Телеметрическая система с дистанционным управлением Советский патент 1989 года по МПК G08C19/16 

1

Изобретение относится к проводной телеметрии и может быть использовано в проводных (кабельных) телеметрических системах преимущественно в морских гидрофизических системах, датчики которых должны работать в условиях, исключающих их оперативное обслуживание и размещение в них автономных источников питания.

Цель изобретения - повышение достоверности путем обеспечения стабильности характеристик системы при изменении длины линии связи.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемой телеметрической системы.

Телеметрическая система содержит управляющую сторону 1 и управляемую сторону 2, соединенные через первый 3 и второй 4 провода двухпроводной линии связи. Управляющая сторона состоит из передатчика 5 команд, управляемого стабилизатора 6 тока, нагрузочного резистора 7, преобразователя 8 ток - напряжение, первого источника 9 опорного напряжения, блока 10 сравнения, второго источника 11 опорного напряжения, интегратора 12, управляемая сторона - из приемника 13 команд, блока 14 коммутации, источника 15 информации, согласующего усилителя 16, преобразователя 17 напряжение - ток, стабилизатора 18 тока и стабилизатора 19 напряжения.

Телематрическая система работает следующим образом.

При отсутствии сигналов телеинформации в кабельной линии на управляющей стороне 1 управляемый стабилизатор 6 тока формирует ток I, величина которого равна 1 I0 + 2IW (1)

где I - ток стабилизации стабилизатора 18 тока управляемой сто- роны

1М - постоянная составляющая тока на выходе преобразователя 17 напряжение - ток управляемой стороны в отсутствие сигналов телеинформации, равная максимальной амплитуде тока телеинформации.

Ток, подаваемый в кабель, равен I0 t Im, поэтому в нагрузочный резистор (RH) управляющей стороны ответвляется ток Im. Так как операционный усилитель, выполняющий функции преобразователя 8 ток-напряжение, находится в активном режиме, то напряжение между его инвентирующим и неинвенти- руюцим входами практически равно нулю, и поэтому при подаче на его не- инвентирующий вход постоянного напряжения, равного Uuni ,напряжение на ин- вентирующем входе также практически равно иОП4 .Величина 11ОП4 выбирается из условия

uon, iWio +

(2)

где U... - напряжение питания электрон- мин

ных узлов управляемой стороны 2 с истемы, равное напряжению стабилизации стабилизатора 19 напряжения;

R. - максимальное допустимое ак- Lva«e

тивпое сопротивление линии

/ связи;

Лм„ минимально возможное падение , напряжения на стабилизаторе 18 тока приемной стороны, при котором стабилизатор 18 тока выполняет свои Лункции. Постоянная составляющая выходного напряжения преобразователя 8 ток - напряжение равна

U.

(MI,

Uon,-( 1„- V ROC ,

(3)

(50 т 100) , (4)

где R - сопротивление резистора це- пи обратной связи операционного усилителя (преобразователя 8 ток-напряжение). Из (3) видно, что изменение любой составляющей тока (при изменениях температуры, с течением времени) приводит к изменению постоянной составляющей напряжения ибы,она выходе преобразователя 8 ток - напряжение.

Для стабилизации величины UBbll( сигнал с выхода преобразователя 8 ток - напряжение подается на первый вход блока 10 сравнения, на второй вход которого подается опорное напряжение равное выбранной из условия получе- ния минимальных нелинейных искажений сигналов телеинформации величине Ugbi. С выхода блока сравнения усиленный сигнал рассогласования подается на интегратор 12. Постоянная времени Ји интегрирования выбирается равной

1

« гдеЦ.. - низшая частота полосы про- м

пускания сигналов телеинформации телеметрической системы.

