Реферат: Кодоимпульсные ТИС

Телеизмерение

Из трех основных телемеханическихфункций (телеуправление, теле-сигналйзация и телеизмерение) телеизмерение (ТИ)является наиболее сложным, что обусловлено требованием передачи информации сбольшой точностью. Разнообразие телеизмерений велико. Однако в последние годынаблюдается тенденция в сторону преимущественного применения кодо-импульсныхТИ, что выявляется при анализе современных систем телеме­ханики (см. гл. 15 и16). Вследствие этого уменьшается использование систем ТИ, основанных на другихпринципах; так, перестали применять системы интенсивности. В то же времяпоявились новые адаптивные теле­измерения.

Основныепонятия

Телеизмерение — получение информации о значенияхизмеряемых параметров контролируемых или управляемых объектов методами и сред­ствамителемеханики (ГОСТ 26.005—82). В том же ГОСТе даются опре­деления такихпонятий.

Телеизмерение по вызову—телеизмерение по команде, посылаемой спункта управления на контролируемый пункт и вызывающей подключение наконтролируемом пункте передающих устройств, а на пункте управления—соответствующихприемных устройств.

Телеизмерение по вызову позволяет использовать одну линиюсвязи (канал телеизмерения) для поочередного наблюдения за многими объек­тамителеизмерения. Диспетчер с помощью отдельной системы телеуп­равления можетподключать к каналу телеизмерения желаемый объект телеизмерения. На пунктеуправления показания можно наблюдать на общем выходном приборе. Если показанияимеют различные шкалы, то измеряемые величины подключаются к разным приборам.При телеизмере­нии по вызову можно применять автоматический опрос объектов теле­измеренияциклически по заданной программе.

Телеизмерение по выбору—телеизмерение путем подклю­чения кустройствам пункта управления соответствующих приемных приборов при постоянноподключенных передающих устройствах на контролируемых пунктах.

Телеизмерение текущих значений (ТИТ) — получение информации означении измеряемого параметра в момент опроса устрой­ством телемеханики.

Телеизмерение  интегральных  значений (ТИИ)— получениеинформации об интегральных значениях измеряемых величин, проинтегрированных позаданному параметру, например времени, в месте передачи.

Последниедва определения даются в ГОСТ 26.205—83.

Телеизмерения имеют особенности,отличающие их от обычных электрических измерений, которые не могут бытьприменены для измере­ния на расстоянии вследствие возникновения погрешностейиз-за измене­ния сопротивления линии связи при измерении параметров окружающейсреды — температуры и влажности. Даже если бы указанные погреш ности находилисьв допустимых пределах, передача большого числа показаний потребовала быбольшого числа проводов. Кроме того, в неко­торых случаях (передача измерения сподвижных объектов —самолетов, ракет и др.) обычные методы измеренияпринципиально не могут быть использованы. Методы телеизмерения позволяютуменьшить погрешность при.передаче измеряемых величин на большие расстояния, атакже много­кратно использовать линию связи.

Сущность телеизмерения заключается в том, что измеряемаявели­чина, предварительно Преобразованная в ток или напряжение, дополните­льнопреобразуется в сигнал, который затем передается по линий связи. Таким-образом,передается не сама измеряемая величина, а эквивалент­ный ей сигнал, параметрыкоторого выбирают так, чтобы искажения при передаче были минимальными.Структурная схема.телеизмерения приве­дена на рис. 13.1. Измеряемая величина х(например, давление газа) преобразуется с помощью датчика (первичногопреобразователя) / в электрическую величину z(ток, напряжение, сопротивление, индуктив­ность или емкость). Далее происходитвторичное, телемеханическое преоб­разование: электрическая величина впередатчике 2 преобразуется в сиг­нал С|, который передается в линиюсвязи. На приемной стороне (в прием­нике 3) снова производится преобразованиепринятого сигнала Сч (он может несколько отличаться от переданногосигнала Ci за счет воздейст­вия помех в линии связи) взначение тока или напряжения, которое экви­валентно измеряемой величине ивоспроизводит ее на выходном приборе ВП. Совокупность техническихсредств, необходимых для осуществления телеизмерений (рис. 13.1), включаядатчик / и показывающий прибор 4, называют телеизмерительной системой(СТИ).

