим входом дифференциального уси;н1теля и подключен к первому входу третьего ключа, выход которого . подключен к входу третьего запомина яЛ ющего устройства, выход которого под(Л ключен к одному из информационньй входов аналогового коммутатора, блок с форьшрования,входы группы которого. подключены к Ш1нам питания гп-фазной сети, а выходы группы подключены к входам группы блока распределения, каждый выход которого подключен к входу второго датчика временных интервалов соответствующего интегратора, 4: первьй вьлод второго датчика подклюN чен к BTOpobiy входу третьего ключа, а второй выход подключен к первому входу четвертого ключа, второй.вход которого подключен к ишне опорного напряжения, выход блока формирования подключен к установочному входу счетчика, информационньй выход которого подключен к первому входу делителя частоты, к второмувходу которого подключен второй выход генератора импульсов, первьй выход которого подключен к счетному входу счетчика, выход делитрля частоты подключен к входу первого датчика временных ий

Изобретение относится к измерительной технике и может применяться в различных информаид онно-измеритель ньк системах, системах автоматическо го управлершя, регулирования и т.д., особенно, когда необходимо максималь но высокое быстродействие реализоват при достаточно высокой степени помехозащищенности. Целью изобретения является повышение надежности устройства путем обеспечения помехозащищенности. На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого многоканального измерительного устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, иллюст рирующие его работу. Многоканальное измерительное устройство состоит из нескольких нормирующих преобразователей 1, аналогово го коммутатора 2 с блоком 3 управления, АЦП 4 и регистрирующего устройства 5. Между выходом каждого нормирующего преобразователя 1 и соответствующим входом коммутатора включен интегратор 6. Интегратор содержит два запоминающих устройства 7 и 8, суммирующий дифференциальный усилитель 9, содержащий переменные резисторы 10 и 11, резистор 12, дифференциальньй усилитель 13 с резистором 1 в цепи обратной связи, ключи 15 и 16 и датчики 17 временных интервалов. Выход запоминающего устройства через резистор 11 подключен к неинвертирую щему входу усилителя 13. Интегратор содержит также третий и четвертый ключ 18 и 19, второй датчик 20 временных интервалов и третье запоминаю щее устройство 21, выход запоминающего устройства 8 через ключ 18 подключен к входу запоминающего устройства 21, а вход запоминающего устрой ства 8 через ключ-19 подсоединен к шине нулевого потенциала. Выходы ; датчика 17 подключены к ключам 15 и 16. Генератор 22 импульсов включен на вход 23 счетчика 24 и вход делителя 25 частоты, выход счетчика включен на управляющий вход 26 делителя частоты, а выход 27 делителя подключен к входам первых датчиков 17 временных интервалов всех интеграторов. Первьй выход блока 28 формирования включен на вход 29 датчика, а остальные выходы, число которых кратно числу фаз т, подключены к входам распределительного блока 30, выходы 31-33 которого подключены к входам вторых датчиков 20 временн1)К интервалов всех интеграторов. Входы блока формирования, число которых равно числу фаз, соединены с соответствую.ир1ми выводами (Дфазной сети. Предлагаемое многоканальное измерительное устройство работает следующим образом. Иа входы А, Б, С блока 28 формирования подаются сигналы фазных напряжений (рассмотрим работу устройства для , фиг. 2а,6,в, где фазные напряжения изображены в виде прямоугольного переменногонапряжения) . Блок формирования формирует два выходных сигналу. Первьш выходной сигнал (фиг. 2г) - это последовател1)Ность коротких импульсов, число которых за период напряжения сети равно 2тили 4т ,которые генерируются в моменты tg-t перехода через О всех трех фазных напряжений. Второй выходной сигнал (фиг. 23) соответствует длительности периода сети и в нащем случае синхронизирован с фазой А, 1.е. это импульсы, появляющиеся в моменты t,t. Сигнал фиксированной частоты с выхода генератора 22 импульсов поступает на счетчик 24 и на делитель 25 частоты.. Выходной код счетчика периодически через отрезки времени , и т.