книга в верде после распозна (1024283), страница 52

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 52)

I

АЦПП

1 ~

Рис. 5.44

образователям в схеме рис. 5.44,а предъявляются гораздо менее жест­кие требования в отношении быстродействия: время установления выходного сигнала в них при скачкообразном изменении сигнала дат­чика может быть соизмеримо с длительностью цикла опроса.

За групповыми нормализующими преобразователями следует вто­рая ступень коммутации. Эту функцию выполняет переключатель ВхП'. Данный переключатель рассчитан на коммутацию таких же сигналов, как ВхП в схеме рис. 5.44,а, но он имеет меньшее число каналов и меньшую частоту переключений. Последующая часть рассматривае­мой схемы такая же, как у предыдущей схемы.

Аналого-цифровой преобразователь является довольно сложным и дорогим блоком. Поэтому обычно с ИИС используют один общий АЦП. Однако существуют электромеханические измерительные при­боры с встроенными преобразователями углового поворота измеритель-

0

Инф1

Вх1 <

Инф2

.ИнфМ

Инф1

\ ИНф 1

\Упр1

Инф2

ВхМ<

JAH$Z

ИнфИ

У ВЫХ

— 1

ИифЫ

Рис. 5.45

ного механизма в цифровой код. При использовании таких приборов в ИИС структура ее соответствует схеме рис. 5.44,е. Сигнал каждо­го датчика Д поступает на аналоговый прибор АП, объединенный с АЦП. Кодированные цифровые сигналы с их выходов подаются на устройство .обработки УО через входной переключатель ВхП, сущест­венно отличающийся от переключателей, используемых в предыдущих схемах. ВхП является переключателем цифровых сигналов с ключами в виде логических схем. Построение выходного переключателя на та­ких элементах показано на рис. 5.32. На рис. 5.45 приведена схема входного переключателя на идентичных логических элементах И с дополнительным использованием логических элементов ИЛИ. Одной командой Упр коммутируются N элементов И, относящихся к одному цифровому сигналу в виде параллельного кода. Информационные сиг­налы (Инф), соответствующие одноименным разрядам кода, собира­ются на общий выход с помощью одного элемента ИЛИ с числом вхо­дов М, равным числу каналов.

0

ЦАП Вых

ап1

апг

АПН

АП1

лиг

/)апы

Рис. 5.46

Как показано на обобщенной структурной схеме рис. 5.43, в числе получателей информации с выхода устройства обработки (УО) нахо­дятся аналоговые приборы (АП) (показывающие и регистрирующие). УО выдает информацию в виде параллельных цифровых кодов. Для вы­вода в аналоговые приборы ее требуется обработать цифро-аналого­выми преобразователями (ЦАП). Наиболее экономична по числу ис­пользуемых блоков схема вывода информации с групповым ЦАП, приведенная на рис. 5.46,а. В соответствии со сменой кодовых сигна­лов на выходе УО работает переключатель ВыхП, распределяя аналого­вые сигналы с выхода ЦАП по индивидуальным цепям. В каждую из них входят аналоговый элемент памяти (ЭП) и аналоговый прибор (АП). Элементом памяти может, например, служить конденсатор с усилителем на выходе. Выходной переключатель в данном случае не отличается принципиально от входных переключателей аналоговых сигналов.

Недостатком рассматриваемой схемы является то, что ее тем труд­нее осуществить, чем больше длительность цикла обегания парамет­ров в данной ИИС. Это объясняется тем, что время хранения заряда, запасенного конденсатором памяти, невелико — порядка нескольких секунд. Его можно увеличить (в ограниченных пределах) ценой по­вышения входного сопротивления усилителя, связанного с конденса­тором, но это сложно. Кроме того, точность воспроизведения информа­

0

кп

Д1 НП1

KHZHI

Д2 ипг

\ AN HHN

Передатчик ВкП МП

ад

БУ' -5» to

Приемник

СК" ДМП ВыхП ЗП1

■ РСС

■БУ"

3/72

3/7/V

АП1

■

}~0

ЛЯ/V

Рис. 5.47

ции с применением аналоговых элементов памяти невысока — погреш­ность достигает нескольких процентов

Перечисленные недостатки рассмотренной схемы являются причи­ной широкого применения внешне более громоздкой схемы, приве­денной на рис. 5.46,6. В ней используются цифровые элементы памя­ти — регистры Р. Обычно это схема из N триггеров, где N — число раз­рядов кода. С каждым регистром связан индивидуальный цифро-ана­логовый преобразователь ПАП, а к нему подключен аналоговый при­бор АП. В этой схеме переключатель ВыхП коммутирует параллель­ные цифровые сигналы. Структура его соответствует схеме рис. 5 32.