Характеристики систем телеизмерения ипредъявляемые к ним требо­вания. Главное требование, предъявляемое к СТИ, заключается в том,что она должна обеспечить заданную точность телеизмерения. Поэтому основнойхарактеристикой СТИ является точность. Точность характери­зуется статическойпогрешностью, или просто погрешностью.

Погрешность — степень приближения показаний приемного прибора кдействительному значению измеряемой величины. Погрешность телеизме­ренияопределяют как максимальную разность между показаниями выход­ного прибора наприемной стороне и действительным значением телеизме-ряемой величины,определяемым по показаниям образцового прибора.

Согласно ГОСТ 26.205—83, классыточности каналов телеизмерения должны быть установлены для устройств икомплексов при цифровом и аналоговом воспроизведении измеряемых параметров изследующего ряда: 0,15; 0.25; 0,4; 6,6; 1,0; 1,5; 2,5.

Абсолютная ос новная погрешность канала теле­измеренияустройства (комплекса) — наибольшая разность выходной величины, приведенной квходной в соответствии с градуировочной харак­теристикой, и входной величины:

D=у-х,                                                (13.1) где Dабсолютная погрешность. Значения величин у н хясны из рис. 13.1.

Относительная погрешность 6' — отношение абсолютнойпогрешности к действительному значению измеряемой величины, выра­женное в процентах.

Приведенная погрешность 6—отношение абсолютной погрешности квеличине диапазона шкалы измерений (Хтаи~Хп, щ):

6=D/(Xmax — Xmin).                                        (13.2)

Абсолютная дoполнительная погрешность канала телеизмерения устройства —наибольшаяразность значений входной (выходной) величины при нормальных условиях и привоздействии влияющего фактора (ГОСТ 26.205—83).

Дополнительные погрешности вызываются различными отклонениямиот нормальных условий работы, например изменением температуры окру­жающейсреды, изменением напряжения питания за допустимые пределы, появлением помех,внешних магнитных полей и т. п.

Согласно ГОСТ 26.205—83, допускается отклонение напряженияпита­ния от плюс 10 до минус 15% (класс устройств АСЗ) и от плюс 15 до минус 20% (класс устройств АС4) от номинальных параметров пита­ния. Номинальныепараметры питания устройств от электрических сетей переменного тока частотой 50Гц должны быть следующие: напряжение однофазной сети — 220 В; напряжениетрехфазной сети — 220/380 В. Допускается отклонение частоты 50 Гц от плюс 2 доминус 2 % (класс 3) и от плюс 5 до минус 5 % (класс 4). Устройства (крометелеизмеритель­ных устройств систем интенсивности) должны выполнять заданныефунк­ции при отклонении уровня сигнала на входе приемного устройства на плюс 50и минус 50 % от номинального значения входного сигнала.

Телеизмеряемые величины должны воспроизводиться аналоговым илицифровым способом на указывающих или регистрирующих приборах в абсолютныхзначениях измеряемых величин. Это значит, что если передаваемая величинавыражается в тоннах, то, несмотря на все промежуточ­ные преобразования этойвеличины, неизбежные при передаче, прибор на приемной стороне должен бытьотградуирован в тоннах. Лишь в особых случаях допускается воспроизведениетелеизмерений в процентах.

Суммирование измеряемых величин. Необходимость суммирования возникаетпри наличии многих источников одной и той же информации на приемной стороне. Вэтом случае суммирование осуще­ствляют на передающей стороне. При сильно рассредоточенныхобъектах и большом числе контролируемых пунктов суммирование телеизмеряемыхвеличин осуществляют на приемной стороне.

