Система шахтной телесигнализации с дистанционным питанием датчиков Советский патент 1986 года по МПК H04B3/50 

Изобретение относится к шахтньм телемеханическим системам с временным разделением каналов и дистанционным питанием аппаратуры контролируемого пункта по двухпроводной линии связи и может быть использовано для передачи дискретной и измерительной информации о состоянии технологического процесса в шахте.

Цель изобретения - увеличение объема передаваемой информации при снижении искробезопасной мощности источника дистанционного питания.

На чертеже представлена структурная схема системы шахтной телесигнализации с дистанционным питанием датчиков.

Система шахтной телесигнализации с дистанционным питанием датчиков содержит на пункте управления источник переменного тока 1, диодный мост 2, двухпроводную линию связи 3, диод 4, пороговый блок 5, элементы И 6, распределитель 7, первый резистор 8, второй резистор 9, а на контролируемом пункте - блок двухпози- ционных датчиков 10, распределитель 11, диодный мост 12, первый резистор 13, второй резистор 14, на пункте управления делитель частоты 15, счетчик 16, на контролируемом пункте делитель частоты 17, двоичный счетчик 18, первый 19 и второй 20 ключи, цифроаналоговый преобразователь 21, компаратор 22, блок поразрядного сравнения 23, блок совпадения 24, коммутатор 25, датчики аналоговых сигналов 26, транзисторы 27.

Система шахтной телесигнализации с дистанционным питанием датчиков работает следую«цим образом.

Система может передавать как телесигнализацию так и телеизмерительную информацию с контролируемого пункта на пункт управления. За основу принимается передача информации в число-импульсном коде, что соответствует подключению дополнительно нагрузки (в данном случае датчиков) к питающей шине контролируемого пункта на определенное время, зависящее от величины измеряемого параметра.

Источник переменного тока 1 питает аппаратуру пункта управления с выхода диодного моста 2, обозначенных и -, через двухпроводную линию связи 3 питает электронную схему контролируемого пункта, под201312

рслюченную к соответствующим выходам и - диодного моста 12. Резисторы 8 и 9 и 13 и 14 образуют делители напряжения, подключенные к

5 одноименному плечу обоих диодных мостов 2 и 12. Полуволна питающего переменного напряжения, снимаемая с обоих делителей напряжения в точке соединения резисторов 8 и 9 и 13

0 и 14, через делители частоты 15 и 17 соответственно поступает на вход распределителя 7 пункта управления и распределителя 11 контролируе- . мого пункта. Коэффициент деления лителей частоты 15 и 17 устанавлива-i ется одинаковым и зависит от максимального значения разрядности в двоичном коде, применяемом в данной системе. Так, например, для восьмираз2Q рядной передачи информации коэффициент деления составит число 256. Поскольку система питается от общего источника переменного тока 1, который одновременно является задаю25 щим тактовым генератором, все процессы в системе протекают синхронно и синфазно, в частности работа распределителя 7 пункта управления и распределителя 11 контролируемого

.JQ пункта.

Преобразование аналогового сигнала с телеизмерительных датчиков аналоговых сигналов 26 осуществляется при помопш двоичного счетчика 18, ключа 20, цифроаналогового преобразователя 21 и компаратора 22. Цифровые входы цифроанапогового преобразователя 21 подключены к соответствующим выходам разрядов двоичного счетчика 18 и поэтому при счете тактовых импульсов, поступающих на вход двоичного счетчика 18 с делителя напряжения, образованного резисторами 13 и 14, через ключ 20, на выходе

35

цифроаналогового преобразователя 21

появляется линейно возрастающее напряжение, которое подается на первый вход устройства для сравнения двух напряжений, так называемый компаратор 22. На второй вход последнего через коммутатор 25 подается аналоговый сигнал в виде постоянного напряжения, соответствующего величине измеряемого параметра. Когда напряжение на первом входе компаратора 22 станет больше напряжения на его втором вхо- ,де, на выходе компаратора 22 появится сигнал, закрывающий ключ 20. Число тактовых импульсов, записанных в

3

двоичный счетчик 18, соответству.ет величине измеренного параметра.

Если одновременно с началом счета тактовых импульсов в двоичном счетчике 18 подключить к выходу диодного моста 12 один из датчиков аналогового сигнала 26, то это обеспечит появление на втором входе компаратора 22 сигнального напряжения с Данного датчика и увеличение амплитуды тока нагрузки в линии связи вьше предела срабатьшания порогового блока 5. При сравнении напряжений на входах компаратора 22 и прекращения счета тактовых импульсов датчик аналоговых

сигналов 26 отключается от диодного моста 12, снижая тем самым ток в линии связи до первоначального значени

Таким образом с выхода порогового блока 5 на пункте управления снимается числовая последовательность импульсов, количество которых соответствует величине измеряемого параметра.

