Устройство для передачи и приема информации

(50 4 С 08 С 19/28 РЕТЕН еиз ение относи ожет быть и ользованкважины ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЭОБАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Специальное проектно-конструкторское и технологическое бюро по погружному электрооборудованию для бурения скважин и добычи нефти Всесоюзного научно-производственного объединения "Потенциал"дштейн,ььство СССР19/28, 1983.ов В.П. Авто-скважинах при- М.; ГОСТОП 207-211,РЕДАЧИ И ПРИЕ(72) А,И,Бару, Ю.М.ГольМ,И.Салимон и К,В.Шепил(56) Авторское свидетелНф 1129640, кл. С 08 СГрачев Ю.В., Варламматический контроль вбурении и эксплуатацииТЕХИЗДАТ, 1963, с. 196,,мерениям и мдля контроля параметро добыче нефти погружными электронасосами, а также при телеконтроле раз-. личных параметров по линиям электропередачи. Цель изобретения - повн 11 ение информативности и надежности, Устройство содержит на передающей стороне фильтр 2, ключ 7, источник питания 8, датчик 19, формирователь импульсов 9, цифроаналоговый преобразователь 11, элемент сравнения 12, счетчики 13, 14, коммутатор 15, элемент И 16, элемент ИЛИ 17 и ждущий мульти- вибратор 18. Устройство содержит на приемной стороне фильтр 1, датчик тока 3, генератор 4 переменного напряжения, наземный преобразователь 5, сЯ состоящий из формирователя импульсов, элемента И, двух счетчиков, триггера, мультиплексора, блока памяти и индикатора. Передача информации осущест- С вляется закорачиванием линии связи по высокой частоте ключом 7 и контролем тока с помощью датчика 3. 3 ил.Изобретение относится к телеизме 1 ениям и может быть использовано дляпостоянного контроля параметров сква-,.жины при добыче нефти погружнымиэлектронасосами, а также при телеконтроле различных параметров по линиямэлектропередачи.Цель изобретения - повышение информативности и надежности устройства.На фиг. 1 приведена функциональнаяхема устройства; на фиг. 2 - функциоальная схема наземного преобразователя (приемной части); на фиг. 3временные диаграммы выходных сигналов 15аботы устройства,Устройство содержит фильтры 1 и 2,выполненные, например, по трехзвенной схеме Чебышева, датчик 3 тока,нредставляющий собой, например, диференцирующий трансформатор, первичюая обмотка которого включена последовательно через диодный мост в цепь1 ока генератора 4 переменного напряжения, вторичная обмотка подключена 25к первому входу наземного преобразователя 5, второй вход которого подюючен к второиу выходу генератора 4.последний через датчик 3 тока и фильтр1 соединен с фазой питания погружного ЗОэлектродвигателя (ПЭД).Глубинная часть устройства содерфит фильтр 2, подключенный через свойходной конденсатор 6 к упомянутой фа -е питания ПЭД, второй вывод конденсатора 6 через ключ 7 подключен к обЩей шине (земле), источник 8 питанияформирователь 9 импульсов, соединенные своими входами с выходом фильтра 2. Глубинный преобразователь 10 4 Осодержит формирователь 9, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 11 выполненный по схеме счетчика с матрицей типа К = 2 К, подключенный своимтактовым входом к выходу формирователя 9, элемент 12 сравнения, первый 13и второй 14 счетчики, коммутатор 15,а также элемент И 16 и элемент ИЛИ 17,ждущий мультивибратор 18 и датчики 19.Выходы счетчика 13 поразрядно подключены к управляющим входам коммутатора 15, выход которого соединен с первым входом элемента 12 сравнения, второй вход которого подключен к аналоговому выходу ЦАП 11. Тактовый выходЦАП 11 подключен к первому входу элемента И 16 и счетному входу счетчика 14, прямой выход второго разрядакоторого соединен со стробирующим входом элемента 12 сравнения, своимже блокирующим входом и входом элемента И 16, выход которого подключен че -рез элемент ИЛИ 17 к входу ждущегомультивибратора 18. Вход элементаИЛИ 17 подключен к выходу элемента 12сравнения, а выход мультивибратора 18соединен с управляющим входои ключа7, установочным входом ЦАП 11, счетным входом счетчика 13, установочныйвход которого соединен со стробирующим входом коммутатора 15 и инверс -ным выходом второго разряда счетчика14. Входы коммутатора 15 соединены свыходами датчиков 19, а установочныйвход счетчика 14 подключен к импульсному выходу переноса счетчика 13.