Суммируются вспомогательные величины у, в которыепреобразуются измеряемые величины х. Поэтому существуют методы суммирования(сло­жения) токов, напряжений, импульсов, магнитных потоков, вращающихмоментов, угловых и линейных перемещений, параметров электрических цепей(сопротивлений, емкостей, индуктивностей).Условия суммирования записывают ввиде

                                                                 (13.3.)

S yi= K S xi.

Классификация систем телеизмерения.

Наиболее распространена классификация по параметру, т.е. методам, с помощью которых передается значение из­меряемой величины (рис.13.2). При такой классификации системы телеиз­мерения делятся на импульсные ичастотные. Общей для этих групп являет­ся частотно-импульсная система.

Все эти системы могут быть одноканальными, когда по однойлинии связи передается только одно измерение, и многоканальными, когда по од­нойлинии связи передается много измерений (классификация по числу измеряемыхвеличин). Многоканальность достигается теми же методами, что и втелеуправлении, т. е. с помощью частотного и временного способов разделениясигналов. Многоканальная система позволяет вести наблюде­ния за показаниямимногих измеряемых величин одновременно в отличие от систем, использующихтелеизмерение по вызову, в которых наблюдение показаний различных объектовтелеизмерения происходит поочередно.

По методам воспроизведения измеряемой величины системытелеизме­рения подразделяют на аналоговые и цифровые.

В аналоговых системах используются непрерывные (аналоговые)сиг­налы. Параметр аналогового сигнала является однозначной непрерывнойфункцией измеряемой величины. К аналоговым относятся сигналы, моду­лированные спомощью непрерывных модуляций и таких импульсных модуляций, как широтная,фазовая и частотная. В аналоговых системах может применяться квантование повремени, но отсутствует квантование по уровню.

В аналоговых системах воспроизведение сигнала осуществляется ваналоговой форме, т. е. в виде электрической величины (тока или напря­жения),которая измеряется обычным электроизмерительным прибором.

В цифровых системах используются дискретные, квантованныепоуровню сигналы, как правило, кодовые комбинации, представляющие со­бойопределенное значение измеряемой величины. Такими системами являютсякодоимпульсные системы телеизмерения. Системы с цифровым отсчетом измеряемойвеличины получают все большее распространение из-за точности показаний иудобства считывания.

Системы телеизмерения можно классифицировать также повиду про­граммы, по которой они работают. Подавляющее большинство СТИ рабо­таютпо жесткой программе, по которой передаются все измеряемые сооб­щения независимоот того, несут ли они информацию получателю или являются избыточными, непредставляющими ценности, загромождаю­щими канал связи и средства, по заранеезаданной программе и в какой-то мере изменяющие ее по команде. Начали выпускатьадаптивные телеизме­рительные системы, автоматически изменяющие программуработы в зависимости от изменения, характеристик передаваемых сигналов и внеш­нихусловий.

Кроме указанных на рис. 13.2 систем ТИ существуют такжесистемы интенсивности, на которые были даны ссылки в ГОСТ. В системах интен­сивностиизмеряемая величина после преобразования ее в ток или напря­жение в дальнейшем,как указывалось на рис. 13.1, в сигнал не преобра­зуется. Преобразовательизмеряемой величины в ток или напряжение включен непосредственно в линию, а наприемной стороне к этой же линии подключается прибор, измеряющий ток илинапряжение.

Погрешность телеизмерения систем интенсивности вследствиеизмере­ния сопротивления линии связи в пределах 2—3%. Дальность передачи навоздушных линиях связи ввиду большого и непостоянного значения (в зависимостиот метеорологических условий) проводимости изоляции (утечки) не превышает 10км. При использовании кабельных линий связи, в которых утечка практическиотсутствует, дальность передачи достигает 25 км.

Указанные недостатки сузили сферу применения этих устройств,И их производство прекращается.

Кодоимпульсные(цифровые) системы

В кодоимпульсных системах (КИС) измеряемая величинапередается в виде определенной комбинации импульсов (кода). Предварительно онаквантуется по уровню и по времени. Далее осуществляется кодоимпульс-наямодуляция (КИМ).

