MD692Z - Procedeu de transmitere a semnalelor de măsurare prin linia de curent continuu cu trei conductoare - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la procedeele de transmitere a două semnale analogice prin linia de curent continuu cu trei conductoare, şi poate fi utilizată în interfeţe de comunicaţie la transmiterea informaţiei, la măsurarea la distanţă a valorilor a două termo- sau tensorezistoare.Procedeul include aplicarea la ieşirea liniei de curent continuu a două seturi de semnale de testare, aplicarea concomitentăla ieşirea liniei a două semnale informaţionale, formarea semnalelor de măsurare, calculul semnalelor informaţionale conform semnalelor de măsurare şi semnalelor de testare, aplicarea semnalelor informaţionale obţinute la conductoarele corespunzătoare ale liniei de curent continuu, măsurarea la intrarea în linie a curenţilor ce corespund semnalelor de testare şi informaţionale transmise şi calculul semnalelor de măsurare conform valorilor măsurate ale curenţilor.

Description

Invenţia se referă la procedeele de transmitere a două semnale analogice prin linia de curent continuu cu trei conductoare, şi poate fi utilizată în interfeţe de comunicaţie la transmiterea informaţiei, la măsurarea la distanţă a valorilor a două termo- sau tensorezistoare.

Este cunoscut un procedeu de transmitere a semnalelor de la un emiţător la un receptor, amplasate pe linia de comunicaţie cu două conductoare cu sursa de tensiune, care include transmiterea semnalului logic de către emiţător prin variaţia rezistenţei sale în linia de comunicaţie şi citirea valorii respective a curentului de către receptor. Totodată transmiterea semnalului logic este efectuată cu o cifră binară în cod ternar prin stabilirea uneia din cele trei valori posibile ale rezistenţei liniei de comunicaţie pentru fiecare polaritate a sursei de tensiune [1].

Dezavantajul acestui procedeu constă în domeniul limitat de utilizare. Acest dezavantaj este legat de faptul că linia de comunicaţie cu două conductoare trebuie să fie dedicată cu parametrii buni, fiind imposibilă conectarea unor dispozitive adăugătoare, deoarece atunci se diminuează informativitatea semnalului transmis. De aceea pentru transmiterea independentă a două semnale este necesară încă o linie de comunicaţie dedicată. Rezistenţa finală a conductoarelor liniei de comunicaţie, ca şi rezistenţa de scurgere între conductoare, nu permit utilizarea conductorului comun pentru trecerea de la linia cu patru conductoare la linia cu trei conductoare, care este mai economă.

Cea mai apropiată soluţie este un procedeu de transmitere a semnalului de la un emiţător la un receptor, amplasate pe linia de comunicaţie cu trei conductoare, care include etapa de testare a liniei şi etapa de transmitere a două semnale informaţionale. Testarea liniei se efectuează prin conectarea consecutivă la ieşirea liniei a rezistoarelor de testare din două seturi, formate fiecare din trei rezistoare, care determină semnalele de testare în formă de curenţi sau rezistenţe la intrarea şi ieşirea liniei. La rândul său, etapa de transmitere a semnalelor informaţionale în formă de valori corespunzătoare ale rezistenţelor include calculul valorilor acestor semnale informaţionale conform semnalelor de măsurare sau de testare, aplicarea concomitentă a două semnale informaţionale la ieşirea liniei, măsurarea curenţilor, care corespund etapei de testare şi de transmitere a semnalelor informaţionale, la intrarea liniei, calculul semnalelor de măsurare, totodată calculul semnalelor informaţionale şi semnalelor de măsurare se efectuează în baza relaţiilor proiective invariante intrare-ieşire a liniei. Particularitatea procedeului constă în faptul că valorile curenţilor sau ale rezistenţelor la intrarea şi ieşirea liniei, care corespund valorilor rezistoarelor de testare, formează două sisteme de coordonate proiective. Din geometria proiectivă se cunoaşte că coordonatele proiective ale punctelor (semnalul informaţional la intrarea şi ieşirea liniei) faţă de sistemele lor de coordonate sunt egale între ele. Măsurând curenţii la intrarea liniei de comunicaţie pot fi restabilite coordonatele proiective ale punctului şi pot fi calculate valorile semnalelor informaţionale [2].

Dezavantajul procedeului constă în complexitatea algoritmului de calcul, ceea ce duce la o realizare costisitoare şi complexă. Complexitatea algoritmului este legată de faptul că pentru testarea liniei se utilizează patru combinaţii ale rezistoarelor de testare. Relaţiile de calcul sunt complexe din cauza unui număr mare de valori, ce intră în componenţa acestor relaţii.