Наземный преобразователь 5, осуществляющий обработку и индикацию результатов измерения параметров скважины в процессе работы электронасосов,включает в соответствии с алгоритмомработы глубинной части устройстваэлемент И 20, перввй 21 и второй 22счетчики, триггер 23, формирователь24 импульсов, который связан своимвходом, являющимся первым входом преобразователя 5, с выходом датчика 3тока, обеспечивает Формирование импульсов управления работой преобразователя и выполнен, например, на основе ждущих мультивибраторов с различными временами выходных импульсов,мультиплексор 25, блок 26 памяти, квыходам которого подключены индикаторы 27,Первый вход элемента И 20 связанс выходом генератора 4 и является вторым входом преобразователя 5, а второй вход этого элемента связан с первым выходом формирователя 24. Выходэлемента И 20 подключен на счетныйвход счетчика 21, установочный входкоторого соединен с вторым выходоиформирователя 24 и со счетным входомсчетчика 22, а вход выбора вида счета его подключен к инверсному выходутриггера 23 и к установочноиу входусчетчика 22, выход переноса которогосоединен с входом В. триггера 23, входБ которого подключен к выходу (К+1)го разряда (К - разрядность ЦАП 11глубинного преобразователя) счетчика 21,Выходы двоично-десятичных разрядовсчетчика 21 подключены к соответствующим разрядным входаи блока 26, навходы . поканальной записи которого55 4257 подключены выходы мультиплексора 25 управляющие (адресные) вхолы которого соединены с выходами счетчика 22, а вход импульса записи - с третьим5 выходом формир онат еля 24 .В качестве мультиплексора 25 может быть применен любой мультиплексор 1 х и( и - число каналов преоб - разования): например, ИМС 564 КП 2, 10 включенный в обратном направлении, либо любой демультуплексор и х 1.Устройство работает следующим образом.Колебания напряжения высокой час тоты с генератора 4 через датчик 3 тока и присоединительный фильтр поступают в фазу токоподвода, питающего ПЭД, откуда через конденсатор 6 выделяются фильтром 2 глубинной части. 20 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 (О КГц), 25 Напряжение, выделенное фильтром 2, подается на стабилизированный источник 8 питания для формирования напряжения аитания схемы глубинного преобразователя и для питания датчиков измеряе мых параметров, а также на формирователь 9 импульсов. Последний может быть выполнен, например, на двух логических элементах с инверторами, последовательно включенных и охваченных поло-З 5 жительной обратной связью с времязадающей цепочкой, На выходе формирователя 9 образуется напряжение прямоугольной формы высокой частоты ( ".10 КГц).40Глубинный преобразователь осуществляет многоканальное преобразование аналоговых сигналов с датчиков 19 измеряемых параметров в следующие друг за другом пропорциональные параметрам 45 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 нарастающее кусоч но-аппр охсимир ованное напряжение с ЦАП 11, При равенстве напряжений с выходов датчика 19 и ЦАП 11 элемент 12 сравнения через элемент ИЛИ 17 запускает ждущий мультивибратор 18, который сигналом со своего выхода открывает ключ 7 и, тем самым,нагружает цепь высокочастотного тувеличивая на время около десяти периодов высокой частоты выходной токгенератора 4. Этим самым формируетсяимпульс, характеризующий окончаниетекущего интервала измерения. Количество периодов напряжения высокойчастоты между импульсами срабатыванияключа 7 и будет пропорционально измеряемому параметру.Счетчик 14 формирует синфазирующий интервал, равный двойному полному интервалу каждого канала. Синфазпрующий интервал формируется в началекаждоо цикла измерения. Счетчик 13с коммутатором 15 выполняет функциираспределителя каналов. В начале каждого цикла измерения счетчики 13, 14и ЦАП 1 1 находятся в нулевом состоянии, а элемент 12 сравнения и коммутатор 15 заблокированы по стробирующим входам соответственно нулевымуровнем с прямого выхода счетчика 14и единичным уровнем с его инверсноговыхода. С выхода формирователя 9 тактовые импульсы поступают на вход ЦАП11. По окончании каждого цикла преобразования ЦАП 11 с его тактовых выходов на счетный вход счетчика 14 поступают импульсы, переводя счетчик 14в первое, а затем во второе состояние,При переходе счетчика 14 во второесостояние (10) на прямом выходе втоого разряда появляется единичный уроень, которым он самоблокируется вэтом состоянии до начала следующегоцикла измерений и разблокирует элемент12 сравнения, а нулевым уровнем сосвоего инверсного выхода второго разряда разблокирует коммутатор 15 исчетчик 13. С этого момента наступаетизмерительный интервал первого канала.