Кодоимпульсные системы имеют ряд преимуществ по сравнению сдругими системами телеизмерения. Главными из них являются:

1)большая помехоустойчивость и, как следствие этого, возмож­ность передачителеизмерения на большие расстояния, особенно при ис- , пользованиипомехозащищенных кодов;

2)большая точность телеизмерения. Погрешность в кодоимпульсных системах возникаетпри преобразовании измеряемой величины в код. Точ­ность преобразователей,преобразующих измеряемые величины в код, мо­жет быть меньше 0,1 %, т. е. вышеточности преобразователей других теле­измерительных систем, которая лежит впределах 0,5—1,5 %;

3)лучшее использование канала связи в случае применения специаль­ных кодов,статистически согласованных с передаваемыми сообщениями;

4) получение информации в цифровой форме, что позволяет:

а) без сложных преобразований вводить информацию в цифровыевычислительные машины и устройства обработки данных;

б) осуществлять цифровую индикацию показаний,обеспечивающую меньшую погрешность при считывании и простоту цифровойрегистрации данных.

Однако кодоимпульсные системызначительно сложнее других устройств ТИ. Поэтому их целесообразно использоватьтолько в много­канальном исполнении.

Преобразованиеизмеряемой величины в код

Преобразование непрерывной аналоговойвеличины в цифровой экви­валент — код — осуществляется с помощьюаналого-цифровых преобра­зователей (АЦП). Как и в предыдущих импульсныхустройствах ТИ, изме­ряемая величина может быть представлена в видемеханического переме­щения (углового или линейного) либо в виде электрическойвеличины.

Преобразование перемещений в код.  В основупреобразователей этого типа [5] положены два метода: метод пространственного кодированияи метод последовательного счета. При методе пространственного кодиро­ваниякодирующее устройство представляет собой маску, воспроизводя­щую требуемый код.Маска перемещается вместе с контролируемым объектом относительно считывающегоустройства вращательно или поступательно. Выполнение маски и процесс считыванияс нее показаний были рассмотрены в гл. 3. При методе последовательного счетаподсчитывается число элементарных линейных перемещений, кото­рое затемпредставляется в виде кода. Схема преобразователя перемеще­ния в кодеразличением знака в зависимости от направления перемещения представлена на рис.13.10. Два источника света падают на фотоэлементы Л и 5 (рис. 13.10, а).Контролируемый механизм в виде линейки с темными и светлыми участками, пропускающимисвет, может передвигаться влево и вправо.

Преобразование электрических величин вкод. Преобразованиес про­межуточным. параметром [5]. В этих устройствах измеряемая электриче­скаявеличина (обычно напряжение, хотя могут преобразовываться также ток исопротивление) преобразуется во вспомогательный параметр (вре­менной интервал,частоту или фазу), преобразуемый, в свою очередь, в чи­сло импульсов, котороедалее кодируется. Кодирование происходит по следующим схемам.

Напряжение — временной   интервал — число—код. Кодирование потакой схеме показано на рис. 13.11, а. Для преобразова­ния измеряемойвеличины Uxсначала в длительность импульса (времен­ной интервал) может быть использованлюбой из рассмотренных время-импульсных преобразователей (ВИП). Элемент Иоткрывается на время длительности импульса, снимаемого с ВИП. За этовремя с генератора стабильной частоты ГИ пройдет на счетчик тем большеимпульсов, чем больше длительность импульса с ВИП. Сосчитанное числоимпульсов в ви­де двоичного кода снимается с выхода счетчика СГ2.

Точность преобразования зависит от совпадения фронтовимпульса с ВИП длительностью Т с импульсами, поступающими от ГИ.На рис. 13.11,6 показано, что передний фронт импульса Т совпал спередним фронтом импульсов с ГИ. На счетчик с Г И прошло пятьимпульсов. Однако если импульс Г поступает на элемент И, как показано нарис. 13.11, в, то на счетчик с ГИ поступят только четыре импульсавместо пяти, т. е. возникнет отрицательная погрешность.

