Устройство нисневича для дистанционного многоточечного контроля сопротивлений

(5 ОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ИЗОБРЕТЕНИ ТЕЛ А ВТОРСНОМУ ые контролиие, 1986,ус гройстнамини - ) 8,1,(21) 4428749/21(56) 11 ишель Ж., 1 орко 1(Эспью Б. Программируемры, - 11,; 11 ашипостроеис. 64, рис. 2.38,Гарет Р. Аналогс иыгдля микропроцессоров и11.: 1"1 ир, 1981, с. 137,(34) УСТРОЙСТВО.НИСНЕ 13 ИЧА ДЛЯ ДИСТАНЦ)Ч)ННОГО 11 НОГОТОЧЕЧРОГО КОНТРОЛЯСОПРоТ 1 ВЛЕНИЙ(37) 11 зоорегение относится к средствам автоматизации производственныхпр.цессов информационно-вычислительно 13 техники и предназнзчено для соора информации о физических и технологических процессах, параметры которых пре :.разуются в измененияэлектрических сопротивлений. Цельиз бртения - уменьшение аппаратурн1622339 5О затрат. Процессор 2 блока 1 управления и обработки информации загружает в регистры 3 - 7 необходимую инФормацию. Ключи блока 13 коммутациипропускают на шину блока 14 питанияпрямое или инверсное напряжение систочника 12 питания. Напряжение питания через блок 15 диодных групппоступает к И датчикам блока 16 датчиков и общая сумма токов по цепи 21измерения проходит через сопротивИзобретение относится к области средств автоматизации производственных процессов и информационно-вычислительной техники и предназначено для сбора информации о физических и технологических процессах, параметры которых преобразуются н изменения электрических сопротивлений.Целью изобретения является уменьшение аппаратурных затрат.На Фиг.1 представлена блок-схемаустройства для дистанционного многоточечного контроля сопротивления;на фиг.2 - схема подключения датчиков блока датчиков сопротивления через диоды блока диодных групп к подшинам прямого и обратного питанияблока питания; па Фиг.3 - блок-схема алгоритма работы блока упранления. Устройство для дистанционного многоточечного контроля сопротиглений содержит блок 1 управления и обработки информации, включающий процессор 2, регистры регистрации 3, сигнализации 4, управления 5, данных 6, базы 7 и блок 8 памяти, аналогоцифровой 9 и цифроаналоговый 1 И преобразователи, блок 11 нычигания аналоговых сигналов, источник 12 прямого и обратного питания датчикон, блок 13 коммутации, блок 14 питания, блок 15 диодных групблок 16 датчиков сопротивления, блок 17 согласования (сопротивление нагрузки), блок 18 индикации и регистрации,включающий блок 19 индикации и блок 20 регистрации, цепь 21 измерения.Процессор 2 своим первым входом соединяется с блоком 8 памяти двунаправленной шиной обмена информацией, первый, второй, третий и четвертый выходы процессора 2 соединены с ление 17 нагрузки, а также поступаетна первый вход блока 1 вычитания,второй вход которого соединяют с ныходом цифроаналогового преобразователя 10, а выход - с входом аналогоциФрового преобразователя. Блок 1управления и обработки информациисодержит также блок 8 памяти. Блок 18индикации и регистрации содержитблок 19 индикации и блок 20 регистрации. 3 табл., 3 ил. входами регистров /,5, 3 и 4 соответственно, выходы которых представляют первый, второй, третий и четвертый выхолы блока 1 управления и обработки информации.Второй вход процессора 2 соединен с выходом регистра 6, вход которого представляет вход блока 1 управления и обработки информации. Первый выход блока управления соединен с информационным хогзм циброаналогового преобразователя (ПЛП) 1 Г 1, выход которого соединен с вторым входом блока 1 вычитания, выход последнего через аналого-циФровой преобраэонагель (ЛЦП) 9 соединен с входом блока 1 управления и обработки инбормапии. Второй выход последнего соединен с первым входом блока 13 коммутации таким образом, что 2 1 о 8 1 (гге Ю - число датчиков сопротивления) выходов регистра 5 управления соединены с управляющими входами 2 1 ояключей коммутации напряжения питания датчиков блока 13 коммутации, представляющими первый вход Глока 13 коммутации. Первые 2 1 он 11 силовых нходов нормальюно замкнутых контактов ключей соединены вместе, представляют второй вход блока 13 коммутации и подключены к выходу прямого напряжения источника 12 питания датчиков. Вторые 2 1 оя