Особой спецификой обладают структуры телеизмерительных сис­тем, отличающихся от других ИИС наличием канала связи большой протяженности. На рис. 5.47 приведена структурная схема телеизме­рительной системы с передачей по каналу связи анало овых сигналов. В телеизмерении получили применение для этой цели сигналы, обра­зованные частотной модуляцией синусоидального колебания, а также одуляцией импульсного колебания по частоте, ширине или фазе им­пульсов.

Телеизмерительный передатчик, располагаемый в контролируемом пункте КП, обычно включает в свой состав датчики Д и нормализую­щие преобразователи ИП, которые комплектуются отдельно при пост­роении системы. Передатчик содержит входной переключатель ВхП, модуляционный преобразователь МП, формирователь сигналов синхро­низации ФСС, узел сопряжения с каналом связи СК и блок управления БУ. Модуляционный преобразователь обрабатывает информационные сигналы, но наряду с ними в каждом цикле обегания передают по ка­налу связи КС сигнал от ФСС, отличающийся по какому-либо призна­ку от информационных сигналов. Он обозначает границу между груп­пами сигналов, относящихся к разным циклам обегания. Блок управле­ния БУ координирует работу остальных перечисленных блоков пере­датчика.

0

■6 КС

а)

ЦАП

К АП1

кАпг

Б)

Рис. 5.48

Телеюмерительный приемник, размещаемый в пункте управления ПУ, обычно не влючает в свой состав выходные приборы воспроизве­дения, которые комплектуются отдельно при построении системы. В данном случае это аналоговые приборы АП. Приемник содержит узел сопряжения с каналом связи СК, демодуляционный преобра­зователь ДМП, различитель сигналов синхронизации РСС, выходной пе­реключатель аналоговых сигналов ВыхП, аналоговые элементы памяти ЭП и блок управления БУ". Последний управляет работой остальных блоков. Темп его работы задается имеющимся в нем генератором так­товых импульсов, который синхрнизируется по фронтам импульсов информационных сигналов, принимаемых из КС. Цикловая синхрони­зация распределителя импульсов, входящего в состав блока управле­ния, выполняется на основе сигналов от РСС.

На рис. 5.48,а приведена структурная схема телеизмерительного пе­редатчика для случая, когда по каналу связи передаются цифровые сообщения в виде последовательных импульсных кодов. В отличие от передатчика, изображенного на рис. 5.47, здесь место модуляцион­ного преобразователя занимают АЦП с преобразователем параллель­ного кода в последовательный ПК' и блок повышения достоверно-

\ 0

сти БПД,' дополняющий кодовые комбинации избыточными разряда­ми для защиты от искажений в канале связи.

На рис. 5.48,6 приведена схема телеизмерительного приемника той же системы. В ней место демодуляционного преобразователя, изобра­женного в схеме рис. 5.47, занимают блок повышения достоверности БПД" и преобразователь последовательного кода в параллельный ПК'' Первый проверяет, не возникло ли искажение в принятой комбина­ции, и выделяет из нее разряды исходного безызбьпочного кода, вто­рой представляет результат приема в параллельной форме. Далее мес­то выходного переключателя аналоговых сигналов занимает выход­ной переключатель цифровых сигналов ВыхП. Им также управляет Byjno дополнительно к нему подводятся сигналы от БПД" запрещаю­щие выдачу информации на воспроизведение в случаях обнаружения искажений в принятых кодовых сообщениях.