Совпадение передних фронтов им­пульсовГит можно синхронизиро­вать, но сделать так, чтобы длитель­ность Твсегда была равна определен­ному числу периодов <, невозможно. Поэтомуошибка преобразования, обу­словленная округлением измеряемой аналоговойвеличины, будет всегда. Ее можно уменьшить, увеличив часто­ту следованияимпульсов с ГИ.

В этом преобразователе возникают такжедополнительные ошибки за счет нестабильности ГИ и ВИП и нелиней­ностихарактеристик преобразования ВИП. Последняя ошибка наиболее су­щественная;ее значение лежит в пре­делах погрешности преобразования.

/>

Напряжение —фаза — временнойинтервал—чис­ло — код. Кодирование по данной схеме представлено на рис. 13.12, а.Измеряемое напряжение поступает на фазосдвигающее устройство ФСУ, пи­таемоеот источника переменного тока с частотой /. В зависимости от значе- • ния Ua изменяется фазовый угол меж­дунапряжениями е\ и еч на выходе ФСУ. Этот уголсоответствует времен­ному интервалу t=^/(2nf) измерите­ля фазового угла ИФ(рис. 13.12,6). Последний представляет собой /?5-триг-гер с инверсными входами,меняющий

состояние 0 на 1 в момент перехода напряжения е\через нуль и 1 на 0 при переходе через нуль напряжения еч, как показанона рис. 13.12, б. Таким образом, на выходе возникает импульс длительностью /,который затем подается на ключ, и дальше все происходит, как и в предыдущемпреобра­зователе (см. рис. 13.11).

К погрешностям, имеющимся в схеме рис. 13.11, впреобразователе по схеме рис. 13.12 добавляется погрешность от нестабильностихаракте­ристики фазосдвигающего устройства и точности измерителяфазового угла,фиксирующего момент прохождения напряжения через нуль.

Рис. 13.12. Преобразователь изме­ряемого напряжения вкод с про­межуточным преобразованием вход­ной величины в фазу переменногонапряжения:

а — функциональная схема; б — вре­менные диаграммы

Напряжение — частота — число — код. Кодирование по такой схемепоказано на рис. 13.13. Измеряемая величина и, в частотно-импульсномпреобразователе ЧИП, представляющем собой генератор им­пульсов, модулируемых почастоте, преобразуется в последовательность импульсов с частотой f=p(u). Хронизирующее устройство Т наранее заданный интервал времени t открывает элемент И, и импульсы с ЧИП поступаютна счетчик СТ2. Больше или меньше пройдет импульсов на счетчик, зависитот их частоты.Погрешностьпреобразования зависит от нестабильности и нелинейно­сти характеристики f=j(u)  частотно-импульсного преобразователя.

Непосредственное преобразование напряжения в код. В этих преобра­зователях образуемый вкодирующем устройстве код преобразуется в напряжение, которое сравнивается сизмеряемым напряжением. При равенстве напряжений образование кода прекращаетсяи он подается на выход.

Преобразователь последовательного счета (рис. 13.14). Передначалом работы счетчик СТ2 сбрасывается на нуль (рис. 13.14, а).Показания счетчика преобразуются с помощью цифро-аналого-вого преобразователя ЦАПв напряжение, поступающее на схему сравне­ния СС. В началепреобразования, пока напряжение щ: с ЦАП меньше преобразуемогонапряжения Чх, элемент Ио открыт и счетчик считает им­пульсы сгенератора импульсов ГИ. Когда м»>й.с, схема сравнения СС за­крываетэлемент Ио и подает сигнал на элементы И\—Ип для считываниядвоичного кода со счетчика. Количество импульсов, поступивших на счет­чик,пропорционально преобразуемому напряжению Ux.

