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.
Основные понятия
Телеизмерение—получение информации о значениях измеряемых параметровконтролируемых или управляемых объектов методами и средствами телемеханики(ГОСТ26.005—82). В том же ГОСТе даютсяопределения таких понятий.
Телеизмерение по вызову—телеизмерениепо команде, посылаемой с пункта управления на контролируемый пункт и вызывающейподключение на контролируемом пункте передающих устройств, а на пунктеуправления—соответствующих приемныхустройств.
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—телеизмерениепутем подключения к устройствам пункта управления соответствующих приемныхприборов при постоянно подключенных передающих устройствах на контролируемыхпунктах.
Телеизмерение текущих значений (ТИТ)— получение информации о значении измеряемого параметра в моментопроса устройством телемеханики.
Телеизмерение интегральных значений (ТИИ)— получение информации об интегральныхзначениях измеряемых величин, проинтегрированных по заданному параметру,например времени, в месте передачи.
Последниедва определения даются в ГОСТ26.205—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. Дажеесли бы указанные погреш ности находились в допустимых пределах, передачабольшого числа показаний потребовала бы большого числа проводов. Кроме того, внекоторых случаях (передача измерения с подвижных объектов—самолетов, ракет и др.) обычные методыизмерения принципиально не могут быть использованы. Методы телеизмеренияпозволяют уменьшить погрешность при.передаче измеряемых величин на большиерасстояния, а также 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 электрическуювеличинуz (ток, напряжение, сопротивление,индуктивность или емкость). Далеепроисходит вторичное, телемеханическое преобразование: электрическая величинав передатчике2 преобразуется в сигнал С|, который передается в линиюсвязи. На приемной стороне (в приемнике3) снова производится преобразованиепринятого сигнала Сч (он можетнесколько отличаться от переданного сигналаCi за счет воздействия помех в линии связи) в значение тока илинапряжения, которое эквивалентно измеряемой величине и воспроизводит ее навыходном приборе ВП. Совокупностьтехнических средств, необходимых для осуществления телеизмерений (рис.13.1), включая датчик/ и показывающий прибор4, называют телеизмерительнойсистемой (СТИ).
Характеристики системтелеизмерения и предъявляемые к ним требования.Главное требование, предъявляемое кСТИ, заключается в том, что она должна обеспечить заданную точностьтелеизмерения. Поэтому основной характеристикой СТИ является точность. Точностьхарактеризуется статической погрешностью, или просто погрешностью.
Погрешность—степень приближения показанийприемного прибора к действительному значению измеряемой величины. Погрешностьтелеизмерения определяют как максимальную разность между показаниями выходногоприбора на приемной стороне и действительным значением телеизме-ряемой величины,определяемым по показаниям образцового прибора.
Согласно ГОСТ26.205—83, классы точности каналов телеизмерения должны бытьустановлены для устройств и комплексов при цифровом и аналоговомвоспроизведении измеряемых параметров из следующего ряда:0,15; 0.25; 0,4; 6,6; 1,0; 1,5; 2,5.
Абсолютная ос новная погрешность канала телеизмеренияустройства (комплекса)— наибольшаяразность выходной величины, приведенной к входной в соответствии сградуировочной характеристикой, и входной величины:
<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">D
=у-х, (13.1)где <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">D — абсолютнаяпогрешность. Значения величин у н х ясны из рис.13.1.Относительная погрешность6' —отношение абсолютной погрешности к действительному значению измеряемойвеличины, выраженное в процентах.
Приведенная погрешность6—отношениеабсолютной погрешности к величине диапазона шкалы измерений (Хтаи~Хп, щ):
6=<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">D
/(Xmax — Xmin). (13.2)Абсолютнаядoполнительнаяпогрешность канала телеизмерения устройства—наибольшая разность значений входной (выходной) величины при нормальныхусловиях и при воздействии влияющего фактора (ГОСТ26.205—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 ГОСТ26.205—83,допускается отклонение напряжения питания от плюс10 до минус15% (классустройств АСЗ) и от плюс15 до минус20 % (класс устройств АС4) от номинальныхпараметров питания. Номинальные параметры питания устройств от электрическихсетей переменного тока частотой50 Гцдолжны быть следующие: напряжение однофазной сети— 220 В; напряжение трехфазной сети— 220/380 В. Допускается отклонение частоты50 Гц от плюс2 до минус2 % (класс 3)и от плюс5 до минус5 % (класс4).Устройства (кроме телеизмерительных устройств систем интенсивности) должнывыполнять заданные функции при отклонении уровня сигнала на входе приемногоустройства на плюс50 и минус50 % от номинального значения входногосигнала.
