MXPA06001955A

MXPA06001955A - Sistema para muestro sincronico y sincronizacion de la hora del dia usando una senal codificada de tiempo.

Info

Publication number: MXPA06001955A
Application number: MXPA06001955A
Authority: MX
Inventors: David E Whitehead; Gregory C Zweigle; David J Casebolt
Original assignee: Schweitzer Engineering Lab
Priority date: 2003-08-20
Filing date: 2004-08-19
Publication date: 2007-04-20
Also published as: WO2005020528A1; US7272201B2; CA2536310C; US20050041767A1; AU2004302554B2; AU2004302554A1; RU2006105009A; BRPI0413641A; EP1665695A1; CA2536310A1; CN1894915A

Abstract

El sistema para muestreo sincronico usa una senal codificada de tiempo, tal como una senal IRIG-B. La senal IRIG-B se aplica a un detector de borde, que produce impulsos basados en los bordes de la senal codificada de tiempo. Estas senales se aplican a un montaje de circuito con enganche de fase que esta arreglado para producir una senal de sincronizacion de muestreo de salida que se engancha a las transiciones en la senal codificada de tiempo, que proporciona una senal sincronica de control para el muestro de datos de las senales de entrada a una pluralidad de instrumentos electronicos, ademas del uso de una senal IRIG-B como sincronizacion del reloj de la hora del dia para la pluralidad de instrumentos.

Description

SISTEMA PARA MUESTREO SINCRÓNICO Y SINCRONIZACIÓN DE LA HORA DEL DÍA USANDO UNA SEÑAL CODIFICADA DE TIEMPO Campo de la Invención Esta invención se refiere en general a instrumentos electrónicos que muestrean señales analógicas de entrada para producir señales digitales correspondientes, y de manera más particular se refiere a la sincronización de la función de muestreo en una pluralidad de estos instrumentos.

Antecedentes de la Invención Varios instrumentos electrónicos, incluyendo por ejemplo, relevadores protectores para sistemas de energía y medidores de electricidad, muestrean señales analógicas de entrada por medio de un convertidor de analógico a digital para producir señales digitales que entonces se procesan para producir información específica a partir de las señales de entrada que se relacionan a la función del instrumento. Se toma acción apropiada, con relación al instrumento, conforme se necesite, en respuesta a esa información. Por ejemplo, en un revelador protector, si la información de las señales de entrada indica una falla en la línea de energía, el instrumento puede detonar el interruptor de corriente para esa porción de la línea.

En ciertos arreglos de sistema/situaciones, es importante que el muestreo de las señales analógicas de entrada se haga de forma simultánea por múltiples instrumentos, nuevamente por ejemplo, el muestreo simultáneo del voltaje de la línea y las señales de corriente de entrada en una pluralidad de relevadores protectores . Esto presenta un reto cuado los instrumentos no se localizan todos en la proximidad física cercana. Se conocen, sin embargo, diversas situaciones que se relacionan al muestreo sincrónico de entradas a múltiples instrumentos electrónicos. Uno de estos sistemas usa un impulso de tiempo de repetición, derivado del sistema de posicionamiento global . Muchos de los instrumentos electrónicos que utilizan funciones de muestreo tienen también un reloj de la hora del día y un calendario que el instrumento usa para marcar con el tiempo los reportes particulares u otra información que el instrumento genera. Un ejemplo de este reporte es un reporte oscilográfico de un relevador protector del sistema de energía; otro ejemplo es un reporte de ingresos de un medidor de electricidad. Es importante que los relojes de la hora del día en los múltiples dispositivos se sincronicen todos para reportar la misma hora, en el mismo instante, en el tiempo. Muchos dispositivos actuales usan señal codificada de la hora del día, tal como una señal de IRIG-B para sincronizar sus relojes internos de la hora del día. Como se configuran actualmente, la mayoría de estos instrumentos usa dos señales de control para lograr sincronización deseada, una fuente de control que es un impulso periódico por el cual cada dispositivo sincroniza su muestreo de señales de entrada que se van a medir, y la otra que es una señal de la hora del día, codificada, no periódica a la cual el dispositivo sincroniza su reloj de la hora del día. En tanto que el uso de dos señales de control separadas ha probado ser realizable, es deseable tener una señal de control individual para sincronizar tanto el muestreo de datos (u otra acción periódica) como el reloj de la hora del día en los instrumentos electrónicos.