На рис. 13.14,6 показано, как от каждого импульса,поступающего с ГИ, увеличивается преобразованное в ЦАП (этотпреобразователь будет рассмотрен позже) напряжение:

Uk=UoN                                                     (13.5)

Чем больше число импульсов в данном интервале счетчика, темменьше значение xUo=Uk-Ux (рис. 13.14, б). Нестабильностьчастоты генератора импульсов не влияет на точность преобразования напряжения вкод.

Преобразователь   по   методу   поразрядного кодирования(взвешивания). Он имеет более широкое применение

/>

Рис. 13.14.Компенсационный кодирующий Преобразователь последовательного счета:

 б — временная диаграмма

/>

Рис. 13.15.Преобразователь по методу поразрядного кодирования:

а—функциональная схема; б—пример преобразованияизмеряемой величины в код;

в — код, снимаемыйс триггеров

вследствие большей по сравнению сдругими преобразователями точности и высокого быстродействия.

В состав преобразователя, функциональная схема которогопредстав­лена на рис. 13.15а, входят следующие узлы: распределитель, преобразователькода в напряжение ЦАП (он состоит из цифрового регистра на триггерах T1-T5,ключей K1—K5, декодирующей сети сопротивлений и источника эталонного напряжения) икомпаратор Кр, предназначенный для сравнения двух напряжений (входногосигнала их и сигнала Еэт с вы­хода ЦАП) и выработки выходногосигнала управления.

Импульсом первой ячейки распределителя триггерыустанавливаются в состояние, при котором с выходов триггеров Т1-T4 снимается 0, а с выхода триггера Ts—l.Этим сигналом переключается ключ Ks, черезкоторый подается эталонное напряжение Еэт  на резистор Rs, вследствие чего на компаратор поступает наибольшеенапряжение £„, составляющее в нашем случае 16 В.Эталонное Е'эт и преобразуемое и, напряжения сравниваются вкомпараторе: при y,>£'„ на выходе компараторасигнал отсутствует, при ^<£„— возникаетуравновешивающее напряжение С/у в виде импульса, который подается на выход и наэлементы И1—И5. Такая логика работы преобразователя объясняется тем, чтообразуемый код мо­жет сниматься непосредственно с тех 'же выходов триггеров, скоторых снимается и напряжение, подаваемое на ключи. Поэтому если, например,преобразуется код в напряжение Ux = 15 В, то, очевидно,поскольку 15< 16, триггер Ts должен бытьпереключен, чтобы с его выходов был снят 0, а не 1, соответствующая числу 16.Для этого на вход триггера с компаратора должна быть подана логическая 1.

Импульс с компаратора поступает на элементы И с некоторойзадерж­кой, так что он совпадает с импульсом распределителя. Поэтому  второй импульс с распределителя, совпадая по времени ссигналом управления с компаратора, пройдет через элемент И, переброситтриггер Та с 1 на 0 и одновременно переключит триггер Т4 отчего на выходе Q4 возникает сигнал1. При этом эталонное напряжение подается через ключ К.4 и преобразуемоенапряжение Usбудет сравниваться с напряже­нием, поступающим через резистор R4 и равным 8 В.

Если Ux>Eэт, то сигнал компаратора отсутствует,триггер T5 не пере­ключается, а распределительв следующем такте изменяет состояние триг­гера T4 и на входе компаратора окажется напряжение, равное 16+ +8=24В.

Такая последовательность операций будет повторяться до техпор, пока преобразуемое напряжение и, не будет скомпенсировано эталоннымнапряжением с выхода ЦАП с точностью до младшего разряда. В конце цикла натриггерах будет зафиксирован двоичный код, цифровое значе­ние которогопропорционально и,.                 :

Таким образом, выходной код можно снимать или последовательново времени в виде обратного двоичного кода с компаратора начиная со старшегоразряда, либо параллельно в виде прямого двоичного кода с триггеров. На рис.13.15, б представлен пример преобразования измеряе­мого напряжения и,=21 В. Преобразование начинают состаршего раз­ряда (как и взвешивание на весах, когда на чашу весов ставят гириначиная с наибольшей).