Напряжение, пропорциональное измеряемому параметру, с выхода первогодатчика 19 через разблокированный коммутатор 15 поступает на вход элемента 12 сравнения, где сравнивается свыходным линейно нарастающим напряжением с ЦАП 11, При равенстве этих напряжений элемент 12 сравнения черезэлемент ИЛИ 17 запускает ждущий мультивибратор 18, который формирует импульс длительностью примерно десятьпериодов высокой частоты. Такая длительность выбирается из условий достаточной различимости при приеме на.5 14 251 земной аппаратурой, Выхоцным импульсом мультивибратора 18 счетчик 13 переводится во рторое состояние, подключая выход второго датчика 19 к вхо 5 ду элемента 12 сравнения через коммутатор 15, обнуляется счетчик ЦАП 11 и включается ключ 7. Происходит шунтирование линии по высокой частоте,приводящее к увеличению тока генератора 4, что фиксируется датчиком 3 тока.Во время действия выходного импульса с мультивибратора 18 ЦАП 11 находится в нулевом состоянии, По окончании импульса с мультивибратора начинается измерительный интервал второго параметра, который проходит по работе аналогично первому, затем третий, четвертый и т,д. При этом только 20 изменяется состояние счетчика 13 и, как следствие, переключаются входы коммутатора 15, связанные с датчиками 19. После окончания последнего по каналам измерительного интервала на 26 импульсном выходе переноса счетчика 13 появляется, импульс, который обнуляет счетчик 14, Последний блокирует элемент 12 сравнения, коммутатор 15, счетчик 13 и разблокируется сам, оНачинается новый цикл измерений, который происходит в описанной последовательности. Элемент И 16 служит для исключения разрешения п - канального кадра из-за слияния соседних ка 35 налов 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 ,ерез элемент И 16, подготовленный кпропуску импульса по второму входу сигналом с выхода счетчика 14, в кон це цикла работы ЦАП 11, Измерительныйинтервал при этом соответствует максимально возможному значению, а так как измерительный интервал можно выбрать с избытком по отношению к параметру, это значение в данном случае указывает на отсутствие (отключение) датчика либо на неисправность канала.Стабилизированный источник 8 служит для питания стабилизированным на- ВБ пряжением глубинного преобразователя 10 и стабилизированным током датчиков 19, выполненных на базе, например, потенциометров (реостатов). Он собран по классической схеме и особенностейне имеет.Входным напряжением дчя источника8 питания служит напряжение высокойчастоты с генератора 4, выделенноеиз токоподвода фильтром 2, Таким образом, независимо от состояния системы питания ПЭД (включен он или невключен) устройство контроля параметров работоспособно,Импульс тока, созданный в цепи высокой частоты, формирует на выходедатчика тока сигнал, являющийся исходным для работы наземного преобразователя 5, В начале каждого циклаизмерений (п - канального кадра) счетчики 21 и 22 и триггер 23 находятсяв нулевом состоянии. После окончанияимпульса увеличенного тока через дат. -чик 3 на первом выходе формировате -ля 24 появляется уровень логическойединицы, открывается элемент И 20 ичерез него счетчик 21 начинает накапливать импульсы с генератора 4. Приэтом счетчик 21 работает в режимедвоичного счета, так как триггер 23находится в нулевом состоянии и с егоинверсного выхода единичный уровеньприложен к входу выбора режима счетасчетчика 21. Синхронность работы глубинной части и наземного преобразова-,теля достигается выделением преобразователем 5, в частности, счетчиком 21,синфазирующего интервала, равногодвойному полному циклу, включающему2 х (2 ) периодов частоты генерактора 4, работы ЦАП 11, Если по какойлибо причине в конкретный момент обечасти устройства находятся не в синхронизме, счетчик 21 обнуляется импульсом с датчика 3 и второго выходаформирователя 24 в конце каждого измерительного интервала до тех пор,пока не начнется синфазирующий интервал, по истечению которого на его(К+1)-м разрядном выходе появляетсяединичный уровень, устанавливающийтриггер 23 в единичное состояние. Вэтот момент и начинается первый канальный измерительный интервал и дальнейшая синхронная работа частей устройства.