Система шахтной телесигнализации с дистанционным питанием датчиков

СОЮЭ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 19 0 В ВСЕ(;ЗИЯЯ Я13:" ,1 ВИЛИОТЬКА ОБРЕТЕ ТЕЛЬСТВ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ АВТОРСКОМУ С(21) 3539919/24-09 (22) 11.0183 (46) 23.03.86. Бюл. У 11 (71) Государственный проектно-конструкторский и научно-исследовательский институт по автоматизации угольной промышленности "Гипроуглеавтоматизация" (72) В.В.Тимофеев (53) 621.398:654,94 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР В 1012447, кл. Н 04 В 3/50, 1980.2. Авторское свидетельство СССР 9 919108, кл. Н 04 В 3/50, 1979. (54) СИСТЕМА ШАХТНОЙ ТЕЛЕСИГНАЛИЗАЦИИ С ДИСТАНЦИОННЫМ ПИТАНИЕМ ДАТЧИКОВ (57) Изобретение может быть использовано для передачи дискретной и измерительной информации о состоянии технологического процесса в шахте. Изобретение увеличивает объем передаваемой информации нри снижении искробезопасной мощности источника дистанционного питания. Система содержит на пункте управления источник переменного тока 1, диодный мост 2, двухпроводную линию связи 3, диод 4, подХ роговыи блок 5, элементы И 6, распределитель 7, два резистора 8, 9, делитель частоты (ДЧ) 15, счетчик 16; на контролируемом пункте блок двух- позиционных датчиков (БДД) 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 2 1, коммутатора 25. Система передает телесигнализацию и телеизмерительную информацию с контролируемого пункта на пункт управле- С ния. За основу принимается передача информации в число-импульсном коде, что соответствует подключению допол- рвы нительной нагрузки (напр., датчиков) к питающей шине контролируемого пункта на определенное время, зависящее р от величины измеряемого параметра.220131 2 Система может передавать как телесигнализацию так и телеиэмерительную информацию с контролируемого пункта на пункт управления. Эа основу принимается передача информации в число-импульсном коде, что соответствует подключению дополнительной нагрузки (в данном случае датчиков) к питающей шине контролируемого пунк" та 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, под 1 1Изобретение относится к шахтным 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 телесиг. нализации 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 двухпозиционных 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 следующим образом. 5 0 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ключенную к соответствующим выходам "+" и "-" диодного моста 12, Резисторы 8 и 9 и 13 и 14 образуют делители напряжения, подключенные к 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 и 14, через делители частоты 15 и 17 соответственно поступает на вход распределителя 7 пункта управления и распределителя 11 контролируемого пункта. Коэффициент деления делителей частоты 15 н 17 устанавлива-. ется одинаковым и зависит от максимального значения разрядности в двоичном коде, применяемом в данной системе. Так, например, для восьмиразрядной передачи информации коэффициент деления составит число 256.Поскольку система питается от общего источника переменного тока 1, который одновременно является задающим тактовым генератором, все процессы в системе протекают синхронно и синфаэно, в частности работа распределителя 7 пункта управления и распределителя 11 контролируемого пункта.Преобразование аналогового сигнала с телеизмерительных датчиков аналоговых сигналов 26 осуществляется при помощи двоичного счетчика 18, ключа 20, цифроаналогового преобра" зователя 21 н компаратора 22. Цифровые входы цифроаналогового 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 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, двоичный счетчик 18, соответствуетвеличине измеренного параметра.Если одновременно с началом счетатактовых импульсов в двоичном счетчике 18 подключить к выходу диодногомоста 12 один из датчиков аналогового сигнала 26, то это обеспечит появление на втором входе компаратора 22 сигнального напряжения с данного датчика и увеличение амплитудытока нагрузки в линии связи выше предела срабатывания порогового блока 5.При сравнении напряжений на входахкомпаратора 22 и прекращения счетатактовых импульсов датчик аналоговыхсигналов 26 отключается от диодногомоста 12, снижая тем самым ток в линии связи до первоначального значенияТаким образом с выхода пороговогоблока 5 на пункте управления снимается числовая последовательность импульсов, количество которых соответствует величине измеряемого параметра,Система работает в циклическом режиме, поочередно подключая питаниедатчиков аналоговых сигналов 26 иодновременно передавая измеряемыйпараметр на пункт управленияДля более подробного описания работы системы во времени за исходное положение принимаем момент поступления импульса с делителей частоты 15 и 17на вход распределителей 7 и 11, Кэтому моменту ключи 19 и 20 закрытыи питание со всех датчиков аналоговых сигналов 26 снято, Импульс с выхода делителя частоты 17 поступаетна вход распределителя 11 и на входсброса двоичного счетчика 18, которыйсбрасывается в исходное состояние,обнуляя цифровые входы цифроаналогового преобразователя 21, на выходекоторого напряжение падает до нуля,Исчезает запирающий сигнал на выходекомпаратора 22, ключи 19 и 20 открываются, подается плюс-питание с диодного моста 12 на общую шину питаниядатчиков аналоговых сигналов 26.Минус-питание подается на датчик,определяемый положением распределителя 11, через коллекторную цепьсоответствующего транзистора 27.