Breve descripción de la Invención Por consiguiente, la presente invención es un sistema para el muestreo sincrónico de entradas de señales analógicas para una pluralidad de instrumentos electrónicos, que usan una señal de tiempo codificada, que comprende: una señal de tiempo, codificada, externamente generada, proporcionada a la pluralidad de instrumentos electrónicos adecuados para asegurar la sincronización exacta del reloj de la hora del día para los instrumentos electrónicos; un detector de borde sensible a la señal de tiempo codificada para producir una serie de impulsos en base a los bordes de la señal de tiempo codificada; y un montaje de circuito enganchado en fase que produce una señal de sincronización de muestreo de salida que se engancha en fase a los impulsos en la salida del detector de borde, tal que la señal de sincronización de muestreo de salida se presenta al comienzo de cada período de tiempo predeterminado con sucesivas señales de sincronización que se separan uniformemente en el intervalo entre el comienzo de cada tiempo predeterminado sucesivo, para sincronización del muestreo de datos en la pluralidad de instrumentos.

Breve Descripción de las Figuras Las Figuras 1A-1C muestran la codificación de una señal de tiempo de IRIG-B. La Figura 2 es un diagrama que muestra un cuadro se señal de IRIG-B completo que representa un segundo de la hora del día. La Figura 3 es un diagrama de bloques que muestra el sistema de la presente invención usando una señal de tiempo codificada para producir una señal de sincronización de muestreo . La Figura 4 es un diagrama de bloques que es una alternativa al sistema de la Figura 3.

