Устройство для передачи и приема информации Советский патент 1988 года по МПК G08C19/28 

Ф1/3.1

I Изобретение относится к телеизме- {j)eiiHHM и может быть использовано для tiiocTOHHHoro контроля параме-гров сква- Жнны при добыче нефти погружными электронасосами, а также при телеконтроле различных параметров по линиям электропередачи.

Цель изобр.етения - повышение инфор || ативности и надежности устройства. i На фиг. 1 приведена функциональная устройства; на фиг. 2 - функщю Нальная схема наземного преобразова- (приемной части); на фиг. 3 - временные диаграммы выходных сигналов работы устройства.

Устройство содержит фильтры 1 и 2, выполненные, например, по трехзвен- ной схеме Чебьшева, датчик 3 тока, гаредставляющий собой,- например, диф- ференцирую1ций трансформатор, первич- фая обмотка которого включена после- ;|1овательно через диодный мост в цепь фока генератора 4 переменного напря- фения, вторичная обмотка подключена ij: первому входу наземного преобразо- 1 ателя 5, второй вход которого под- 1р1ючен к второму выходу генератора 4. Г оследний через датчик 3 тока и фильтр 1 соединен с фазой питания погружного :|лектродвигателя (ПЭД) . Глубинная часть устройства содер- фильтр 2, подключенный через свой : ходной конденсатор 6 к упомянутой фа е питания ПЭД, второй вывод конден- атора 6 через ключ 7 подключен к об- шине (земле), источник 8 питания И формирователь 9 импульсов, соеди- ренные своими входами с выходом фильтра 2. Глубинный преобразователь 10 содержит формирователь 9, цифроанало- Говый пре.образователь (ЦАП) 11, вы- йолненньш по схеме счетчика с матрицей типа R 2 R, подключенный своим

входом элемента 12 сравнения, своим же блокирующим входом и входом элемен- ,та И 16, выход которого подключен че- рез элемент ИЛИ 17 к входу ждущего мультивибратора 18. Вход элемента ИЛИ 17 подключен к выходу элемента 12 сравнения, а выход мультивибратора lS соединен с управляющим входом ключа 7, установочным входом ЦАП 11, счетным входом счетчика 13, установочный вход которого соединен со стробирую- щим входом коммутатора 15 и инверсным выходом второго разряда счетчика 14. Входы коммутатора 15 соединены с выходами датчиков 19, а установочный вход счетчика 14 подключен к импульсному выходу переноса счетчика 13.

Наземный преобразователь 5, осуществляющий обработку и индикацию результатов измерения параметров скважины в процессе работы эдектронасосда включает в соответствии с алгоритмом работы глубинной части устройства элемент И 20, первБхй 21 и второй 22 счетчики, триггер 23, формирователь 24 импульсов, который связан своим входом, являющимся первым входом пре- образователя 5, с выходом датчика 3 тока, обеспечивает формирование импульсов управления работой преобразователя и вьтолнен, например, на основе 5ВДУЩИХ мультивибраторов с различными временами выходных импульсов мультиплексор 25, блок 26 памяти, к выходам которого подключены индикаторы 27.

Первый вход элемента И 20 связан с выходом генератора 4 и является вторым входом преобразователя 5, а второй вход этого элемента связан с первым выходом формирователя 24. Выход : элемента И 20 подключен на счетньй вход счетчика 21, установочный вход

Изобретение относится к телеиз- ;мерениям и может быть использовано для контроля параметров скважины при добыче нефти погружными электронасосами, а также при теле контроле раз-личных параметров по линиям электропередачи. Цель изобретения - повышение информативности и надежности. Устройство содержит на передающей сто- .роне фильтр 2, ключ 7, источник питания 8, датчик 19, формирователь импульсов 9, цифроаналоговый преобразователь 11, элемент сравнения 12, чики 13, 14, коммутатор 15, элемент И 16, элемент ИЛИ 17 и ждущий мультивибратор 18. Устройство содержит на приемной стороне фильтр 1, датчик тока 3, генератор 4 переменного напряжения, наземный преобразователь 5, состояшз й из формирователя импульсов, элемента И, двух счетчиков, триггера, мультиплексора, блока памяти и индикатора. Передача информации осуществляется закорачиванием линии связи по высокой частоте ключом 7 и контролем тока с помощью датчика 3. 3 ил. и