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 которые преобразуются измеряемые величины х. Поэтому существуют методы суммирования (сложения) токов,напряжений, импульсов, магнитных потоков, вращающих моментов, угловых илинейных перемещений, параметров электрических цепей (сопротивлений, емкостей,индуктивностей).Условия суммирования записывают в виде
(13.3.)
<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">S
yi = K <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">Sxi.Классификациясистем телеизмерения.
Наиболее распространена классификация по параметру, т.е. методам, с помощью которых передается значение измеряемой величины (рис.13.2). При такой классификации системы телеизмеренияделятся на импульсные и частотные. Общей для этих групп являетсячастотно-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, квантованные по уровню сигналы, как правило,кодовые комбинации, представляющие собой определенное значение измеряемойвеличины. Такими системами являются кодоимпульсные системы телеизмерения.Системы с цифровым отсчетом измеряемой величины получают все большеераспространение из-за точности показаний и удобства 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.13.2систем ТИ существуют также системы интенсивности, на которые были даны ссылки вГОСТ. В системах интенсивности измеряемая величина после преобразования ее вток или напряжение в дальнейшем, как указывалось на рис.13.1, в сигнал не преобразуется.Преобразователь измеряемой величины в ток или напряжение включеннепосредственно в линию, а на приемной стороне к этой же линии подключаетсяприбор, измеряющий ток или напряжение.
Погрешность телеизмерения систем интенсивности вследствиеизмерения сопротивления линии связи в пределах2—3%. Дальность передачи на воздушных линиях связи ввиду большого инепостоянного значения (в зависимости от метеорологических условий)проводимости изоляции (утечки) не превышает10км. При использовании кабельных линий связи, в которых утечка практическиотсутствует, дальность передачи достигает 25км.
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, возможностьпередачи телеизмерения на большие расстояния, особенно при ис- , пользованиипомехозащищенных кодов;
2)большая точность телеизмерения. Погрешность в кодоимпульсныхсистемах возникает при преобразовании измеряемой величины в код. Точностьпреобразователей, преобразующих измеряемые величины в код, может быть меньше0,1 %, т. е. выше точности преобразователейдругих телеизмерительных систем, которая лежит в пределах0,5—1,5 %;
3)лучшее использование канала связи в случае примененияспециальных кодов, статистически согласованных с передаваемыми сообщениями;
4)получение информациив 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.
Преобразование измеряемой величины в код
Преобразование непрерывной аналоговойвеличины в цифровой эквивалент— код— осуществляется с помощью аналого-цифровыхпреобразователей (АЦП). Как и впредыдущих импульсных устройствах ТИ, измеряемая величина может бытьпредставлена в виде механического перемещения (углового или линейного) либо ввиде электрической величины.
Преобразованиеперемещений в код. В основупреобразователей этого типа[5] положеныдва метода: метод пространственного кодирования и метод последовательногосчета. При методе пространственного кодирования кодирующее устройствопредставляет собой маску, воспроизводящую требуемый код. Маска перемещаетсявместе с контролируемым объектом относительно считывающего устройства вращательноили поступательно. Выполнение маски и процесс считывания с нее показаний былирассмотрены в гл.3. При методепоследовательного счета подсчитывается число элементарных линейных перемещений,которое затем представляется в виде кода. Схема преобразователя перемещения вкоде различением знака в зависимости от направления перемещения представлена нарис.13.10. Два источника света падают нафотоэлементы Л и5 (рис.13.10, а). Контролируемый механизм в виделинейки с темными и светлыми участками, пропускающими свет, может передвигатьсявлево и вправо.
Преобразованиеэлектрических величин в код.Преобразование с промежуточным.параметром [5]. В этих устройствах измеряемая электрическая величина(обычно напряжение, хотя могут преобразовываться также ток и сопротивление)преобразуется во вспомогательный параметр (временной интервал, частоту илифазу), преобразуемый, в свою очередь, вчисло импульсов, которое далее кодируется. Кодирование происходит по следующимсхемам.