С выхода интегратора 12 напряжение рассогласования поступает на первый управляющий вход управляемого стабилизатора 6 тока, при этом ток на выходе изменяется до такой величины, чтобы постоянная составляющая напряжения на выходе преобразователя 8 ток - напряжение была равна заданному значению L .На управляемой сто- БЫ о

роне 2 часть тока, передаваемого по кабелю линии связи, равная Т0 и ответвляемая в стабилизатор 1Я тока,

,-

,-

обеспечивает питание всех узлов уп равляемой части 2 системы. Напряжение питания стабилизируется стабнли- затором 19 напряжения параллельного ,-

.Q

25

5 20

35

45

. 40

50

55

типа. Лругая ччгiь тока, раппля (м, ответвляется в выходную цепь преобразователя 17 напряжение - ток. Ичмг-нг- ние активного сопротивления линии связи от максимального, определлемл- го формулой (2), до нуля не влияет на параметры и функционирование управляемой стороны системы. При подаче на вход преобразователя 17 напряжение - ток управляемой стороны 2 сигналов телеинформации от источника 15 телеинЛормации на его выходе появляется переменная составляющая I . тока, амплитуда которой не должна

оЬ

превышать Im. Переменная составляющая тока сигналов телеинформации перелается по линии связи. Так как входное сопротивление преобразователя 8 ток - напряжени управляющей стороны 2 практически равно нулю, а сопротивление управляемого стабилизатора 6 тока для переменной составляющей I ou практи В WX

чески бесконечно, то нагрузкой линии связи на управляющей стороне 1 системы передачи является резистор 7,сопротивление которого выбирается равным волновому сопротивлению кабеля, используемого в качестве линии связи. Вся переменная составляющая тока ответвляется в преобразователь 8 ток - напряжение, на выходе которого появляется составляющая напряжения, равная

вы, 1.ВЬ1Х ROC , (5) где ROC- сопротивление в цепи обратной связи операционного усилителя (преобразователя 8 ток - напряжение).

В выражение (5) не входит величина активного сопротивления кабельной линии, т.е. на низких частотах при изменении длины кабеля от нуля до определенного максимального значения, определяемого из (2), коэффициент передачи не меняется. Не меняются также режим работы узлов управляющей 1 и управляемой 2 сторон системы.

Передача сигналов телеуправления происходит следующим образом.

Телеметрическая система предназначена для работы в режиме передачи сигналов телеинформации,однако в любой момент времени оператор или внешнее управляющее устройство имеют возможность изменить режимы работы управляемой стороны системы (переключить датчики, изменить коэффициент переда5148

чи и т.д.) путем подачи в линию связи с передатчика 5 команд определенной кодовой посылки состоящей из N управляющих прямоугольных импульсов тока.

При передаче управляющих импульсов в системе автоматического регулирования (САР), стабилизирующей ток на выходе управляемого стабилизатора 6 тока, в которую входят преобразователь 8 ток - напряжение,блок 10 сравнения, интегратор 12, первый 9 и второй 11 источники опорного напряжения и управляемый стабилизатор 6 тока, возникают возмужающие напряжения, и поэтому с постоянной времени сГр , выбранной по формуле (4), на выходе интегратора начинает изменяться напряжение, и по окончании управляющей посылки его величина отличается от той, которая была до начала акта управления. Чтобы изменения этого напряжения, а соответственно и тока на выходе управляемого стабилизатора 6 тока были в допустимых пределах, суммарная длительность импульсов не должна превышать

t2 (0,05-0,1)Јnl (6)

В реальной системе Си выбирается в пределах (20-50)с, поэтому условие (6) легко выполняется.

Пауза между управляющими посылками должна быть больше (20-50).

Таким образом,при подаче управляющих импульсов с передатчика 5 команд на вход управляемого стабилизатора 6 тока на его выходе появляются импульсы тока, амплитуда которых превышает амплитуду переменной составляющей тока телеинформации.

Импульсы тока телеуправления поступают в линию связи и на приемной стороне 2 выделяются и дешифрируются приемником 13 команд. Последний подает команды управления на блок 14 коммутации, который в соответствии с этими командами подключает соответствующие датчики источника 15 информации к входам согласующего усилителя 16.