Своим инверсным выходом триггер 23переводит счетчик 21 в двоично-десятичный режим счета и последний ведетподсчет импульсов измерительного интервала первого канала, При поступлении управляющего импульса с датчика7 14257 3 тока формирователь 24 своим первым выходом закрывает элемент И 20 и тем самым останавливает счетчик 21, а третьим .выходом через подготовленный счетчиком 22 мультиплексор 25 производит запись в блок 26 первого канала значение параметра, подсчитанного счетчиком 21 Затем импульсом с второго выхода Формирователя 24 счетчик 10 22 переводится в следующее состояние, соответствующее второму каналу, а счетчик 21 обнуляется. Далее аналогично производится подсчет результата измерения во втором канале, затем 15 в третьем и т.д, до последнего, После окончания последнего измерительного интервала и записи результатов измерения при переходе счетчика 22 в следующее (нулевое) состояние сигна лом с его выхода переноса триггер 23 устанавливается в нулевое состояние, счетчик 21 переходит в двоичный режим работы, схема готова к проверке синхронизации и далее к.подсчету резуль татов измерения по описанному алгоритму.При этом вместо цифровых индикаторов 27, включающих в себя также и дешифратор двоично-десятичного числа в З 0 десятичное либо в код для семи сег" ментных индикаторов, может быть применена матрица типа К = 2 К, включенная на выходе канальной памяти, с выхода которой через усилитель тока мо жет быть подключен аналоговый измерительный прибор, отградуированный в единицах параметра, либо аналоговый самописец. 40В этом случае схема несколько упрощается, так как отпадает необходимость работы счетчика 21 в двоичнодесятичном режиме. 45Устройство может быть совмещено с другими телеизмерительными системами, применяемыми для измерения глубинных параметров скважины путем, например, разнесения частот генераторов. Схем ная реализация устройства позволяет повысить его надежность, обеспечивает его автономную работу (универсальность), независимую от состояния включения двигателя, что, в конечном счете, приводит к повышению надежности насосной установки, повысить точность измерения контролируемых параметров скважины и насосной установки. Формула изобретения Устройство для передачи и приема информации, соцержащее 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, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения информативности и надежности устройства, в него введены на передающей стороне счетчики, Формирователь импульсов, цифроаналоговый преобразователь, элемент сравнения, элементы И, ИЛИ и жцущий мультивибратор, выход фильтра через Формирователь импульсов соединен с первым входом цифроаналогового 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 цифроаналогового преобразователя, к управляющему входу ключа и к первому входу первого счетчика, первые выходы которого соединены с вторыми входами коммутатора, выход которого подключен к второму входуэлемента сравнения, выход источника питания подключен к входам питания датчиков, второй выход цифроаналогового 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 вто-. рого .счетчика подключен к третьемувходу коммутатора и к второму входу первого счетчика, второй выход которо-. 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, вы 14257 ход которого подключен к первому входу первого счетчика, первые выходы которого соединены с первыми входами блока памяти, выходы которого подключены к входам индикатора, второй вы 5 ход датчика тока соединен с входом формирователя импульсов, первый выход которого подключен к второму входу элемента И, второй выход формирователя импульсов соединен с вторымвходом первого счетчика и с первым1 Овходом второго счетчика, первые выходы 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.14 25753 оставитель Г. Усачевехред М,Дидык Корректор Г.Решетник ктор А.Шишкин ирак 55 Заказ 4892 одписн Государственного комитета СС елам изобретений и открытий сква, Ж, Раушская наб.,ПИИ 4/ 11303 оизводственно-полиграфическое предприятие г, Ужгород, ул. Проектная,