Напряжение—временной интервал— число—код. Кодирование по такой схемепоказано на рис.13.11, а. Для преобразования измеряемойвеличиныUxсначала в длительность импульса(временной интервал) может быть использован любой из рассмотренныхвремя-импульсных преобразователей (ВИП). Элемент И открывается на время длительности импульса, снимаемого с ВИП. За это время с генераторастабильной частоты ГИ пройдет насчетчик тем больше импульсов, чем больше длительность импульса с ВИП. Сосчитанное число импульсов в видедвоичного кода снимается с выхода счетчика СГ2.
Точность преобразования зависит от совпадения фронтовимпульса с ВИП длительностью Т симпульсами, поступающими от ГИ. Нарис. 13.11,6 показано, что передний фронтимпульса Т совпал с передним фронтомимпульсов с ГИ. На счетчик с Г И прошло пять импульсов. Однако еслиимпульс Г поступает на элемент И, какпоказано на рис.13.11, в, то на счетчик с ГИ поступят только четыре импульса вместо пяти, т. е. возникнетотрицательная погрешность.
Совпадение передних фронтов импульсовГит можно синхронизировать, но сделать так, чтобы длительность Т всегда была равна определенному числупериодов<, невозможно. Поэтому ошибкапреобразования, обусловленная округлением измеряемой аналоговой величины,будет всегда. Ее можно уменьшить, увеличив частоту следования импульсов 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 погрешностипреобразования.
<img src="/cache/referats/14485/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1025">
Напряжение—фаза— временнойинтервал—число— код. Кодирование поданной схеме представлено на рис.13.12, а. Измеряемое напряжение поступает нафазосдвигающее устройство ФСУ, питаемоеот источника переменного тока с частотой/.В зависимости от значе-• нияUaизменяется фазовый угол междунапряжениями е и еч на выходе ФСУ. Этот угол соответствует временному интервалуt=^/(2nf)измерителя фазового угла ИФ (рис.13.12,6). Последний представляет собой /?5-триг-гер с инверснымивходами, меняющий
состояние0на1 в момент перехода напряжения е через нуль и1 на0при переходе черезнуль напряжения еч, как показано нарис.13.12, б. Таким образом, на выходевозникает 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, в преобразователе по схеме рис.13.12 добавляется погрешность отнестабильности характеристики фазосдвигающего устройства и точности измерителяфазовогоугла, фиксирующего момент прохождения напряжения через нуль.
Рис.13.12. Преобразователь измеряемого напряжения в код с промежуточнымпреобразованием входной величины в фазу переменного напряжения:
а— функциональная схема; б—временные диаграммы
Напряжение— частота— число—код. Кодирование по такой схеме показано на рис.13.13. Измеряемая величина и,в частотно-импульсном преобразователе ЧИП, представляющем собой генератор импульсов,модулируемых по частоте, преобразуется в последовательность импульсов счастотойf=p(u).Хронизирующее устройство Т на ранее заданный интервал времениtоткрывает элемент И, и импульсы с ЧИП поступают на счетчик СТ2.Больше или меньше пройдет импульсов на счетчик, зависит от их частоты. Погрешность преобразования зависит отнестабильности и нелинейности характеристики f=<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language: EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">j
(u) частотно-импульсного преобразователя.Непосредственное преобразованиенапряжения в код.Вэтих преобразователях образуемый в кодирующем устройстве код преобразуется внапряжение, которое сравнивается с измеряемым напряжением. При равенственапряжений образование кода прекращается и он подается на выход.
Преобразователь последовательного счета (рис. 13.14). Перед началом работы счетчик СТ2 сбрасывается на нуль (рис. 13.14, а). Показания счетчика преобразуются спомощью цифро-аналого-вого преобразователя ЦАПв напряжение, поступающее на схему сравнения СС. В начале преобразования, пока напряжение щ: с ЦАП меньше преобразуемого напряжения Чх, элемент Ио открыт исчетчик считает импульсы с генератора импульсов ГИ. Когда м»>й.с, схема сравнения СС закрывает элемент Иои подает сигнал на элементы И—Ип для считывания двоичного кода сосчетчика. Количество импульсов, поступивших на счетчик, пропорциональнопреобразуемому напряжениюUx.
