CS260689B1 - Zapojení pro číslicové měření střídavých signálů - Google Patents

Abstract

Řešení se týká oboru elektrotechniky. Jedná se o technický problém přesného číslicového vyhodnocení úrovně většího počtu střídavých harmonických signálů s velmi krátkou dobou odezvy na vstupní změnu v číslicových řídících systémech, zejména mikropočítačových, s možností současného měření většího množství vstupních signálů v krátkém časovém intervalu. Podstata zapojení spočívá v tom, že každý měřený signál je připojen přes analogový kanál na analogové vstupy multiplexu ve spojení s analogočíslioovým převodníkem a řídící jednotkou, přičemž v každém analogovém kanálu je vstupní signál filtrován analogovým filtrem* ve špičkovém detektoru je zapamatována úroveň jeho amplitudy a v následující půlperiodě je přepsána do analogové paměti s následným nulováním špičkového detektoru. Přepis úrovně ze špičkového detektoru do analogové paměti je zakázán pomocí jediného výstupu řídící jednotky v časovém intervalu postupného analogočíslico· yého převodu jednotlivých měřených signálů. Řešení je možno využít v aplikacích číslicových řídících systémů, zejména mikropočítačových, přo řízení v reálném čase v energetice i v průmyslu.

Description

Vynález se týká zapojení pro číslicové měření střídavých signálů, zejména v mikropočítačových řídicích systémech, jehož účelem je analogočíslicový převod s velmi krátkou dobou odezvy na vstupní změnu při zachování přesnosti měření a možnosti současného měření většího počtu střídavých signálů s nesynchronním časovým průběhem.

Pro číslicové měření střídavých signálů se v současné době využívá metod lineárního usměrnění s filtrací, s následným analogočíslicovým převodem. Velikost časové konstanty filtrace roste s požadavkem vyšší přenosti převodu. Nevýhodou je, že vzniká relativně dlouhá prodleva mezi změnou vstujbní veličiny a platným údajem analogočíslicového převodu a nelze,zaregistrovat změny vstupního signálu, jejichž doba trvání je kratší nebo srovnatelná s časovou konstantou filtrace. Metoda vzorkování a následné numerické zpracování číslicového údaje jednotlivých vzorků řídící jednotkou klade vysoké nároky na rychlost a přesnost aritmetických operací řídicí jednotky.Nevýhody této metody spočívají v tom, že je nutné věnovat reálný čas řídicí jednotky na zpracování vzorků, je nutná synchronizace řídicí jednotky měřeným signálem a vzhledem k možné rychlosti aritmetických operací zejména u mikropočítačů je velmi omezen možný počet současně měřených střídavých signálů.

Tyto nevýhody podstatně zmírňuje zapojení pročíslicové měření střídavých signálů podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že vstupní svorky měření jsou připojeny na prvni vstupy analogových kanálů, jejichž výstupy jsou připojeny na první vstupy analogového multiplexeru, druhé vstupy analogových kanálů jsou spojeny paralelně a současně připojeny na prvni výstup řídicí jednotky, první vstup analogového kanálu je vstupem analogového filtru, jehož výstup je současně připojen na první vstup napěfového komparátoru a na první vstup špičkového detektoru, jehož výstup je připojen na první vstup analogové paměti, jejíž výstup je výstupem analogového kanálu, zdroj napětí je připojen na druhý vstup napěfového komparátoru, jehož výstup je připojen na vstup prvního monostabilního klopného obvodu, jehož výstup je současně připojen na první vstup obvodu logického součinu a na vstup druhého monostabilního klopného obvodu, jehož výstup je připojen na druhý vstup špičkového detektoru, druhý vstup analogové paměti je připojen na výstup obvodu logického ”

260 689 součinu, jehož druhý vstup je druhým vstupem analogového kanálu, výstup analogového multiplexeru je připojen na vstup analogočíslicového převodníku, jehož výstupy jsou připojeny na vstupy řidiči jednotky, jejíž druhé výstupy jsou připojeny na druhé vstupy analogového multipléxeru.

Výhodou zapojeni podle vynálezu je, že lze jednoduše v řídicím systému, zejména mikropočítačovém,současně číslicově vyhodnotit větší počet vstupních střídavých signálů s minimální dobou využíváni reálného času řídicí jednotky pro vlastní měřeni se současným zajištěním velmi krátké doby odezvy na vstupní změnu měřeného signálu a se zachováním zvolené přesnosti měřeni. Není nutná časová synchronizace řídicí jednotky od měřených signálů.