Mejor Modo para llevar a Cabo la Invención En la presente invención, una señal codificada de la hora del día, tal como una señal de IRIG-B, que actualmente se usa para sincronizar los relojes de la hora del día en una pluralidad de instrumentos electrónicos, también se usa para producir señales de sincronización de muestreo para la misma pluralidad de instrumentos, en lugar de tener dos señales de sincronización separadas, una para el muestreo y la otra para la hora del día. Aunque la modalidad descrita se refiere al muestreo de señales, se debe entender que la señal codificada de la hora del día se puede usar para sincronización de otras operaciones de los instrumentos, incluyendo por ejemplo sincronización de varios procedimientos de prueba y procedimientos de comunicación, entre otros. En la modalidad descrita del presente sistema, la señal codificada de la hora del día es una IRIG-B (norma 200-89 IRIG de la Armada de los Estados Unidos) . Sin embargo, se debe entender que la presente invención no se limita a una señal de IRIG-B más bien, se puede usar cualquier señal de tiempo codificada que se pueda usar para sincronizar relojes de hora en una pluralidad de instrumentos electrónicos para producir también una señal sincrónica de muestreo de datos. Una señal de tiempo de IRIG-B convencional, que usa modulación de ancho de impulso para codificar información con respecto a la hora del día se muestra en las Figuras 1A-1C. En un bit de 10 milisegundos, se codifica un dígito binario codificado como un cero (ancho de impulso de 2 milisegundos) mostrado en 12 o un uno (ancho de impulso de 5 milisegundos) mostrado en 14. Cada cuadro completo de IRIG-B (un cuadro individual se muestra en la Figura 2) representa un segundo en el tiempo. Se proporcionan cuadros separados para cada segundo sucesivo. Cada cuadro de IRIG-B se separa por dos bits "P" sucesivos del siguiente cuadro sucesivo, cada bit "P" que tiene un impulso de 8 milisegundos (mostrado en 16) del bit de 10 milisegundos. La Figura 2 muestra como se transmite la señal de IRIG, como una serie de unos y ceros como se expone anteriormente, proporcionando una indicación de segundos, minutos, horas días (0-99) y cientos de días (0-3) . La información de IRIG-B se transmite de forma simultánea a una pluralidad de instrumentos (por ejemplo, una pluralidad de relevadores protectores para un sistema de energía) que operan en sincronización. La señal de IRIG-B ajusta el reloj de la hora del día en cada uno de los dispositivos de modo que la hora del día es la misma en cada uno de la pluralidad de dispositivos en un sistema particular. En la Figura 2, la transmisión completa de IRIG-B que identifica un segundo particular en un año se muestra en 17. La codificación para segundos se designa en 18, minutos en 22, horas en 26, 0-99 días en 30, y cientos de días en 32. El segundo particular identificado es el 35-ésimo segundo, del 12-ésimo minuto, de la 17-ésima hora, del 209-ésimo día. Un campo ,?R" 34 que comprende dos bits "P" sucesivos, separa los cuadros sucesivos. En la presente invención, la señal de tiempo codificada de IRIG-B u otra señal de tiempo codificada, también se usa para su sincronización convencional del reloj de la hora del día de una pluralidad de dispositivos. Sin embargo, también se usa para producir un muestreo de datos (u otra función) de la señal de sincronización para los mismos dispositivos. Con referencia a la Figura 3, la señal codificada en tiempo de IRIG-B se aplica primero a un detector 40 de borde convencional. El detector 40 de borde producirá un impulso si se detecta un borde (aumento o caída) de la señal de IRIG-B. Con referencia nuevamente a la Figura 1, el tiempo entre los bordes sucesivos de la señal de IRIG-B puede ser 2, 5 u 8 milisegundos, en base a un bit de 8 milisegundos. De esta manera, la salida del detector 40 de borde será una serie de impulsos, separados por 2,5 u 8 milisegundos. Cada borde será un múltiplo de 1 kHz lejos del último borde, la salida del detector 40 de borde se aplica a un circuito 42 enganchado en fase que se arregla para producir una señal de salida de la frecuencia seleccionada, 8 kHz en la modalidad mostrada, enganchada en fase a los impulsos del detector de borde. Puesto que las transmisiones de la señal de salida del circuito enganchado en fase se presentan de forma simultánea con transiciones en la entrada de la señal de IRIG-B, se presenta una señal de sincronización de muestreo de datos de forma precisa al comienzo de cada segundo, como se define por la señal de entrada de IRIG-B, en particular, el borde de