Problema, pe care o rezolvă invenţia, constă în simplificarea procedeului.

Procedeul, conform invenţiei, înlătură dezavantajul menţionat mai sus prin aceea că include aplicarea la ieşirea liniei de curent continuu a două seturi de semnale de testare, aplicarea concomitentă la ieşirea liniei a două semnale informaţionale, totodată în calitate de semnale de testare şi informaţionale se utilizează tensiunea surselor de tensiune din două seturi, formate fiecare din câte două surse de tensiune: o sursă cu valoarea minimă a tensiunii egală cu şi o sursă cu valoarea maximă a tensiunii egală cu respectiv, din primul şi al doilea seturi, formarea semnalelor de măsurare , transmiterea semnalelor de măsurare obţinute şi a tensiunilor surselor de tensiune de testare la blocurile de calcul al semnalelor informaţionale, calculul semnalelor informaţionale conform semnalelor de măsurare şi semnalelor de testare, care se efectuează prin formulele:

,

aplicarea semnalelor informaţionale obţinute la conductoarele corespunzătoare ale liniei de curent continuu; măsurarea la intrarea în linie a curenţilor ce corespund semnalelor de testare şi informaţionale transmise; calculul semnalelor de măsurare conform valorilor măsurate ale curenţilor , care se efectuează prin următoarele formule:

unde

Corespunderea valorilor tensiunii surselor de tensiune din seturi şi a curenţilor la intrarea liniei de curent continuu se stabileşte conform tabelului:

Valoarea tensiunilor Valoarea curenţilor

Esenţa procedeului constă în faptul că valorile curenţilor la intrarea liniei de curent continuu determină sistemul ortogonal de coordonate, iar tensiunile la ieşire - sistemul de coordonate afin. Componentele tensiunilor (semnalele de testare şi informaţionale) sunt reprezentate pe axa curenţilor în corespundere cu transformarea afină a liniilor drepte. În cazul dat se păstrează invariantele în formă de relaţii simple a trei puncte pe aceste linii drepte. Aceste invariante sunt acceptate ca semnale transmise. După valorile curenţilor, măsurate la intrare, se calculează valoarea semnalelor transmise.

Invenţia se explică prin desenele din fig. 1-3, care reprezintă:

- fig. 1, schema funcţională a dispozitivului pentru realizarea procedeului;

- fig. 2, schema echivalentă a liniei de comunicaţie în formă de hexapol de rezistenţă;

- fig. 3, sisteme de coordonate la intrarea şi ieşirea hexapolului.

Dispozitivul din fig. 1 conţine o sursă de alimentare 1 şi traductoare de curent 2, 3, conectate la intrarea liniei de curent continuu cu trei conductoare 4, formând un receptor al semnalelor de măsurare V1, V2. La linia 4 mai sunt conectate dispozitive adăugătoare 5, 6, 7 şi emiţătorul 8 al semnalelor de măsurare V1, V2. Emiţătorul 8 conţine două comutatoare 9, 10, intrările dirijate ale cărora sunt conectate la un generator de impulsuri 11 multicanal.

Comutatoarele 9, 10 cu ieşirile contactelor de comutare unite sunt conectate la conductoarele respective ale liniei de curent continuu 4, intrările contactelor de comutare (bornele 9-1, 9-2, 9-3 şi bornele 10-1, 10-2, 10-3) fiind conectate la seturile respective ale tensiunilor de referinţă sau de testare. Bornele 9-1, 9-3 şi 10-1, 10-2 sunt conectate, respectiv, la sursele de tensiune de testare 12, 13, iar bornele 9-2 şi 10-3 sunt conectate, respectiv, la sursele de tensiune de testare 14, 15. Intrările contactelor de comutare 9-4, 10-4 sunt conectate, respectiv, la blocurile de calcul al semnalelor informaţionale 16, 17.

Blocurile de calcul al semnalelor informaţionale 16, 17 sunt conectate cu intrările la sursele respective de tensiune de testare 12, 14, 13, 15 şi la ieşirile convertizoarelor proporţionale „rezistenţă-tensiune” 18, 19. Convertizoarele 18, 19 conţin, de exemplu, o sursă de curent 20 şi un repetor de tensiune 21. Rezistorul 22 cu rezistenţa măsurată (şi în mod analogic rezistorul 23) sunt conectate la sursa de curent 20 şi la intrarea repetorului de tensiune 21. Ieşirile repetoarelor de tensiune respective formează ieşirile convertizoarelor 18, 19. Ieşirile traductoarelor 2, 3 ale curenţilor de intrare sunt conectate la blocul de calcul 24.