Аналоговый сигнал с соответствующегодатчика аналоговых сигналов 26 черезкоммутатор 25, управляемый такжераспределителем 11, поступает навторой вход компаратора 22. Двоичныйсчетчик 18 начинает счет тактовых5 О 15 20 импульсов. Идет процесс преобразования аналогового сигнала и одновременная передача его значения на пунктуправления линии связи.Здесь необходимо заметить, что при отсутствии сигнала на выходах датчиков аналоговых сигналов 26 на выходе коммутатора 25 предусмотрено небольшое остаточное напряжение, так как в противном случае при сбросе двоичного счетчика 18 в исходное состояние и одновременном включении датчика аналоговых сигналов 26 может произойти срабатывание компаратора 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 26 возрастает значительно быстрее,чем линейно возрастающее напряжениес цифроаналогового преобразователя21, так как крутизна выходного напря"жения цифроаналогового преобразователя 21 зависит от частоты тактовыхимпульсов и возрастание напряженияпроисходит в течение всего временипреобразования. В крайнем случае некоторую инерционность датчика аналоговых сигналов 26 можно скомпенсировать понижением тактовой частоты навходе двоичного счетчика 18.При превышении линейно возрастающего напряжения над сигнальным напряжением выходной сигнал с комларатора22 закрывает ключи 19 и 20, С соответствующего датчика аналоговых сигналов 26 снимается питание, его выходной сигнал пропадает, но компаратор22 продолжает закрывать ключи 19 и 4020, так как сохраняется условие егосрабатывания. При поступлении импульса с делителя частоты 17 на сбросдвоичного счетчика 18 и вход распределителя 11 подключается питание к 45,следующему датчику аналоговых сигналов 26 и начинается преобразование ипередача следующего параметра,На пункт управления числовая последовательность импульсов, соответ ствующая значению параметра, выделя-,ется пороговым устройством 5 и черезвыходы элементов И 6 телеизмерительная информация распределяется посвоим каналам для дальнейшей обра ботки.Передача телеснгнализации осуществляется с помощью блока двухпозиционных датчиков 10. Номер каждого дат 1220131чика 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 нахождении распределителей 7 и 11 в положении и подается питание на блок двух позиционных датчиков 10, на выходах которых появляются сигналы, соответствующие положению каждого датчика аналоговых сигналов 2 б.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 записывается в счетчике 1 б, где происходит обратное преобразование числовой последовательности импульсов в двоичный код, состояние разрядов которого соответствует состоянию определенных номеров двухпозиционных датчиков 10 на контролируемом пункте.ФормулаизобретенияСистема шахтной телесигнализации с дистанционным питанием датчиков, содержащая на пункте управления источник переменного тока, соединенный с первыми выводами диодного моста и первым и вторым проводами линии, в первый провод линии последовагельно включен диод, параллельнокоторому включен пороговый блок,выход которого соединен с первымивходами п элементов И, вторые входыкоторых соединены с выходами распределителя, входы питания которогосоединены с вторыми выводами диодного моста, параллельно одному из диодов диоцного моста включены псследовательно соединенные первый и второй резисторы, а на контролируемом пункте - диодный мост, первые выводы которого соединены с первым и вторымпроводами линии, параллельно одному из диодов диоцного моста включены последовательно соединенные первый и второй резисторы, а также и транзисторов, эмиттеры которых ссединены с выводом первого резистора, а базы транзисторов соединены с входами распределителя, коллекторы 1 - 1 транзисторов соединены с первыми выводами датчиков, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью увеличения объема передаваемой информации при снижении искробезопасной мощности источника дистанционного питания в нее введены на пункте управления делитель частоты, вход которого соединен с точкой соединения первого и второго резисторов, а выход подключен к управляющему входу распределителя, и счетчик, вход которого соединен с выходом и-го элемента И, а на контролируемом 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 которо.го соединены с выходами датчиков, управляющие входы коммутатора соединены с выходами распределителя, а выход коммутатора соединен с первым входом компаратора, выход которого соединен с первыми управляющими входами первого и второго ключей, и-й выход распределителя соединен с базой и-го транзистора и первым входом блока совпадения, выход которого соединен с вторыми управляющими входами первого и второго ключей, выход первого ключа соединен с вторьпи выводами датчиков и первым входом блока двухпозиционных датчиков, второй вход которого соецинен с коллектором и-го транзистора, а выходы блока двухпоЗаказ 1333/60 Тираж 624 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4(5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 7зиционных датчиков соединены с первыми входами блока поразрядного сравнения, выход которого соединен с вторым входом блока совпадения, а вторые входы блока поразрядного сравнения соединены с первыми выходами двоичного счетчика, тактовый вход которого соединен с управляющим входом распределителя и выходом делителя частоты, вход которого соединен с входом вто- . рого ключа и точкой соединения первого и второго резисторов, в выходвторого ключа соединен с управлякзцимвходом двоичного счетчика, вторыевыходы которого через цифроаналоговыйпреобразователь соединены с вторым входом компаратора, при этомвход первого ключа соединен с вторым 1 О выводом диодного моста.