Тактовым входом к выходу формировате- 45 которого соединен с вторым выходом

Ля 9, элемент 12 сравнения, первый 13 и второй 14 счетчики, коммутатор 15, а также элемент И 16 и элемент ИЛИ 17, ждущий мультивибратор 18 и датчики 19. Выходы счетчика 13 поразрядно подклю-гп чены к управляющим входам коммутатора 15, выход которого соединен с пер- ВЬ1м входом элемента 12 сравнения, второй вход которого подключен к аналоговому выходу ДАЛ 11. Тактовый выход с ЦАП 11 подключен к первому входу элемента И 16 и счетному входу счетчика 14, прямой выход второго разряда которого соединен со стробирующим

формирователя 24 и со счетным входо счетчика 22, а вход выбора вида сче та его подключен к инверсному выход триггера 23 и к установочному входу счетчи-ка 22, выход переноса которог соединен с входом R триггера 23, вхо S которого подключен к выходу (К+1) го разряда (К - разрядность ЦАП 11 глубинного преобразователя) счетчика 21 .

Выходы двоично-десятргчных разряд счетчика 21 подключены к соответств ющим разрядным входам блока 26, на входы - поканальной записи которого

формирователя 24 и со счетным входом счетчика 22, а вход выбора вида счета его подключен к инверсному выходу триггера 23 и к установочному входу счетчи-ка 22, выход переноса которого соединен с входом R триггера 23, вход S которого подключен к выходу (К+1)- го разряда (К - разрядность ЦАП 11 глубинного преобразователя) счетчика 21 .

Выходы двоично-десятргчных разрядов счетчика 21 подключены к соответствующим разрядным входам блока 26, на входы - поканальной записи которого

подключены пыхсдь мультиплексора 25, управляю1дие (салресные) входы которого соединены с выходами счетчика 22, а вход импульса записи - с третьим выходом формирователя 24.

В качестве мультиплексора 25 может быть применен любой мультиплексор In п( п - число каналов преобразования): например, ШС 564 КП 2, включенный в обратном направлении, либо любой демультуплексор п х 1.

Устройство работает следующим образом, .

Колебания напряжения высокой частоты с генератора 4 через датчик 3 тока и присоединительный фильтр 1 поступают в фазу токоподвода, питающего ПЭД, откуда через конденсатор 6 выделяются фильтром 2 глубинной части. Фильтры 1 и 2 предназначены для разделения цепей питания ПЭД с высоким напряжением и низкой частотой (50 Гц) и цепей канала телеизмерения с напряжением высокой частоты ( 10 КГц). Напряжение, выделенное фильтром 2, подается на стабилизированный источник 8 питания для формирования напряжения й1итания схемы глубинного преобразователя и для питания датчиков измеряе- ЗО ходов на счетный вход счетчика 14 помых параметров, а также на формирователь 9 импульсов. Последний может быть выполнен, например, на двух логических элементах с инверторами, последовательно включенных и охваченных поло жительной обратной связью с времяза- дающей цепочкой. На выходе формирователя 9 образуется напряжение прямоугольной формы высокой частоты ( 10 КГц).

Глубинный преобразователь осуществляет многоканальное преобразование аналоговых сигналов с датчиков 19 измеряемых параметров в следующие друг за другом пропорциональные параметрам интервалы с число-импульсным кодированием. Двоичный счетчик 13 с помощью коммутатора 15 осуществляет поочередное подключение выходов датчиков 19 к входу элемента 12 сравнения, на вход которого поступает в течение каждого цикла измерений линейно нарас тающее кусочно-аппроксимированное напряжение с ЦАП 11. При равенстве напряжений с выходов датчика 19 и ЦАП 11 элемент 12 сравнения через элемент РШИ 17 запускает ждущий мультивибратор 18, который сигналом со своего выхода открывает ключ 7 и, тем самым.

0

нагружлет цепь высокочастотного тгм.л, увеличивая на время около десяти периодов высокой частоты выходной ток генератора 4. Этим самым формируется импульс, характеризующий окончание текущего интервала измерения. Количество периодов напряжения высокой частоты между импульсами срабатывания ключа 7 и будет пропорционально измеряемому параметру.

Счетчик 14 формирует синфазирую- щий интервал, равный двойному полному интервалу каждого канала. Синфази5 рующий интервал формируется в начале каждого цикла измерения. Счетчик 13 с коммутатором 15 выполняет функции распределителя каналов. В начале каждого цикла измерения счетчики 13, 14

0 и ЦЛП 11 находятся в нулевом состоянии, а элемент 12 сравнения и коммутатор 15 заблокированы по стробирую- входам соответственно нулевым уровнем с прямого выхода счетчика 14

5 и единичным уровнем с его инверсного выхода. С выхода формирователя 9 тактовые импульсы поступают па вход ЦЛП 11. По окончании каждого цикла преобразования ЦАП 11 с его тактовых выступают импульсы, переводя счетчик 14 в первое, а затем во второе состояние.