Příklad zapojení pro číslicové měření střídavých signálů je znázorněn v blokovém schématu na obrázku. Z obrázku je patrno, ža vstupní svorky 1 měření jsou připojeny na první vstupy analogových kanálů 33, jejichž výstupy jsou připojeny na první vstupy analogového multiplexeru 5., druhé vstupy analogových kanálů 13 jsou spojeny paralelně a současně připojeny na první výstup řídicí jednotky 7, první vstup analogového kanálu 13 je vstupem analogového filtru 2, jehož výstup je současně při»pojen na první vstup napětového komparátoru 8 a na.první vstup špičkového detektoru 3, jehož výstup je připojen na první vstup analogové paměti 4, jejíž výstup je výstupem analogového kanálu 33, zdroj 12 napětí je připojen na druhý vstup napěřového komparátoru 8, jehož výstup je připojen na vstup prvního monostabilního klopného obvodu 9, jehož výstup je současně připojen na první vstup obvodu 10 logického součinu a na vstup druhého monostabilního klopného obvodu 11, jehož výstup je připojen na druhý vstup špičkového detektoru 3, druhý vstup analogové paměti 4 je připojen na výstup obvodu 10 logického součinu, jehož druhý vstup je druhým vstupem analogového kanálu 33, výstup analogového multiplexeru 5 je připojen na vstup analogočíslicového převodníku 6, jehož výstupy jsou připojeny na vstupy řídicí jednotky 7, jejíž druhé výstupy jsou připojeny na druhé vstupy analogového multiplexeru 5>. .

V analogovém filtru 2 jsou potlačeny rušivé složky, které mohou být namodulovány na měřeném vstupním signálu. Ve špičkovém detektoru 3 je zapamatována amplituda jedné polarity

260 689 vstupního, signálu. V následující půlpsriodě je proveden přepis analogové úrovně z výstupu špičkového detektoru £ do analogové paměti 4 a následně je vynulován špičkový detektor 3. Přechody kladné a záporné půlperiody měřeného signálu určuji hrany logického signálu na výstupu napěřového komparátoru &, který komparuje filtrovaný signál na napětové hladině v okolí nulové úrovně. Od hrany, která určuje přechod do půlperiody po zapamatování amplitudy, je odvozen impuls na výstupu prvního monostabilního klopného obvodu 9, který za předpokladu že na prvním výstupu řídicí jednotky 7 je úroveň logické jedničky, projde obvodem 10 logického součinu a přepíše úroveň z výstupu špičkového detektoru 3, na výstup analogové paměti 4, Od spádové hrany tohoto impulsu je odvozen na výstupu druhého monostabilního klopného obvodu 11 impuls, který nuluje výstup špičkového detektoru 3. Uvedená sekvence se opakuje v každé periodě měřeného signálu. Doby kyvu prvního monostabilního klopného obvodu 9 a druhého monostabilního klopného obvodu 11 mohou být shodné a jejich součet nepřesahuje půlperi-odu měřeného signálu. Výstupy analogových pamětí 4 jednotlivých analogových kanálů 13 jsou přivedeny na první vstupy analogového multiplexeru 5. Každý z nich po dobu trvání analogočíslicového převodu je připojen na vstup analogočíslicového převodníku 6 podle generované adresy na druhých výstupech řídící jednotky 7. V časovém intervalu pro analagočíslicový převod všech vstupních Signálů je na prvním výstupu řídicí jednotky 7 generován signál s logickou úrovní nula, který zajišřuje, že přepisový impuls z výstupu prvního monostabilního klopného obvodu 9 neprojde přes obvod 10 logického součinu na druhý vstup analogové paměti 4 a nedojde tak k novému přepisu na její výstup u všech analogových kanálů 13. Délka časového intervalu pro analogočíslicový převod všech měřených signálů a jeho četnost vzhledem k periodě měřených signálů je závislá na požadavcích, které vyplývají z charakteru řešené automatizační funkce. Lze však jednoduše zajistit analogočislicový převod relativně velkého počtu měřených střídavých signálů s odezvou na vstupní změnu právě jedné periody měřeného signálu.

Zapojení je možné využít v aplikacích číslicových řídících systémů, které vyžadují přesné měření střídavých harmonických signálů s krátkou dobou odezvy na vstupní změnu se současným požadavkem minimální potřeby reálného času řídicí

260 689

- 4 jednotky, zejména mikropočítačové, na vlastní měření. Typické aplikace jsou v energetice v oblasti automatizace a chránění.

Claims (1)

1. pSedmSt vynalezu

   Zapojení pro číslicové měřeni střídavých signálů, vyznaču jící se tím, že vstupní svorky (1) měření jsou připojeny na první vstupy analogových kanálů (13), jejichž výstupy jsou při pojeny na první vstupy analogového multiplexeru (5), druhé vstupy analogových kanálů (13) jsou spojeny paralelně a současně připojeny na první výstup řidiči jednotky (7),první vstup analogového kanálu (13) je vstupem analogového filtru (2), jehož výstup je současně připojen na prvni vstup napěťového komparátoru (8) a na první vstup Špičkového detektoru (3), jehož výstup je připojen na první vstup analogové paměti (4), jejíž výstup je výstupem analogového kanálu (13), zdroj (12) napětí je připojen na druhý vstup napěťového komparátoru (8), jehož výstup je připojen na vstup prvního monostabilního klopného obvodu (9), jehož výstup je současně připojen na prvni vstup obvodu (10) logického součinu a na vstup druhého monostabilního klopného obvodu (11), jehož výstup je připojen na druhý vstup špičkového detektoru (3), druhý vstup analogové paměti (4) je připojen na výstup obvodu (10) logického součinu, jehož druhý vstup je druhým vstupem analogového kanálu (13), výstup analogového multiplexeru (5) je připojen na vstup analogočíslicového převodníku (5), jehož výstupy jsou připojeny na vstupy řídicí jednotky (7), jejíž druhé výstupy jsou připojeny na druhé vstupy analogového multiplexeru (5).