Таким образом, система позволяет стабилизировать режимы по постоянному току всех узлов системы и сделать их независимыми от температуры окружающей среды, от ухода во времени параметров элементов, позволяет стабилизировать коэффициент передачи

66

ло переменному току при изменении длины кабельной линии связи, и таким образом, устранить необходимость вскрытия контейнера управляемой стороны для соответствующей подстройки режимов его работы, что повышает надежность работы системы и удобство ее обслуживания и снижает эксплуатационные расходы в целом.

0

5

0

5

0

5

0

5

Формула изобретения

Телеметрическая система с дистанционным управлением, включающая управляющую и управляемую стороны, соединенные между собой двухпроводной линией связи, первый провод которой соединен с общей шиной, на управляемой стороне содержащая источник ин- Аормации, блок коммутации, согласующий усилитель и приемник команд,стабилизатор напряжения, положительный вывод которого соединен с плюсовым входом питания источника информации и согласующего усилителя, на управля- щей стороне содержащая передатчик команд, нагрузочный резистор и источник питания, отличающаяся тем, что, с целью повышения достоверности путем обеспечения стабильности характеристик системы при изменении длины линии связи, на управляемой стороне введены стабилизатор тока и преобразователь напряжение - ток, выход которого объединен с информационным входом приемника команд и входом стабилизатора тока и подключен к второму проводу линии связи, выход стабилизатора тока соединен с положительным выводом стабилизатора напряжения, плюсовые входы питания приемника команд, блока коммутации и преобразователя напряжение - ток объединены и соединены с положительным выводом стабилизатора напряжения, объединенные минусовые входы питания соответственно источника информации, приемника команд, согласующего усилителя, преобразователя напряжение - ток соединены с отрицательным выводом- стабилизатора няпряжения и подключены к первому проводу линии связи, выходы приемника команд соединены с соответствующими управляющими входами блока коммутации, к информационным входам которого подключены соответствующие выходы источника информации, выходы блока ко-чмутации соединены с соответствующими входами согласующего усилителя, выход которого соединен с входом преобразователя напряжение - ток, на управляющей стороне введены управляемый стабилизатор тока, преобразователь ток - напряжение, блок сравнения, интегратор, первый и второй источники опорного напряжения, положительный вывод источника питания подключен к плюсовому входу питания управляемого стабилизатора тока и к первому выводу интегратора, выход уравляемого стабилизатора тока подключен к второму проводу линии связи и через нагрузочный резистор - к первому входу преобразователя ток напряжение, к второму входу которого подключен выход первого источника опорного напряжения, выход преобразователя ток - напряжение соединен с первым входом блока сравнения и является выходом системы, к второму входу блока сравнения подключен выход второго источника опорного напряже- нил, выход блока сравнения подключен к второму выводу интегратора, третий вывод которого подключен к первому управляющему входу управляемого стабилизатора тока, к второму управляющему входу которого подключен передатчик команд.

Изобретение может быть использовано в проводных телеметрических системах, датчики которых должны работать в условиях, исключающих их оперативное обслуживание и размещение в них автономных источников питания. Цель изобретения - повышение достоверности информации путем обеспечения стабильности характеристик системы при изменении длины линии связи. Телеметрическая система содержит управляющую сторону 1 и управляемую сторону 2, соединенные через первый 3 и второй 4 провода двухпроводной линии связи. Управляющая сторона состоит из передатчика команд 5, управляемого стабилизатора тока 6, нагрузочного резистора 7, преобразователя ток-напряжение 8, первого источника опорного напряжения 9, блока сравнения 10, второго источника опорного напряжения 11, интегратора 12. Управляемая сторона состоит из приемника команд 13, блока коммутации 14, источника информации 15, согласующего усилителя 16, преобразователя напряжение - ток 17, стабилизатора тока 18, стабилизатора напряжения 19. Система позволяет стабилизировать коэффициент передачи по переменному току при изменении длины линии связи. 1 ил.