При переходе счетчика 14 во второе состояние (10) на прямом выходе второго разряда появляется единичный уровень, которым он самоблокируется в этом состоянии до начала следующего цикла измерений и разблокирует элемент 12 сравнения, а нулевым уровнем со своего инверсного выхода второго разряда разблокирует коммутатор 15 и счетчик 13. С этого момента наступает измерительный интервал первого канала.

Напряжение, пропорциональное измеряемому параметру, с выхода первого датчика 19 через разблокированный коммутатор 15 поступает на вход элемента 12 сравнения, где сравнивается с выходным линейно нарастающим напряжением с ЦАП 11. При равенстве этих напряжений элемент 12 сравнения через элемент ИЛИ 17 запускает нуль тивибратор 18, который формирует импульс длительностью примерно десять периодов высокой частоты. Такая длительность выбирается из условий достаточной различимости при приеме на: земной аппаратурой. Выходным импульсом мультивибратора 18 счетчик 13 переводится во второе состояние,, подключая выход второго датчика 19 к входу элемента 12 сравнения через коммутатор 15, обнуляется счетчик ЦАП 11 и включается ключ 7. Происходит шунтирование линии по высокой частоте, приводящее к увеличению тока генерато- ; ра 4, что фиксируется датчиком 3 то: ка.

I Во время действия выходного им: пульса с мультивибратора 18 ЦАП 11

I находится в нулевом состоянии. По

окончании импульса с мультивибратора

начинается измерительный интервал втоI рого параметра, который проходит по ,

I работе аналогично первому, затем тре-

; тий,. четвертый и т.д. При этом только

изменяется состояние счетчика 13 и, - как следствие, переключаются входы

i коммутатора 15, связанные с датчика- : ми 19. После окончания последнего по ; каналам измерительного интервала на ; импульсном выходе переноса счетчика : 13 появляется,импульс, который обну- : ляет счетчик 14. Последний блокирует элемент 12 сравнения, коммутатор 15, счетчик 13 и разблокируется сам.-

Начинается новый цикл измерений, который происходит в описанной после- довательностл. Элемент И 16 служит для исключения разрешения п - канального кадра из-за слияния соседних каналов при возникновении какой-либо неисправности в цепи датчиков или при их частичном отключении. В этом случае сравнения напряжений на выходе элемента 12 может не произойти. Тогда ждущий мультивибратор 18 запускается импульсом с тактового выхода ЦАП 11 tiepe3 элемент И 16, подготовленный к пропуску импульса по.второму входу сигналом с выхода счетчика 14, в кон- це цикла работы ЦАП 11. Измерительный интервал при этом соответствует максимально возможному значению, а так как измерительный интервал можно выбрать с избытком по отношению к пара- метру, это значение в данном случае указывает на отсутствие (отключение) датчика либо на неисправность канала Стабилизированный источник 8 служит для питания стабилизированным на- пряжением глубинного преобразователя 10 и стабилизированным током датчиков. 19, выполненных на базе, например потенциометров (реостатов). Он собран

5 О

Q 5 0 g

5

по классической схеме и особенностей не имеет.

Входным напряжением для источника 8 питания служит напряжение высокой частоты с генератора 4, выделенное из токоподвода фильтром 2. Таким образом, независимо от состояния системы питания ПЭД (вкпючен он или не включен) устройство контроля параметров работоспособно.

Импульс тока, созданный в цепи высокой- частоты, формирует на выходе датчика тока сигнал, являющийся исходным для работы наземного преобразователя 5. В начале каждого цикла измерений (п - канального кадра) счетчики 21 и 22 и триггер 23 находятся в нулевом состоянии. После окончания импульса увеличенного тока через датчик 3 на первом БЫКo/je формирователя 24 появляется уровень логической единицы, открывается элем-ент И 20 и через него счетчик 21 начинает накапливать импульсы с генератора 4. При этом счетчик 21 работает в режиме двоичного счета, так как триггер 23 находится в нулевом состоянии и с его инверсного выхода единичный уровень приложен к входу выбора режима счета счетчика 21. Синхронность работы глубинной части и наземного преобразоват теля достигается выделением преобразователем 5, в частностиjсчетчиком 21 , синфазируюсцего интервала, равного двойному полному циклу, включающему 2 (2 ) периодов частоты генератора 4, работы ЦАП 11. Если по какой- либо причине в конкретный момент обе части устройства находятся не в синхронизме, счетчик 21 обнуляется импульсом с датчика 3 и второго выхода формирователя 24 в конце каждого измерительного интервала до тех пор, пока не начнется синфазирующий интервал, по истечению которого на его (К-ь1)-м разрядном выходе появляется единичный уровень, устанавливающий триггер 23 в единичное состояние. В этот момент и начинается первый канальный измерительный интервал и дальнейшая синхронная работа частей уст- ройстйа.

