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 D— абсолютная 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.
Литература1. В. Н. Тутевич «Телемеханика»Учебное пособие для вузов ВШ 1985год.