На рис.13.14,6показано, как от каждого импульса, поступающего с ГИ, увеличивается преобразованное в ЦАП (этот преобразователь будетрассмотрен позже) напряжение:
Uk=UoN (13.5)
Чем больше число импульсов в данном интервале счетчика, темменьше значение<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">x
Uo=Uk-Ux(рис.13.14, б). Нестабильность частоты генератора импульсов не влияет наточность преобразования напряжения в код.Преобразователь по методу поразрядного кодирования (взвешивания). Онимеет более широкое применение
<img src="/cache/referats/14485/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1026">
Рис.13.14. Компенсационный кодирующийПреобразователь последовательного счета:
б—временная диаграмма
<img src="/cache/referats/14485/image006.gif" v:shapes="_x0000_i1027">
Рис.13.15. Преобразователь по методу поразрядногокодирования:
а—функциональнаясхема; б—пример преобразования измеряемой величины в код;
в—код, снимаемый с 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, преобразователь кода в напряжение ЦАП (он состоит из цифровогорегистра на триггерахT1-T5, ключейK1—K5,декодирующей сети сопротивлений и источника эталонного напряжения) икомпаратор Кр, предназначенный длясравнения двух напряжений (входного сигнала ихи сигнала Еэт с выхода ЦАП) ивыработки выходного сигнала управления.
Импульсом первой ячейки распределителя триггерыустанавливаются в состояние, при котором с выходов триггеров Т1-T4 снимается0, а с выхода триггераTs—l.Этим сигналом переключается ключKs, черезкоторый подается эталонное напряжение Еэт на резисторRs,вследствие чего на компаратор поступает наибольшее напряжение£„, составляющее в нашем случае16 В. Эталонное Е'эт и преобразуемое и,напряжения сравниваются в компараторе: приy,>£'„ на выходе компаратора сигнал 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, поскольку15<16, триггерTsдолжен быть переключен, чтобы с его выходов был снят0, а не1, соответствующаячислу16. Для этого на вход триггера скомпаратора должна быть подана логическая1.
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, перебросит триггер Тас1 на0и одновременно переключит триггер Т4отчего на выходе Q4возникает сигнал1. При этом эталонноенапряжение подается через ключ К.4 ипреобразуемое напряжениеUsбудет сравниваться с напряжением, поступающим через резистор R4 и равным8 В.
ЕслиUx>Eэт,то сигнал компаратора отсутствует,триггер T5 не переключается, а распределитель в следующем такте изменяет состояниетриггера T4 и на входе компаратора окажется напряжение, равное 16+ +8=24 В.
Такая последовательность операций будет повторяться до техпор, пока преобразуемое напряжение и,не будет скомпенсировано эталонным напряжением с выхода ЦАП с точностью домладшего разряда. В конце цикла на триггерах будет зафиксирован двоичный код,цифровое значение которого пропорционально 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 преобразованияизмеряемого напряжения и,=21В. Преобразование начинают со старшего разряда (как ивзвешивание на весах, когда на чашу весов ставят гири начиная с наибольшей).
Сначала через резисторR5,ккомпаратору подключается напряжение 16 В и с выходаQsснимается сигнал/, так как с компаратора сигнал не поступает(16<21) и триггерFsне переключается. Импульс со второй ячейки распределителяпереключает триггер Г<, в результате логическая 1 с выходаQ4 открывает ключ/<4 и подсоединяет к компаратору добавочное напряжение, равное8 В. Поскольку требуется уравновесить оставшеесянапряжение21 — 16 ==5 В, а 8>5, скомпаратора будет снят импульс, открывающий элемент И4 с приходом импульса стретьей ячейки распределителя. Поэтому импульс с элемента И^ через сборку ИЛИ переключит триггер таиQ4=0.На рис.13.15, в показано, чтосначала снимается1, затем0, потом опять1, так как после выключения ключа Кзэталонное напряжение4 В оказываетсяменьше оставшегося нескомпенсированным напряжения5 В. Далее снова следует сигнал0(2>1) и, наконец, сигнал1.С выходовQs—Qiбудет снят код10101.