Далее на схеме приемника показаны два вида выходных цепей: а) для воспроизведения на аналоговых приборах; б) для воспроизве­дения на цифровых приборах. В цепях обоих видов на входе установ­лен триггерный регистр Р для запоминания информации. После регист­ра в случае аналогового воспроизведения устанавливается цифро-ана­логовый преобразователь, а в случае цифрового воспроизведения — преобразователь* кода ПК!"В частности, это может быть набор несколь­ких декадных дешифраторов^ показанных на рис. 5.34 (если для пере­дачи по каналу связи используется двоично-десятичный код). Инфор­мация с выхода ПК (в виде параллельных кодов) может вводиться в цифровое устройство обработки УО. При этом она сопровождается ад­ресными кодами (т. е. кодами номеров параметров), снимаемыми с блока управления БУ."

В связи с трудностями построения аналоговых элементов памяти ЭП, показанных на рис. 5.47, во многих телеизмерительных системах с аналоговыми сигналами в канале связи используют цифровое пре­образование на приемной стороне, что позволяет применить цифровую память перед приборами воспроизведения. Кроме того, цифровое пре­образование необходимо в случае ввода.информации в цифровое уст­ройство обработки (ЭВМ). В этом случае вместо приемника, показан­ного на рис. 5.47, применяют приемник, структурная схема которого весьма близка к схеме рис. 5.48,6. Имеется лишь одно отличие: место блока БПД занимает АЦП. Следует отметить, что цифровое преобра­зование частоты, ширины или длительности импульсов, т. е. основно­го параметра входного сигнала в этом случае, выполняется проще, чем цифровое преобразование напряжения в схеме рис. 5.48,а.

5.7. ПОСТРОЕНИЕ ИИС НА БАЗЕ АГРЕГАТНЫХ КОМПЛЕКСОВ

, В Советском Союзе существует Государственная система приборов и средств автоматизации (ГСП), представляющая собой на­бор рядов унифицированных приборов и устройств измерительной тех­ники, автоматики, телемеханики с единой нормативной базой, включаю­щей унификацию информационных сигналов, метрологических, на­дежностных, энергетических и других характеристик, необходимого математического обеспечения, конструктивного выполнения. Техни­ческие средства ГСП строятся по блочно-модульному принципу с ис­пользованием современной технологии изготовления. Устройства ГСП объединяются во взаимосвязанные комплексы технических средств, у.каждого из которых свое специфическое назначение и свои области применения. Комплексы имеют метрологическую, информа­ционную, конструктивную и эксплуатационную совместимость.

Аналогичная унификация технических средств проводится в рамках Совета Экономической Взаимопомощи. Технические средства автома­тики, разрабатываемые и выпускаемые в странах-членах СЭВ, входят в состав Международной универсальной системы автоматического конт­роля, регулирования и управления — УРС.

Все агрегатные комплексы технических средств, входящие в ГСП, разрабатываются с соблюдением ряда государственных общесоюзных иандартоь, регламентирующих требования к общим техническим ха­рактеристикам (точности, быстродействию, надежности, климатиче­ским условиям работы), нормирующих параметры входных и выход­ных сигналов (аналоговых — с модуляцией различных параметров и цифровых), унифицирующих элементы конструкций и т. д.

Значение нормирования параметров входных и выходных сигналов в ГСП удобно пояснить на примере. Очень широкое распространение получил унифицированный сигнал постоянногоv тока с диапазоном значений от 0 до 5 мА. Если в данном агрегатном комплексе техни­ческих средств принят такой сигнал, то это означает, что независимо от ввда измеряемого параметра х и диапазона его значений (xm,n, ... —> хтах) ему соответствует на выходе нормализующего преобразо­вателя диапазон сигналов постоянного тока от 0 до 5 мА. При этом сигнал не должен изменяться с изменением сопротивления нагрузки на выходе нормализующего преобразователя в диапазоне от 0 до 2,5 кОм.

Такой сигнал можно коммутировать сравнительно простыми бес­контактными ключами, например приведенными на рис. 5 31. Сопро­тивление ключа в замкнутом состоянии не влияет на точность комму­тации. Установив на выходе входного переключателя ИИС резистор сопротивлением, например, 1 кОм, можно привести сигналы по всем каналам к общему диапазону от 0 до 5 В и именно на этот диапазон спроектировать АЦП.

0

Рис. 5.49

Характеристики

Список файлов книги