д. поступает на управляющий вход 26 делителя частоты (фиг. корректирует коэффициент деления (пересчета) делителя частоты 6 раз в течение одного периода напряжения сети где fg, выходная частота делителя 25; частота генератора и fflyльсов;N - выходной код счетчика 24, прямо пропорциональный длительности 1/2т периода сети Частота с выхода делителя 25 поступает на входы всех первых датчиков 17 временных интервалов (фиг.2) Выходное напряжение с выхода нормирующего преобразователя подается на вход интегратора (для простоты рассмотрим работу одного канала при наличии у интегратора только одного входа) через резистор 10, инвертируется дифференциальным усилителем 13 и при поступлении импульса на ключ 15 запоминается первым запоминающимся устройством 7. Через время которое меньше периода следования иьтульсов, подаваемых на ключ 15 датчика 17 временных интервалов, подается импульс на ключ 16, последний замыкается и напряжение, имеющееся на выходе запоминающего устройст ва 7, запоминается запомипаю1цим устройством 8, с выхода которого подается на вход дифференциального усилителя 9 через резистор 11 и скла дывается с входным напряжением. Далее цикл повторяется и при постоянном напряжении нормирующего преобразователя и при f const на входе запоминающего устройства 8 получается линейно нарастающее лестничное напряжение (фиг. 2з). Это напряжени возрастает до тех пор, пока со втор го выхода блока формирования через второй датчик временных интервалов не поступит импульс в момент t . При этом выходное напряжение запоминающего устройства 8 через ключ 18 поступит на вход третьего запоминающе го устройства 21 и далее на выход. При этом замкнется ключ 19, произой дет сброс интегратора, а на выходе интегратора установится выходное на пряжение, которое поступит дальще на коммутатор 2 Г- (t) dt (2 быи вых где fo.iv частота следования импуль СОВ, поступающая на датчи 17 временных интервалов; -период напряжения сети; -сопротивление резистора 14 обратной спязп; R.JJ -сопротивление резистора 10, Это напряжение (фиг.2м) в предположении, что оно оставалось неизменным на выходе нор№1рующего преобразователя 1 за период интегрирования , а также за предшествующий период, коммутатором 2 подключается на вход АЦП 4. Это подключение может быть осуществлено в любой момент времени за исключением короткого промежутка времени дС, непосредственно предшествующего и следующего за моментами переключения напряжения интегратора tp и t . Эта разрешенная временная область показана на фиг. 2к заштрихованной, причем лt должно быть меньше, чем суммарное время переключения аналогового ком гутато-, ра 2 и время преобразования АЦП 4. Кроме того, если tra полезный выходной сигнал нормирующего преобразователя наложена помеха с частотой сети, то она будет подавляться тем сильнее, чем ближе к единице произведение коэффициента передачи интегратора на период сети X Т Так как период сети подвержен изменениям, то поддерживать это призведение равным единице можно, изменяя частоту „.,„, что и реализовано в предлагаемом многоканальном измерительном устройстве. Это осуществляется путем определения длительности каждого 1/2т отрезка периода сети в моменты времени . и коррекцией частоты f Коэффициент подавления помехи зависит от двух факторов: насколько близко к единице произведение (3) и какова начальная фаза помехи по отношению к периоду интегрирования. Для нашего случая коэффициент подавления помехи может быть записанRк, R . ВЦХ 14 где Кр - коэффициент подавления помехи; - начальная фаза напряжения помехи. Очевидно, что величина К, будет максимальна при Vj О, л , 257.. п F и минимальна при Ц0 7//2; , ... (ри)/2 . Для уменьшения влияния начальной фазы помехи на величину К необходимо уменьшать значение V, . Как видно из фиг. 2с(-г, угол или временной отрезок, на который смещены имнуль..сы в моменты t,- t, составляет 60 или 1/6 Т. Следовательно, если в качестве синхронизирующей фазы выбрать такую, которая имеет наимень ший фазовый сдвиг по отношению к начальной фазе помехи, то значение никогда не будет превосходить значения 30. Тогда коэффициент подавления помехи составит при условии, что ТХ . 0,999 - 1,001 величину 130 дБ при 4 О и 65 дБ при Чо 30°. Так как начальная фаза помехи f может в каждом из п входных каналов принимать любое значение то с целью наиболее эффективного подавления измерительные каналы разделены на группы и каждая из групп ин теграторов управляется через распре делительный блок, имеющий число выходов кратное или равное числу фаз m -фазной сети. Очевидно, что при этом возможны несколько режимов работы многоканального измерительного устройства. Если каждая группа интеграторов, число которых меньше и , управляется от своей фазы, то, например, при m 3 цикл опроса всех датчиков увеличивается до 1/3 Т и при этом возрастает общее количество каналов устройства. Если же увеличение цикла опроса нежелательно, то можно оставить его равным Т, но при этом уменьшить количество каналов устройства. Наконец, можно синхронизировать все каналы от одной фазы, оставить цикл опроса равным Т, но работать с несколько меньшим коэффициентом подавления помех. При П1 3, fai.( у В ftл Т « VQ О - Л/2 мини 0,999 - 1,001 и мальное значение К, составит 60 дБ. Все коммутации, необходимые для реализации указанных режимов работы многоканального измерительного устройства, осуществляются при помош распределительного блока.

Фиг. 2