Сначала через резистор R5,к компаратору подключается напряжение 16 В и с выхода Qs снимается сигнал /, так как скомпаратора сигнал не поступает (16<21) и триггер Fs не переключается. Импульс со второй ячейки распределителяпереключает триггер Г<, в результате логическая 1 с выхода Q4 открывает ключ/<4 и подсоединяет к компаратору добавоч­ное напряжение, равное 8 В.Поскольку требуется уравновесить остав­шееся напряжение 21 — 16 ==5 В, а8>5, с компаратора будет снят им­пульс, открывающий элемент И4 сприходом импульса с третьей ячейки распределителя. Поэтому импульс с элемента И^через сборку ИЛИ пере­ключит триггер та и Q4=0. На рис. 13.15, в показано, что сначала сни­мается1, затем 0, потом опять 1, так как после выключения ключа Кз эталонноенапряжение 4 В оказывается меньше оставшегося нескомпен­сированным напряжения 5В. Далее снова следует сигнал 0 (2>1) и, наконец, сигнал 1. С выходов Qs—Qi будет снят код 10101.

Основными источниками погрешностей преобразования являютсядекодирующая сетка сопротивлений, источник эталонного напряжения и ключи. Крометого, точность работы преобразователя определяется чув­ствительностью истабильностью компаратора.

Преобразованиекодов в напряжение или ток

В качестве преобразующих устройств используютсяцифро-аналоговые преобразователи (ЦАП), выполненные в виде декодирующих сетокиз резисторов. Для преобразования кодовой посылки в ток или напряжениенеобходим параллельный код. Поэтому перед преобразованием после­довательный кодзаписывается в регистр и в нужный момент со всех его ячеек снимаетсяпараллельный код. Сопротивления резисторов в деко­дирующей сетке выбирают так,чтобы выходное напряжение сетки было пропорционально декодируемому числу. Поспособу построения декоди­рующие' сетки подразделяют на последовательные ипараллельные, а по режиму работы — с суммированием напряжений и токов.

Недостаток декодирующих сеток с последовательным соединениемразрядных.резисторов заключается в том, что при включении разного числарезисторов получаются различные значения выходного сопротивле­ния схемы, чтоуменьшает точность преобразования, если преобразова­тель работает не в режимехолостого кода, а нагружен на входное сопро­тивление последующего устройства.Этого недостатка лишены декодирую­щие сетки с параллельным включением разрядныхрезисторов типа R —2Rи со взвешенными резисторами.

Масштабирование

Предположим, что необходимо передать и измерить двапеременных напряжения, изменяющихся в пределах Ux1=0¸220Bи Ux2=0¸110 В. Оба эти напряжения поступают на датчики Д1и Д2 (рис. 13.19), имеющие одинаковый выходной ток 0—5 мА. Это значит,что при поступлении напряжений на датчик Д1220 В, а на датчик Д2 — 110 В на выходахобоих датчиков будет один и тот же ток 5 мА. Далее с помощью ключей К1 иК2 токи сдатчиков поочередно поступают на аналого-цифровой преобразова­тель АЦП,где они преобразуются, например, в двоичный код, который

/>

может передать 27=128 дискретных значений.Если на приемной стороне полученные коды требуется представить в виде цифровогоотсчета (мето­ды такого отсчета рассмотрены в гл. 14), то окажется, что иприемник Пр будет преобразовывать в цифры один и тот же код (от 0 до127) и получит одни и те же абсолютные значения измеряемых величин, что несоответ­ствует разным значениям передаваемых напряжений. Во избежание такойошибки на приеме каждый из кодов при преобразовании его в цифры нуж­но умножитьна масштабный коэффициент. Так, в нашем примере код, соответствующий напряжениюих1, следует умножить на коэффициент 2, а код,соответствующий напряжению иx2,—на коэффициент 1. Это умно­жение осуществляют специальным масштабирующимустройством, обо­значенным на рис. 13.19 через X М.