Система работает в циклическом режиме, поочередно подключая питание датчиков аналоговых сигналов 26 и одновременно передавая измеряемый параметр на пункт управления..Для более подробного описания работы системы во времени за исходное положение принимаем момент поступления импульса с делителей частоты 15 и 17 на вход распределителей 7 и 11. К этому моменту ключи 19 и 20 закрыты и питание со всех датчиков аналоговых сигналов 26 снято,. Импульс с выхода делителя частоты 17 поступает на вход распределителя 11 и на вход сброса двоичного счетчика 18, которы сбрасьшается в исходное состояние, обнуляя цифровые входы цифроаналого- вого преобразователя 21, на выходе которого напряжение падает до нуля. Исчезает запирающий сигнал на выходе компаратора 22, ключи 19 и 20 открываются, подается плюс-питание с диодного моста 12 на общуюшину питания датчиков аналоговых сигналов 26. Минус-питание подается на датчик, определяемый положением распределителя 11, через коллекторную цепь соответс Твующего транзистора 27. Аналоговый сигнал с соответствующего датчика аналоговых сигналов 26 через коммутатор 25, управляемый также распределителем 11, поступает на второй вход компаратора 22. Двоичный счетчик 18 начинает счет тактовых

20131

импульсов. Идет процесс преобразования аналогового сигнала и одновременная передача его значения на пункт управления линии связи.

5 Здесь необходимо заметить, что при отсутствии сигнала на выходах датчиков аналоговых сигналов 26 на выходе коммутатора 25 предусмотрено небольшое остаточное напряжение, так

to как в противном случае при сбросе

двоичного счетчика 18 в исходное состояние и одновременном включении датчика аналоговых сигналов 26 может : произойти срабатывание компаратора

15 22 по нулевым напряжениям на обеих его входах из-за некоторой задержки в появлении аналогового сигнала с датчика. В дальнейшем амплитуда сигнала с датчика аналоговых сигналов

20 26 возрастает значительно быстрее, чем линейно возрастающее напряжение с цифроаналогового преобразователя 21, так как крутизна выходного напряжения цифроаналогового преобразова j теля 21 зависит от частоты тактовых импульсов и возрастание напряжения происходит в течение всего времени преобразования, В крайнем случае некоторую инерционность датчика аналоговых сигналов 26 можно скомпенсиро- вать понижением тактовой частоты на входе двоичного счетчика 18,

При превьшении линейно возрастающего напряжения над сигнальным напряжением выходной сигнал с компаратора

5 22 закрывает ключи 19 и 20. С соответствующего датчика аналоговых сигналов 26 снимается питание, его выходной сигнал пропадает, но компаратор 22 продолжает закрывать ключи 19 и 20, так как сохраняется условие его срабатывания. При поступлении импульса с делителя частоты 17 на сброс двоичного счетчика 18 и вход распределителя 11 подключается питание к

45.следукщему датчику аналоговых сигналов 26 и начинается преобразование и передача следующего параметра. На пункт управления числовая последовательность импульсов, соответ-

50 ствующая значению параметра, выделяется пороговьм устройством 5 и через выходы элементов И 6 телеизмерительная информация распределяется по своим каналам для дальнейшей обра55 ботки.

Передача телесигнализации осуществляется с помощью блока двухпозици- онных датчиков 10. Номер каждого датчика блока двухпозиционных датчиков 10 соответствует определенному разряду двоичного кода и сравнивается с одноименным разрядом на выходе двоичного счетчика 18 Сравнение двух двоичных кодов происходит на блоке поразрядного сравнения 23, При нахо;к дении распределителей 7 и 11 в .положении п подается питание на блок двупозиционных датчиков 10, на выходах которых появляются сигналы, соответствующие положению ка вдого датчика аналоговых сигналов 26.

Одновременно подается плюсовое напряжение питания с выхода коммутатора 25 на второй вход компаратора 22, что исключает компаратор 22 из работы схемы на этом цикле измерения, так как сигнал по его первому входу не превысит полное плюсовое напряжение с коммутатора 25 на втором входе. Ключи 19 и 20 открыты, идет счет тактовых импульсов на двоичном счетчике 18. При сравнении двоичных кодов срабатывает блок поразрядного сравнения 23, его выходной сигнал, пройдя через блок совпадения 24, закрывает ключи 19 и 20 до прихода импульса сброса на двоичный счетчик 18 с делителя частоты 17 Одновременно снимается питание с блока двухпозиционных датчиков 10„

Таким образом, информация о состоянии блока двухпозиционных датчиков 10 представляется в виде двоичного числа, преобразуется в число- импульсный код в двухпроводной линии связи 3 и в виде числовой последовательности импульсов выделяется пороговым блоком 5 на пункте управления, а затем записьшается в счетчике 16J где происходит обратное преобразование числовой последовательности импульсов в двоичный код, состояние разрядов которого соответствует состоянию определенных номеров двухпозиционных датчиков 10 на контролируемом пункте.