Л силовых входов нормально разомкнутых контактов ключей соединены вместе, представляют третий вход блока 13 коммутации и подключены к выходу обратного напряжения источйика 12 питания датчиков. Выход блока 13 коммутации соединен с входом блока 14 питания таким образом, что 2 1 оясиловых выходов средних точек перекидных контактов ключей коммутации блока 13 коммутации представляют со 20 25 30 35 40 45 50 551622839 50 бой выход блока 13 коммутации и соединяются с шиной из 2 1 ор 11 цепей;2питания датчиков блока 14 питания, причем каждая цепь шины питания уп равляется отдельным ключом коммутации в зависимости от состояния выхода соответствующего разряда регистра 5 управления. Вся шина питания блока 14 питания разделена на прямую и ин О версную подшины по 1 о 11 цепей питания в каждой. Выход блока 14 питания соединен с входом блока 15 диодных групп таким образом, что каждая цепь питания соединена с одним 15Биз входов вдиодных групп, причем с цепью, с которой уже есть соединение одного из входов диодной группы блока 15 диодных групп, и ее "парой" уже не соединяется нн один из других входов диодной группы, Выход блока 15 диодных групп соединен с входом блока 16 датчиков сопротивления таким образом, что выходыдиодных групп блока 15 диодных групп соединены с первыми выводами соответствующих Ы датчиков сопротивления блока 16 датчиков сопротивления,вторые выводы которых соединены между собой, 30 представляют цепь 21 измерения. Выход блока 16 датчиков сопротивления подключен к первому входу блока 1 вычитания и через блок 17 согласования к входу источника 12 питания датчиков.Третий и четвертый выходы блока 1 управления и обработки информации соединения соответственно с входами блоков индикации 19 и регистрации 40 20, представляющими первыи и второй входы блока 18 индикации и регистрации.Устройство для дистанционного многоточечного контроля сопротивлений 45 работает следуюшим образом.В каждой иэ 2 о;11 цепей шины4 питания блока 14 питания юдключается по 1/2 датчикон, руппиронка датчиков по отдельным парам цепей производится в виде формирования двоичного кода.Предположим, что парам цепей шины питания блбка 14 итания присвоены позиционные веса, смысл которых 55 сводится к форме пр,клнчення к ним соответствующей группы из 11/2 датчиков, каждый через гною диодную группу. Так к инверсной пепи питания нулевого разряда подключаются все че гные 11/2 датчиков, а к прямой цепи питания тогс же нулевого разряда - все нечетные Х/2 остальных датчиков. К инверсной цепи питания первого разряда - 1/2 датчиков, группирующихся по два через два начиная с нулевого а к прямой цепи - остальные 11/2 датчиков "по два через два , начиная с второго, Соответственно к инверсной цени второго разряда подключается И/2 датчиков "по четыре через четыре", начиная с нулевого, а к прямой - начиная с четвертого (фиг.2), и т.д.Соответственно по каждой цепи шины питания блока 14 питания на Н/2 датчиков подается прямое или обратное напряжение от источника 12 питания в зависимости от направления включения в данный момент соответствующего ключа коммутации блока 13 коммутации, что зависит от соответствующего разряда регистра 5 управления блока 1 управления и обработки информации.В случае, если одновременно несколько ключей блока 13 коммутации коммутируют в гепи питания блока 14 питания прямое напряжение источника 12 питания, на некоторыс датчики блока 16 датчиков сопротивления питание может поступать сразу от нескольких разных ключей блока 13 коммутации (по нескольким цепям). В случае включения ключей коммутации питания в виде определенного кода так, что при включении одного из ключей пары другой отключен, то олин из датчиков оказывается всеми своими диодами подключенным к обратному напряжению питания источника 12 питания, т.е. без питания. На все другие (М"1) датчики по одной или сразу нескольким цепям поступает прямое напряжение питания источника 2 питания. В случае, если одновременно включены хотя бы только два ключа одной и той же пары, то прямое напряжение питания источника 12 питания поступает на все датчики сразу (здесь не рассматриваются случаи вырожденных, неполнокодовых включений датчиков).