Luând în consideraţie rezistenţa finală a conductoarelor, rezistenţa de scurgere între conductoare şi dispozitivele adăugătoare 5, 6, 7, linia de curent continuu 4 reprezintă un hexapol echivalent de rezistenţă (model de calcul) (vezi fig. 2).

Procedeul se efectuează în felul următor

De la sursa de alimentare 1 prin traductoarele de curent 2, 3 se aplică tensiunea de alimentare la linia de curent continuu 4. Rezistenţele dispozitivelor 5, 6, 7, împreună cu parametrii proprii ai liniei de curent continuu 4, determină parametrii hexapolului echivalent (vezi fig. 2). În particular, valoarea conductanţei YKL determină nivelul de interacţiune a semnalelor transmise. Impulsurile de dirijare de la generatorul de impulsuri 11 se aplică la intrările dirijate ale comutatoarelor 9, 10 ale emiţătorului 8.

Mai întâi se realizează etapa de testare a liniei. Perechile de contacte de comutare (9-1, 10-1), (9-2, 10-2), (9-3, 10-3) ale comutatoarelor 9, 10 conectează pe rând sursele de tensiune la conductoarele liniei de curent continuu 4. La închiderea contactelor (9-1, 10-1) tensiunea de testare a surselor 12, 13 este egală cu valorile minime . În caz particular, aceste valori sunt egale cu zero. La închiderea contactului 9-2, se conectează sursa de tensiune de testare 14 cu valoarea maximă , iar pentru contactul 10-2, tensiunea de testare este egală cu . La închiderea contactului 10-3, se conectează sursa de tensiune de testare 15 cu valoarea maximă , iar pentru contactul 9-3, tensiunea de testare este egală cu .

Urmează etapa de transmitere simultană a semnalelor informaţionale. Valorile curente R1, R2 ale rezistenţelor măsurate 22, 23 se transformă de către convertizoarele proporţionale „rezistenţă-tensiune” 18, 19 în valorile respective ale tensiunilor V1, V2 ale semnalelor de măsurare. Deoarece rezistorul 22 (şi în mod similar rezistorul 23) este conectat direct la sursa de curent 20, tensiunea pe acesta este proporţională valorii rezistenţei acestuia. La rândul său, repetorul de tensiune 21 amplifică această tensiune după curent.

Tensiunile obţinute V1, V2 şi tensiunile surselor de tensiune de testare sunt aplicate, respectiv, la intrările blocurilor de calcul al semnalelor informaţionale 16, 17. De la ieşirile blocurilor de calcul 16, 17, semnalele informaţionale U1, U2 prin contactele (9-4, 10-4) se aplică la conductoarele respective ale liniei de curent continuu 4.

Aşadar, la ieşirea liniei de curent continuu 4 se obţine un set de patru perechi de valori de tensiuni. Acestor perechi de tensiuni le corespunde un set din patru perechi de valori ale curenţilor, măsurate cu traductoarele de curent 2, 3 la intrarea liniei de curent continuu 4. Valoarea curenţilor este memorizată de blocul de calcul 24. Marcările curenţilor şi tensiunilor sunt indicate în tabel.

Perechile de contacte ale comutatoarelor Valoarea tensiunii Curenţii la intrare Comutatorul 9 Comutatorul 10 Traductorul 2 Traductorul 3 1 2 3 4

În fig. 3 este reprezentată interpretarea geometrică a seturilor de tensiuni şi curenţi obţinute. Curenţii formează sistemul de coordonate carteziene sau rectangular (I30II4), iar tensiunile formează sistemul de coordonate afin sau oblice (U10UU2).

Punctul 0U este originea axelor de coordonate al sistemului afin de coordonate, coordonatele lui corespund parametrilor regimului contactelor 1 închise din tabel. Punctul (OC, OC) corespunde parametrilor regimului perechilor de contacte 2, 3 închise din tabel. Punctul M1 corespunde semnalelor informaţionale cu valorile curente . Cum se observă din fig. 3, proiecţiile punctelor (OC, OC), M1 pe axele tensiunilor U1, U2 sunt efectuate prin linii paralele acestor axe. Indicele „1” în marcarea valorilor curente ale tensiunilor se utilizează pentru deosebirea marcării axelor de coordonate U1, U2.