aumento del segundo bit "P" en el campo "R" 32. La señal de salida de 8 kHz en la línea 47 es la señal de sincronización de muestreo de datos para la pluralidad de dispositivos sincronizados. El circuito 42 enganchado en fase incluye un detector 43 de de fase que es sensible a la salida del detector 40 de borde y un circuito de retroalimentación para la salida del circuito enganchado en fase para determinar si hay alguna diferencia de fase entre las dos señales. Si no hay diferencia de fase, entonces las dos señales están exactamente en fase, y es cero la salida del detector de fase. Si hay una diferencia, entonces la salida del detector de fase es algún número representativo de la diferencia de fase. Esa salida se suministra a un filtro 44, el propósito del cual es reducir las fluctuaciones en la señal del detector de fase. En la modalidad mostrada, esto es una división por 32 circuitos. Por ejemplo, si una cuenta de 100 se proporciona en la entrada al filtro 44, se proporciona una cuenta de tres en la salida. La salida de filtro controla un contador numéricamente controlado (NCO) 46, que se diseña para producir una señal de salida (línea 47) de la frecuencia seleccionada, es decir 8 kHz en esta modalidad particular. Sin embrago, pueden ser otros múltiples integrales de 1 kHz, incluyendo 1 kHz, 2 kHz, 3 kHz, etc. El NCO en la operación cuenta nominalmente a la frecuencia de salida, que en la modalidad mostrada es 8 kHz. La cuenta se ajusta por la salida del filtro (+/-) ; el ajuste permite que el sistema enganche la señal entrante. La salida del contador 46 se aplica al circuito 50 de retroalimentación para el circuito enganchado en fase. El circuito 50 de retroalimentación convierte la señal de 8 kHz a una señal de 1 kHz, que entonces se aplica al detector 42 de fase para comparación con la señal del detector de fase. La Figura 4 muestra otra modalidad, en una forma simplificada, en la cual el detector 60 de fase responde sólo a los bordes positivos (de aumento) de la entrada de señal de tiempo codificada de IRIG-B, que significa un impulso cada 10 milisegundos, es decir, una señal de 100 Hz. El circuito 62 enganchado en fase en la Figura 4 se diseña para enganchar una señal de entrada periódica de 100 Hz y para producir una señal de sincronización de muestreo de datos de salida. En tanto que el circuito 62 enganchado en fase se diseña para producir una señal de salida con una frecuencia de un múltiplo integral de 100 Hz, la salida serán señales de sincronización de muestreo de datos precisamente al comienzo de cada segundo y uniformemente separadas entre cada segundo sucesivo a una frecuencia seleccionada que es un múltiplo de 100 Hz, es decir, 100 Hz, 200 Hz, 300 Hz, etc. De esta manera, una señal de control individual a una pluralidad de dispositivos que se van a sincronizar en la operación dará por resultado la sincronización de los relojes de la hora del día y la sincronización del muestreo de datos para la pluralidad de instrumentos. Nuevamente, en tanto que en la modalidad mostrada se usa una señal codificada de la hora del día de IRIG-B, se pueden usar otras señales codificadas de tiempo no periódicas para la sincronización del sistema de muestreo de datos, es decir, la invención no se limita a una señal de IRIG-B. Además, la invención no se limita a la adquisición de datos, es decir, muestreo de datos. Se puede usar para otras funciones de sincronización también. También se debe entender que la señal de tiempo IRIG-B u otra señal de tiempo, proporcionada a un relevador individual o dispositivo similar, tal como un medidor, se puede usar para proporcionar señales de muestreo muy exactas para ese dispositivo además de proporcionar información de la hora del día para reportes, etc. En este arreglo, el relevador incluye un circuito enganchado en fase que proporciona una señal de salida a una frecuencia seleccionada específica, por ejemplo, 8 kHZ . En la operación, el sistema de adquisición de datos para' el relevador o medidor se enganchara en fase a la IRIG-B u otra fuente de tiempo. Si no hay señal de IRIG-B disponible, o si no se requiere una lata exactitud (un ejemplo de los requerimientos de alta exactitud es cuando se usan sincofasores en el dispositivo) , entonces se puede usar el sistema de muestreo integral en el equipo. Aunque se ha descrito para propósitos de ilustración una modalidad preferida de la invención, se debe entender que se pueden hacer varios cambios, modificaciones y sustituciones en la modalidad sin apartarse del espíritu de la invención que se define por las reivindicaciones que siguen.