Основными источниками погрешностей преобразования являютсядекодирующая сетка сопротивлений, источник эталонного напряжения и ключи. Крометого, точность работы преобразователя определяется чувствительностью истабильностью компаратора.
Преобразование кодов 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— ссуммированием 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—2R и со взвешенными резисторами.
Масштабирование
Предположим, что необходимо передать и измерить двапеременных напряжения, изменяющихся в пределахUx1=0<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">¸
220B и Ux2=0<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">¸110 В. Оба эти напряжения поступают на датчикиД1 и Д2 (рис.13.19), имеющиеодинаковый выходной ток0—5 мА. Этозначит, что при поступлении напряжений на датчик Д1220В, а на датчик Д2—110В на выходах обоих датчиков будет один и тот же ток5 мА. Далее с помощью ключей К1и К2токи с датчиков поочередно поступают на аналого-цифровойпреобразователь АЦП, где онипреобразуются, например, в двоичный код, который<img src="/cache/referats/14485/image008.gif" v:shapes="_x0000_i1028">
может передать27=128дискретных значений. Если на приемной стороне полученные коды требуетсяпредставить в виде цифрового отсчета (методы такого отсчета рассмотрены в гл.14), то окажется, что и приемник Пр будет преобразовывать в цифры один итот же код (от0до127) и получит одни и те же абсолютныезначения измеряемых величин, что не соответствует разным значениямпередаваемых напряжений. Во избежание такой ошибки на приеме каждый из кодовпри преобразовании его в цифры нужно умножить на масштабный коэффициент. Так,в нашем примере код, соответствующий напряжению их1,следуетумножить на коэффициент2, а код,соответствующий напряжению иx2,—накоэффициент1. Это умножениеосуществляют специальным масштабирующим устройством, обозначенным на рис.13.19 черезXМ.
Таким образом, масштабирование— это умножение кодовой комбинации, выражающей измеряемую величину, накоэффициент при воспроизведении абсолютных значений измеряемой величины вцифрах.
Для цифрового воспроизведения в простейшем случае требуетсяполучить кодdo.Например, для воспроизведения показаний от0до100 нужны 20 ламп:10—для отображения единиц и10 — дляотображения десятков (есть, конечно, и более совершенные методы отображения, очем будет сказано в гл.14). Лампакаждого разряда должна зажигаться подачей на нее соответствующего потенциала.Выбор лампы осуществляется дешифратором Дш,к которому ключом К1илиK2поочередно подключаются измеряемые величины (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 коэффициенты2 и5осуществляют с помощью сравнительно простых декадных дешифраторов параллельноготипа. Умножение на10 или на число, кратное10, производят простым переносом запятой.
Заметим, что масштабирование не требуется, если на приеме кодыпреобразуются ЦАП в аналоговые величины (ток или напряжение). Действительно,если придут дваодинаковых кода,то, хотя они и будут преобразованы в одинаковые токи и затем отклонят стрелкисвоих приборов на одинаковые углы, показания с приборов будут сняты разные, таккак шкалы каждого из них градуируют в разных значениях измеряемой величины.
Структура кодоимпульсныхсистем
На рис.13.20 приведена структурная схема многоканальной кодо-импульсной системытелеизмерения. Измеряемые аналоговые величины через управляемый распределителемкоммутатор поочередно поступают на АЦП, в котором преобразуются в последовательныйдвоичный код (если АЦП выдает параллельный код, то до кодера нужна установкасхемы, преобразующей параллельный код в последовательный). Вкодере двоичный код преобразуетсяв один из помехозащищенных кодов, который поступает в линейный блок ЛБ, где происходит формирование иусилениеимпульсов. Вслучае необходимости передача импульсов по линии связи может происходить счастотным наполнением, для чего после Л Бустанавливают модулятор и генератор частоты, а на К.П—демодулятор.
Приходящие на ПУ из линии связи, несколько искаженные из-за помех импульсы, восстанавливаются в ЛБи поступают на декодер. Одновременно происходят синхронизация распределителейи синфазирование генераторов. После декодирования информационные символы могутпоступать на блоки цифрового или аналогового воспроизведения информации или наоба сразу, а также в ЭВМ. Каждая кодовая комбинация (КК), соответствующаяопределенной измеряемой величине, записывается в индивидуальный регистр. Прицифровом воспроизведении 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 измеряе