Измерительный коммутатор Советский патент 1974 года по МПК H03K17/02 

1

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может использоваться в многоканальных преобразователях напряжения в цифровой код, а также в информавдвднно-измерительных системах.

Известлы устройства Многоканального интегрирующего аналого-цифрового преобразования, содержащие измерительные ключи, соединенные через подстроеч.ные индуктивности с входными шинами, которые подключены к общей шине через конденсаторы, причем шина, соединяющая выходы измерительных ключей, через конденсатор и вторичную обмотку трансформатора подключена к общей шине, один из выводов первичной обмотки трансформатора coetaHHeiH с выходом генератора контрольного сигнала, а другой вывод подсоединен к блоку индикации неисправности коммутатора и через резистор соединен с общей шиной, а управляющие входы измерительных ключей соединены с одним из выходов устройства управления, другой выход которого подключен к блоку индикации неисправности.

Однако осуществление контроля измерительного коммутатора с помощью известных устройств возможно только при его совместной работе с интегрирующим аналого-цифровым преобразователем, который подавляет контрольный сигнал, поступающий с выхода коммутатора на его вход вместе с измеряемым

сигналом. Применение известных устройств контроля измерительного коммутатора ограничивается помехами на его нагрузке и возможно в устройствах с интегрированием помехи на входе. В этих случаях снимается быстродействие устройств, которые работают совместно с известным измерительным коммутатором.

Целью изобретения является исключение помехи на нагрузке коммутаторов от устройства контроля.

Для этого в предлагаемой измерительный коммутатор введены дополнительно трансформатор сигнала компенсации и фазосдвигающее устройство, вход которого соединен с дополнительной обмоткой трансформатора, а выход соединен с первичной обмоткой трансформатора сигнала компенсации, вторичная обмотка которого включена последовательно между шиной, соединяющей выходы измерительных ключей, и выходной шиной.

На чертеже показана блок-схема предлагаемого измерительного коммутатора.

Коммутатор состоит из устройства управления 1, измерительных ключей 2, развязывающих конденсаторов 3, подстроенных индуктивностей 4, настроенного контура 5, включающего конденсатор 6, трансформатор 7 и резистор 8 выделения контрольной информации (в состав этого контура входят также подстроечные индуктивности 4, включаемые в каждом канале измерительного коммутатора), генератора 9 контрольного сигнала, блока 10 индикации неисправности коммутатора, фазосдвигающего устройства 11 и трансформатора 12 сигнала компенсации. На входы измерительного коммутатора подается изменяющееся напряжение постоянного тока от датчиков 13. Выход измерительного коммутатора замкнут на импеданс нагрузки коммутатора 14.

Измерительный коммутатор работает следующим образом.

После подачи сигнала «Запуск на вход устройства управления 1 по заданной программе подключается измеряемое напряжение от одного из датчиков 13 к импедансу нагрузки коммутатора 14. Это напряжение может быть преобразовано в цифровой код или измерено иначе. При этом система контроля исправности измерительного коммутатора, включающая в себя узлы 6-12 и 4, работает одновременно с измерением и на результат измерения не влияет. Это происходит потому, что помеха, создаваемая в точке 15 генератором 9 контрольного сигнала и элементами 6 и 7, компенсируется выходным напряжением трансформатора 12 сигнала компенсации.

Сигналы датчиков 13 через линии связи и подстроечные индуктивности 4 подключены к входам измерительных ключей 2 коммутатора. Входы измерительного коммутатора зашунтированы по переменному напряжению развязывающими конденсаторами 3, представляющими близкие к нулю сопротивления для частоты генератора контрольного сигнала.

Развязывающие конденсаторы 3 подключают к общей щине по переменному току соединенные с ними концы подстроечных индуктивностей 4 и тем самым создают одинаковые условия работы, не зависимые от длины линий связи, резонансным контурам, образуемым на каждом щаге (канале) измерительного коммутатора следующими элементами: одной из подстроечных индуктивностей 4, сопротивлением измерительного ключа 2, конденсатором 6 и вторичной обмоткой трансформатора 7. Только в случае, если измерительный коммутатор исправен, т. е. при включении одного ключа (все остальные выключе ны), указанный резонансный контур оказывается с высокой добротностью настроенным на каждом канале в резонанс на частоту генератора 9 контрольного сигнала. Генератор контрольного сигнала нагружен на первичную обмотку связи трансформатора 7 и на резистор 8 выделения контрольной информации, с которого сигнал поступает в блок 10 индикации неисправности коммутатора.

Работа блока 10 стробируется устройством управления 1 с целью определения неисправного канала измерительного коммутатора. При изменении внутреннего сопротивления измерительного ключа 2 происходит перераспределение амплитуды генератора 9 контрольного сигнала между сопротивлением резонансного контура, в которое входит сопротивление измерительного ключа 2 коммутатора, и резистором 8 выделения контрольной

информации. Это перераспределение происходит за счет изменения добротности резонансного контура как при изменении прямого сопротивления измерительного ключа 2 коммутатора, так и при появлении неисправностей коммутатора типа «короткое замыкание одного из измерительных ключей 2 или «обрыва измерительного ключа 2, коммутирующего входной сигнал. Указанный резонансный контур нагружен

на импеданс нагрузки коммутатора 14, величина которого в большинстве случаев достаточно велика и постоянна, например, при работе измерительного коммутатора с аналогоцифровыми преобразователями. Следовательно, больщая часть контрольного сигнала, если не принять мер, выделяется на импедансе нагрузки коммутатора (на входе аналого-цифрового преобразователя) как помеха и сбивает работу всего устройства.

Контрольный сигнал при исправной работе измерительного коммутатора представляет собой синусоиду, так как проходит через резонансную систему, и поэтому почти не имеет нелинейных искажений.

Для подавления контрольного сигнала па импедансе нагрз зки коммутатора 14 (например, на входе аналого-цифрового преобразователя) необходимо включить источник противофазного сигнала последовательно между

выходом измерительного коммутатора (точкой 15) и импедансом нагрузки коммутатора 14. Эту функцию в устройстве выполняет трансформатор 12 сигнала компенсации. Сигнал на трансформатор 12 подается с фазосдвигающего устройства И, подключенного к одной из обмоток трансформатора 7 (к обмотке П1).

Фазосдвигающее устройство 11 компенсирует сдвиг фазы сигнала генератора 9 контрольного сигнала в точке 15, подавая сигнал компенсации строго в цротивофазе с помехой. Регулировкой в нем устанавливается необходимая амплитуда сигнала компенсации. Фазосдвигающее устройство II линейно по

амплитудной характеристике. Это позволяет реализовать данную схему контроля, так как с изменением добротности контура изменяется амплитуда генератора 9 контрольного сигнала, следовательно, и напряжение на обмотке П1 трансформатора 7. При изменении напряжения генератора контрольного сигнала одновременно и одинаково изменяются и напряжение контрольного сигнала в точке 15 и компенсирующее напряжение на вторичной

обмотке трансформатора 12.

Для простоты блока 10 индикации неисправности коммутатора желательно амплитуду контрольного сигнала выбирать наибольщей. Однако помеха от контрольного устройства не должна превышать 0,25-0,5 величи