La rândul său, punctele axei U1 (componentele ) sunt reprezentate pe axa curentului I3 (componentele ) prin linii paralele între ele. Aşa tip de proiectare prin linii paralele corespunde conversiei afine, care păstrează invariantă aşa-numita relaţie simplă a trei puncte pe liniile date:

, (1) (2)

Punctele se numesc de bază, iar punctul şi punctul - de divizare.

În mod similar, punctele axei U2 (componentele ) sunt reprezentate pe axa curentului I4 (componentele ) prin linii paralele între ele. Atunci raportul simplu are următoarea formă:

, (3) . (4)

De aceea, cunoscând valoarea componentei curenţilor informaţionali , valorile de testare sau de referinţă , pot fi determinate valorile iniţiale ale , care şi vor fi valorile măsurate.

Ulterior este necesar de a calcula componentele curenţilor prin curenţii măsuraţi direct ca coordonate carteziene ale punctului M1.

Din fig. 3 se vede că punctul este punctul de intersecţie a axei U1 cu linia dreaptă paralelă axei U2, care trece prin punctul M1. În mod similar, punctul este punctul de intersecţie a axei U2 cu linia dreaptă paralelă axei U1, care trece prin punctul M1.

Vom determina ecuaţia axelor U1, U2. Axa U1 trece prin două puncte de testare şi 0U cu coordonatele cunoscute. Ecuaţia acestei axe este prezentată prin raportul (3):

unde sunt coordonatele punctului curent. Pentru comoditate, vom desemna aceste coordonate ca componentele căutate ale curenţilor . Această expresie se prezintă prin ecuaţia unei linii drepte într-un mod mai clar:

(5)unde (6)

În mod similar se prezintă ecuaţia axei U2, înlocuind indicii în (5), (6):

(7)unde (8)

Ecuaţia liniei drepte, care trece prin punctul M paralel axei U1, are forma:

(9)

În mod similar, ecuaţia liniei drepte, care trece prin punctul M paralel axei U2:

(10)

Soluţia sistemului de ecuaţii (5), (10) reprezintă valoarea căutată:

(11)

În mod similar, soluţia sistemului de ecuaţii (7), (9) reprezintă:

(12)

În blocurile de calcul al semnalelor informaţionale 16, 17 se calculează valorile semnalelor informaţionale U1, U2 conform relaţiilor (1), (3) pentru valorile curente ale semnalelor măsurate V1, V2:

(13) (14)

Blocul de calcul 24 execută calculul:

- parametrilor k1, b1 conform (6),

- parametrilor k2, b2 conform (8),

- componentelor curenţilor conform (11), (12),

- semnalelor măsurate conform (2), (4).

Aşadar, pot fi restabilite două semnale doar conform curenţilor măsuraţi la intrarea liniei. Avantajele suplimentare ale procedeului constau în faptul că erorile măsurărilor componentelor curenţilor de intrare (eroarea aparatajului de măsurare şi acţiunea perturbaţiilor) se reduc reciproc în expresiile de calcul. De aceea pot fi utilizate şi aparate necalibrate, însă cu numărul necesar de cifre semnificative.

1. RU 2250566 C2 2005.04.20

2. MD 543 Y 2012.08.31

Claims (1)

1. Procedeu de transmitere a semnalelor de măsurare prin linia de curent continuu cu trei conductoare, care include aplicarea la ieşirea liniei de curent continuu a două seturi de semnale de testare; aplicarea concomitentă la ieşirea liniei a două semnale informaţionale, totodată în calitate de semnale de testare şi informaţionale se utilizează tensiunea surselor de tensiune din două seturi, formate fiecare din câte două surse de tensiune: o sursă cu valoarea minimă a tensiunii egală cu şi o sursă cu valoarea maximă a tensiunii egală cu respectiv, din primul şi al doilea seturi; formarea semnalelor de măsurare ; transmiterea semnalelor de măsurare obţinute şi a tensiunilor surselor de tensiune de testare la blocurile de calcul al semnalelor informaţionale; calculul semnalelor informaţionale conform semnalelor de măsurare şi semnalelor de testare, care se efectuează prin formulele: ; aplicarea semnalelor informaţionale obţinute la conductoarele corespunzătoare ale liniei de curent continuu; măsurarea la intrarea în linie a curenţilor ce corespund semnalelor de testare şi informaţionale transmise; calculul semnalelor de măsurare conform valorilor măsurate ale curenţilor , care se efectuează prin următoarele formule:

   unde

   iar corespunderea valorilor tensiunii surselor de tensiune din seturi şi a curenţilor la intrarea liniei de curent continuu se stabileşte conform tabelului:

   Valoarea tensiunilor Valoarea curenţilor