Claims

REIVINDICACIONES 1. Sistema para muestreo sincrónico de entradas de señales analógicas para una pluralidad de instrumentos electrónicos, que usan una señal de tiempo codificada, que comprende: una señal de tiempo, codificada, externamente generada, proporcionada a la pluralidad de instrumentos electrónicos adecuada para asegurar sincronización exacta del reloj de la hora del día para los instrumentos electrónicos, en donde la señal de tiempo cubre un período de tiempo predeterminado; un detector de borde sensible a la señal de tiempo codificada para producir una serie de impulsos en base a los bordes de la señal de tiempo codificada; y un montaje de circuito enganchado en fase que produce una señal de sincronización de muestreo de salida que se engancha en fase a los impulsos en la salida del detector de borde, tal que la señal de sincronización de muestreo de salida se presenta al comienzo de cada período de tiempo predeterminado con señales de sincronización sucesivas que se separan uniformemente en el intervalo entre el comienzo de cada tiempo predeterminado sucesivo, para sincronización del muestreo de datos en la pluralidad de instrumentos .
2. Sistema según la reivindicación 1, en donde la señal de tiempo es una señal de tiempo de IRIG-B.
3. Sistema según la reivindicación 1, en donde el circuito enganchado en fase se engancha a 1 kHz y la señal de sincronización de muestreo de salida es un múltiplo integral de 1 kHz .
4. Sistema según la reivindicación 1, en donde el período de tiempo predeterminado es un segundo.
5. Sistema según la reivindicación 1, en donde el detector de borde detecta sólo bordes de aumento de la señal de tiempo codificada y produce una salida en base a la misma.
6. Sistema según la reivindicación 1, en donde el detector de borde detecta bordes tanto de aumento como de caída de la señal de tiempo codificada y produce una salida en base a la misma.
7. Sistema según la reivindicación 1, en donde la señal de tiempo codificada incluye un bit que identifica el comienzo de cada cuadro de la señal de tiempo codificada.
8. Sistema según la reivindicación 1, en donde el montaje de circuito enganchado en fase incluye un detector de fase, un filtro sensible a la salida del detector de fase y un contador sensible a la salida del filtro para producir los impulsos de sincronización de muestreo de salida, y en donde el montaje del circuito enganchado en fase incluye además un circuito de retroalimentación sensible a la señal de salida del contador para retroalimentar la señal de salida al detector de fase, que produce una señal de salida por la cual se ajusta el contador para enganchar la señal de sincronización de muestreo a la señal de tiempo codificada.
9. Sistema para control sincrónico de una operación seleccionada de una pluralidad de instrumentos electrónicos, usando una señal de tiempo codificada, que comprende: una señal de tiempo codificada externamente generada proporcionada a la pluralidad de instrumentos electrónicos, adecuada para asegurar la sincronización exacta del reloj de la hora del día para los instrumentos electrónicos, en donde la señal de tiempo cubre un período de tiempo predeterminado; un detector de borde sensible a la señal de tiempo codificada para producir una serie de impulsos en base a los bordes de la señal de tiempo codificada; y un montaje que produce una señal de sincronización de salida para una operación seleccionada de la pluralidad de instrumentos electrónicos, enganchada a la salida del detector de borde, tal que la señal de sincronización de muestreo de salida se presenta al comienzo de cada período de tiempo predeterminado con señales de sincronización sucesivas que se separan uniformemente en el intervalo entre el comienzo de cada tiempo predeterminado sucesivo, para sincronización de la función en la pluralidad de instrumentos .
10. Sistema según la reivindicación 9, en donde la señal de tiempo es una señal de tiempo de IRIG-B.
11. Sistema según la reivindicación 9, en donde el montaje es un circuito enganchado en fase.
12. Sistema para muestrear entrada de señales analógicas para un instrumento electrónico, usando una señal de tiempo codificada, que comprende: una señal de tiempo codificada externamente generada proporcionada al instrumento electrónico, adecuada para asegurar la información exacta del reloj de la hora del día para el instrumento electrónico, en donde la señal de tiempo cubre un período de tiempo predeterminado; un detector de borde sensible a la señal de tiempo codificada para producir una serie de impulsos en base a los bordes de la señal de tiempo codificada; y un montaje de circuito enganchado en fase que produce una señal de muestreo de salida que se engancha en fase a la salida del detector de borde, tal que la señal de muestreo de salida se presenta al comienzo de cada período de tiempo predeterminado con señales de muestreo sucesivas que se separan uniformemente en el intervalo entre el comienzo de cada tiempo predeterminado sucesivo, para muestreo de datos por el instrumento.
13. Sistema según la reivindicación 12, en donde la señal de tiempo es una señal de tiempo de IRIG-B.