Таким образом, масштабирование — это умножение кодовойкомбинации, выражающей измеряемую величину, на коэффициент при воспроизведенииабсолютных значений измеряемой величины в цифрах.

Для цифрового воспроизведения в простейшем случае требуетсяполу­чить кодdo. Например, длявоспроизведения показаний от 0 до 100 нужны 20 ламп: 10— для отображения единици 10 — для отображения десятков (есть, конечно, и более совершенные методыотображения, о чем будет сказано в гл. 14). Лампа каждого разряда должназажигаться подачей на нее соответствующего потенциала. Выбор лампыосуществляется де­шифратором Дш, к которому ключом К1 или K2 поочередно подключаются измеряемыевеличины (рис. 13.19). Так же просто производится цифровое воспроизведение припередаче двоично-десятичным кодом.

'Для простоты реализации умножения на масштабный коэффициентстремятся применять возможно меньшее число коэффициентов. Так, умно­жениедвоично-десятичного и единично-десятичного кодов на коэффици­енты 2 и 5осуществляют с помощью сравнительно простых декадных дешифраторов параллельноготипа. Умножение на 10 или на число, крат­ное 10, производят простым переносомзапятой.

Заметим, что масштабирование не требуется, если на приеме кодыпреобразуются ЦАП в аналоговые величины (ток или напряжение). Дей­ствительно,если придут два одинаковых кода, то, хотя они и будутпреоб­разованы в одинаковые токи и затем отклонят стрелки своих приборов наодинаковые углы, показания с приборов будут сняты разные, так как шкалы каждогоиз них градуируют в разных значениях измеряемой величины.

Структуракодоимпульсных систем

На рис. 13.20 приведена структурнаясхема многоканальной кодо-импульсной системы телеизмерения. Измеряемыеаналоговые величины через управляемый распределителем коммутатор поочереднопоступают на АЦП, в котором преобразуются в последовательный двоичный код (еслиАЦП выдает параллельный код, то до кодера нужна установка схемы, преобразующейпараллельный код в последовательный). В кодере  двоичный код преобразуется в один из помехозащищенных кодов,который поступает в линейный блок ЛБ, где происходит формирование иусиление импульсов. В случае необходимостипередача импульсов по линии связи может происходить с частотным наполнением,для чего после Л Б устанав­ливают модулятор и генератор частоты, а на К.П—демодулятор.

Приходящие на ПУ из линиисвязи, несколько искаженные из-за помех импульсы,               восстанавливаются в ЛБ ипоступают на декодер. Одновремен­но происходят синхронизация распределителей исинфазирование гене­раторов. После декодирования информационные символы могут поступатьна блоки цифрового или аналогового воспроизведения информации или на оба сразу,а также в ЭВМ. Каждая кодовая комбинация (КК), соответ­ствующая определеннойизмеряемой величине, записывается в индиви­дуальный регистр. При цифровомвоспроизведении КК предварительно проходит через блок масштабирования.Очередность записи КК в регист­ры исходит от распределителя.

Перед поступлением на стрелочныеприборы КК предварительно преобразуется в среднее значение тока в ЦАП. Прицифровом воспроизве­дении измеряемой величины КК поступает сначала в дешифраторДш, в котором возбуждается выход, соответствующий ее значению, и далеевоспроизводится на индикаторе в виде цифры. Величины, поступающие на приборы ииндикаторы, могут одновременно регистрироваться метода­ми, указанными в гл. 14.

/>

Рис. 13.20.Структурная схема кодоимпульсной системы телеизмерения:

ГТИ — генератор тактовых импульсов; ПК. —преобразователь параллельного кода в последовательный и обратно (в приемнике); ЛБ— линейный блок; ФСС— формирователь синхронизирующего сигнала; БМ— блок масштабирования; Р — регистр; Дш — дешифра­тор; ВСС— выделитель синхронизирующего сигнала.

Литература

1. В. Н. Тутевич «Телемеханика»Учебное пособие для вузов ВШ                                                1985год.

еще рефераты
Еще работы по радиоэлектронике