Формула изобретения

Система шахтной телесигнализации с дистанционньм питанием датчиков, содержащая на пункте управления источник переменного тока, соединенный с первыми вьшодами диодного моста и первым и вторым проводами линии, в первый провод линии последовательно включен диод, параллельно которому включен пороговый блок, выход которого соединен с первыми 5 входами п элементов И, вторые входы которых соединены с выходами распределителя, входы питания которого соединены с вторыми выводами диодного моста, параллельно одному из дио() ДОН диодного моста включены последовательно соединенные первый и второй резисторы, а на контролируемом пункте - диодный мост, первые выводы которого соединены с первым и вторым

5 проводами линии, параллельно одному из диодов диодного моста включены последовательно соединенные первый и второй резисторы, а также п транзисторов, эмиттеры которых соединены

0 с выводом первого резистора, а базы транзисторов соединены с входами распределителя, коллекторы ,h - 1 транзисторов соединены с первыми выводами датчиков, о т л и ч а ю щ а.5 я с я тем, что, с целью увеличения объема передаваемой информации при снижении искробезопасной мощности источника дистанционного питания в нее введены на пункте управления делитель

0 частоты, вход которого соединен с точкой соединения первого и второго резисторов, а выход подключен к уп- равляюп ему входу распределителя, и счетчик, вход которого соединен с выходом п-го элемента И, а на конт ролируемом пункте введены первый и второй ключи, делитель частоты, компаратор, блок двухпозиционных датчиков, блок поразрядного сравнения, двоичный счетчик, блок совпадения, цифроаналоговый преобразователь и коммутатор, информационные входы которого соединены с выходами датчиков j управляющие входы коммутатора соединены с выходами распределителя, а вь1ход коммутатора соединен с первьм входом компаратора, выход которого соединен с первыми управляющи ш входами первого и второго ключей, п-й выход распределителя соединен с базой п-го транзистора и первым входом блока совпадения, выход которого соединен с вторыми управляющими входами первого и второго ключей, выход первого ключа соединен с вторыми выводами датчиков и первым входом блока двухпозиционных датчиков, второй вход которого соединен с коллектором п-го транзистора, а выходы блока двухпо5

S

зиционных датчиков соединены с пер- выми входами блока поразрядного сравнения, выход которого соединен с вторым входом блока совпадения, а вторые входы блока поразрядного сравнения соединены с первьми выходами двоичного счетчика, тактовый вход которого соединен с управлямощм входом распределителя и выходом делителя частоты, вход которого соединен с входом втоСоставитель В.Грачев Редактор А.Шандор Техред О.Сопко Корректор Т,Колб

Заказ 1333/60 Тираж 624Подписное

ВНИИШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

рого ключа и точкой соединения первого и второго резисторов, а выход второго ключа соединен с управляющим

входом двоичного счетчика, вторые выходы которого через цифроаиалоговый преобразователь соединены с вторым входом компаратора, при этом вход первого ключа соединен с вторь|м

выводом диодного мое - та.

Изобретение может быть использовано для передачи дискретной и измерительной информации о состоянии технологического процесса в шахте. Изобретение увеличивает объем передаваемой информации при снижении искро- безопасной мощности источника дистанционного питания. Система содержит на пункте управления источник переменного тока 1, диодный мост 2, двухпроводную линию связи 3, диод 4, по9 .. - п роговый блок 5, элементы И 6, распределитель 7, два резистора 8, 9, делитель частоты (ДЧ) 15, счетчик 16; на контролируемом пункте блок двух- позиционных датчиков (БДЦ) 10, распределитель 11, диодный мост 12, два резистора 13, 14, ДЧ 17, двоичный счетчик 18, два ключа 19, 20, ЦАП 21, компаратор 22, блок подзарядного сравнения (БПС) 23, блок совпадения 24, коммутатор 25, датчики аналоговых сигналов 26, транзисторы 27. Цель достигается введением ДЧ 15, 17 счетчиков 16, 18, ключей 19, 20, БДД 10, компаратора 22, БПС 23, блока совпадения 24, ЦАП 21, ко1 мутатора 25. Система передает телесигнализацию и телеизмерительную информацию с контролируемого пункта на пункт управления. За основу принимается передача информации в число-импульсном коде, что соответствует подключению дополнительной нагрузки (напр., датчиков) к питающей шине контролируемого пункта на определенное время, зависящее от величины измеряемого параметра. 1 ил. G s (Л IND to оо