Суть изобретения заключается не в прямой фиксации значения сопротив- ления интересующего датчика блока 16 датчиков иэ И имеющихся, а в Фиксации и последующей обработке разницымежду суммой токов, протекающих через все 11 сопротивлений датчиков, и суммой токов через (Н) сопротивлений датчиков при одном отключенном (том, который интересует) с последующим пересчетом измеренного параметра в единицы сопротивления.Вазможность этого основана на том,что источник 12 питания для всех цепей питания общий, а значит для всехдатчиков напряжение питания источника 12 питания одинаково. Тогда по укаэанной разнице двух сумм токовможно определить составляющую тока, обеспечиваемую сопротивлением интересующего датчика.При первоначальном включении процессор 2 па встроенной программе производит действия по инициализации 1 О1520 50 устройства, загружая во внутренние и внешние регистры необходимую инфармацию. При этом предполагается, что управление и подготовка к работе блока 20 регистрации (принтера) и 25 источника 12 питания произведены предварительно в автономном режиме. Это может сделать автоматически и блок 1 управления при наличии необходимых связей (каторые, как и систе ма ввода информации от оператора (клавиатура) и блок питания электронных схем (тте датчиков), в данном ст учае не показаны).В исходном состоянии предполагается, чта н регистры регистрации 3, сигнализации 4 и управления 5 записаны нули. В регистр 7 базы записано число, саатветстнуюцтее середине диапазона, контролируемого блоком 11 40 вычитания аналоговых сигналов.Поскольку нд выходах регистра 5 управления присутствуют логические нули, то ключи блока 13 коммутации через сваи нормально замкнутые кан такты пропускают нд шику блока 14 питания датчиков прямое напряжение питания но всех цеттях. Это ведет к таму, что в данный момент напряжение питания поступает ко всем датчикам и общая сумма гоков через все без исключения датчики па цепи 21 измерения проходит через сопротивление 17 нагрузки. Выделяемое на сопротивлении 17 напряжение вычитается из урон 35 ня аналогового сигната с выхода ЦАП 10, Аналоговый сигнал, пропорциональный разнице этих напряжений преобразуется с помощью А 1 П 9 н цибронай кад со .тндком, который записывается в регистр 6 данных. В зависимости от знака получившейся разницы уточняется число, хранящееся в регистре 7 базы: если разница отрицательная, т.е, Цт,п ) Ь то из числа в регистре 8 базы вычитается величина разницы; если разница положительная, т.е, Бц ( 11;, то к числу в регистре 7 базы прибавляется величина разницы.При высоком коэт 1 тфициенте усиления блока 11 вычитания (чта необходимо для обеспечения высокой чувствительности устройства при измерениях) процесс уточнения величины потенциала на выходе 11 АП 1 О может быть итератинным да тех пор, пока получаемая на выходе блока 11 вычитания разница напряжений не оказывается ниже допустимого значения. Естественно, чта разрядность регистра 7 базы, д соответственно и разрешающая" способность 11 АП 10 при этом могут быть выше разрядности регистра 6 данных и разрешения АЦП 9.Описднньнт процесс уточнения "баиэы необходим для первичного учета всех вгтияютцих на измерения актаров,Теперь можно измерить величину сопротивления любого датчика. Для этого, в соответствии с заложенной тт блок 1 управления и обработки инФормации (или по запросу операторарез не показанные средства ввода), н регистр 5 управления записывается код интересующего датчика, При этом половина ключей блока 13 коммутации оказываются включенными и через них в соатветстнуюшие цепи шины блока 14 питания подается обратное напряжение питания, "запирающее соответствующие диоды тех датчиков, отдельные разряды кода которых совпадают с загруженным н регистр 5 управления кодов. Для одного издатчиков запертыми оказываются все его 1 од т диода. Соответственно, составляющая тока этого датчика теперь исключается из общего тока, протекающего по пепи 21 измерения, Соответственно изменяетсяи величина напряжения, падаютттего на еоттратинттегтии 17 нагрузки. Ра выходе блока 11 вычитания аналоговых сигндлан появляется аналоговый сигнал, нелитипд которого пропрациандльна вели 1 11чттне исключеннаи н результате описанной ттаттмутдции састднляюяей така тттп ересуюшего датчика блока 16 патчи 1 б 22839ков. Знак разницы всегда отрицателен, тдк кдк1 цап1АЦП 9 преобразует аналоговый сигнал н код, который соответствует значению сопротивления выбранного5 датчика и может быть выведен в блок 19 индикации, блок 20 регистрации (принтер) или записаться в блок 8 памяти. Иожет оказаться, что для исклю О чения влияния случайных факторов (помех, наводок, пульсации питания и т.