Своим инверсным выходом триггер 23 переводит счетчик 21 в двоично-десятичный режим счета и последний ведет подсчет импульсов измерительного im- тервала первого канала. При поступлении управляющего импульса с датчика

714

3 тока формирователь 24 сроим первым выходом закрывает элемент И 20 н тем самым останавливает счетчик 21, а третьим .выходом через подготовленный счетчиком 22 мультиплексор 25 производит запись в блок 26 первого канаа значение параметра, подсчитанного счетчиком 21, .Затем импульсом с второго выхода формирователя 24 счетчик 22 переводится в следующее состояние, соответствующее второму каналу, а счетчик 21 обнуляется. Далее аналогично производится подсчет результата измерения во втором канале, затем в третьем и т.д, до последнего. Посе окончания последнего измерительного интервала и записи результатов измерения при переходе счетчика 22 в следующее (нулевое) состояние сигнаом с его выхода переноса триггер 23 устанавливается в нулевое состояние, счетчик 21 переходит в двоичный режим аботы, схема готова к проверке син- ронизации и далее к. подсчету результатов измерения по описанному алгоритму.

При этом вместо цифровых индикаторов 27, включающих в себя также и дешифратор двоично-десятичног.0 числа в десятичное либо в код для семи сегментных индикаторов, может быть применена матрица типа R 2 R, включенная на выходе канальной памяти, с выхода которой через усилитель тока может быть подключен аналоговый измерительный прибор, отградуированный в единицах параметра, либо аналоговый самописец. . .

В этом случае схема несколько упрощается, так как отпадает необходимость работы счетчика 21 в двоично- десятичном режиме.

Устройство может быть совмещено с ругими телеизмерительными системами, применяемыми для измерения глубинных параметров скважины путем, например, разнесения частот генераторов. Схемная реализация устройства позволяет повысить его надежность, обеспечивает его автономную работу (универсапь- ность), независимую от состояния включения двигателя, что, в конечном счете, приводит к повьш1ению надежности насосной установки, повысить точность измерения контролируемых параметров скважины и насосной установки.

538

Формула изобретения

Устройство для передачи н приема информации, содержащее на передающей стороне фильтр, выход которого соединен с входом источника питания, общая шина которого через ключ подключена к первому входу фильтра, датчики, выходы которых соединены с первыми входами коммутатора, на приемной стороне - генератор переменного напряжения, первый выход которого подключен к входу датчика тока, первый выход которого соединен с входом

фильтра, выход которого через линию электропередачи подключен к второму входу фильтра передающей стороны, отличающееся тем, что, с целью повьшения информативности и надежности устройства, в него введены на передающей стороне счетчики, формирователь импульсов, цифроаналого- вый преобразователь, элемент сравнения, элементы И, ИЛИ и ждущий мультивибратор, выход фильтра через формирователь импульсов соединен с первым входом цифроаналогов ого преобразователя, первый выход которого подключен к первому входу элемента сравнения, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого через ждущий мультивибратор подключен к второму входу цифроаналого- вого преобразователя, к управляющему

входу ключа и к первому входу первого счетчика, первые выходы которого соединены с вторыми входами коммутатора, выход которого подключен к второму входу элемента сравнения, выход

источника питания подключен к входам питания датчиков, второй выход цифро- , аналогового преобразователя соединен с первыми входами элемента И и второго счетчика, первый выход которого

подключен к третьему входу элемента сравнения, к второму входу второго счетчика и к второму входу элемента И, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, второй выход в т орого .счетчика подключен к третьему входу коммутатора и к второму входу первого счетчика, второй выход которог го соединен с третьим входом второго счетчика, на приемной стороне введены счетчики, триггер, формирователь импульсов, элемент И, мультиплексор, блок памяти и индикатор, второй выход генератора переменного напряжения соединен с первым входом элемента И, выход которого подключен к первому входу первого счетчика, первые выходы которого соединены с первыми входами 0лока памяти, выходы которого подключены к входам индикатора, второй выход датчика тока соединен с входом формирователя импульсовр первый выход которого подключен к второму входу элемента И, второй выход формирователя импульсов соединен с вторым входом первого счетчика и с первым

входом второго счетчика, nepi.uje EJHXO- ды которого подключены к первым входам мультиплексора, выходы которого соединены .с вторыми входами блока памяти, вторые выходы счетчиков подключены к входам триггера, выход которого соединен с третьим входом первого счетчика и с вторым входом второго счетчика, третий выход формирователя импульсов подключен к второму входу мультиплексора.

/V А /V

Фи2.2