п.) потребуется несколько раз повторить процедуру уточнения базы и измерения. При этом набрана цеобходимая статистика, обработав которую с помощью блока 1 управления можно повысить точность и достоверность измеренной величины.П р и м е р. Формирование кода20подключения датчиков.Берут 16 датчиков: каждая из подшин литания состоит из четырех цепей (вся шина соответственно содержит 8 цепей питания). Пусть датчики подключдются к цепям питания через диодные группы (табл.1).Рассматривают коды, с помощью которых можно скоммутировать сразу все датчики системы (табл.2).10 Зо всех приведенных случаях через все датчики протекает ток, тдк как хотя бы ца одном из диодов каждого датчика полярность подключенного напряжения питания соответствует его открытому состоянию (указанная полярность напряжений соответствует полярности подключения диодов на фиг.2). Очевидно, что любое сочетаО ние приведенных комбинаций дает аналогичный эффект. Более того, если в какой либо другой "случайной" комбинации питающих напряжений в целях шины литания можно выделить хотя быч 5 одну из приведенных, то через нсе датчики системы протекает ток.Коды, с помощью которых можно исключить коммутацию некоторой определенной группы датчиков системы, приведены в табл.З.ф о р м у л д изобретенияУстройство для дистанционного многоточечного контроля сопротивлений, содержащее последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь и блок упранлеция и обработки информации, блок вычитания, о ". г и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения аппаратурных затрат, и него дополнительно введены цифроаналоговый преобразователь, последовательно соединенные блок коммутации, Спок питания датчиков, блок диодных групп и блок датчиков сопротивления, послсдовательно соединенные блоксогласования и источцик питания, вход блока согласования соединен с первым входом блока вычитания и с выходом блока датчиков сопротивления,первый выход бпока управления ц обработки информации через цифроаналоговый преобразователь соединен с вторым входом блока вычитания, выход которого через аналого-цифровой преобра.ователь подключен к входу блока управления и обработки информации,второй выход блока управления и обработки инФормации соединен с первым входом блока коммутации, второй и третий выходы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами источника питания, третий и четвертьп выходы блока управления и обработки информации подключены к первому и второму входам блока индикации.12 1622839 Т а б л и ц а 1 Подшины Номердатчика шины питания Прямая Инверсная)О ) )2 )3 (О (1 (2 (3 Знаком ф обозначено соединение (контактное,проводящее) одного из диодов группы со.тветствующего датчика с данной цепью шины питания.Знаком и/и - отсутствие соединения (никакогоконтакта) конкретного датчика с даннойцепью шины питания. Таблица 2 шины питания Подшины Номердатчика Инверсная1 Прямая м(О (1 (2 с 3 Х Х Х Х Приме ч а н ие. Х - любойдатчик.на среднюю точку перекидного контакта ключаблока 13 коммутации поступает напряжениеотрицательной полярности.+ - на среднюю точку перекидного контактаключа блока 13 поступает напряжение положительной полярности. 12 4 Ф / / / 3 / 4 / / 4 4 Ф 4 /Налиние тока ч Побщоно прягого пип 2 оии,ч Пойм братного питания Прлмал подщииа питания О (1 2 3 15, 1 с1 - 1414,1 Г5 е 51,52-Ь, - 1 ь6,161 - 5, 7" 13,15,1 о НетЕстьНетЕстьНетЕсть5 етЕсть,1 б 22839 Составитель Ю.МинкинТехред М.Моргентал Редактор Н.Бобкова КоРРектоР С.Черни Заказ 109 Тираж ПодписноеВ 11 ИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 1 О 1