PL150618B1

PL150618B1 - Układ pseudoseparacji galwanicznej elektrycznych sygnałów analogowych

Info

Publication number: PL150618B1
Application number: PL26027986A
Authority: PL
Priority date: 1986-06-25
Filing date: 1986-06-25
Publication date: 1990-06-30

Description

OPIS PATENTOWY

150 618

RZECZPOSPOLITA

POLSKA

Patent dodatkowy do patentu nrZgłoszono: ⁸⁶ θ⁶ 25 /P. 260279/

Pierwszeństwo 1J , -du Patentowego Γ: Si ' β| Leiawi

Int. α.’ H03H 11/38 H04B 3/20

URZĄD

PATENTOWY

RP

Zgłoszenie ogłoszono: 8θ 03 17

Opis patentowy opublikowano: 1990 10 31

Twórcy wynalazku: Zbigniew Pietrusiński, Jacek Korytkowski, Tadeusz Goszczyński

Uprawniony z patentu: Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów Mera-Piap*, Warszawa /Polska/

UKŁAD PSEUDOSEPARACJI GALWANICZNEJ ELEKTRYCZNYCH SYGNAŁÓW ANALOGOWYCH

Przedmiotem wynalazku jest układ pseudoseparacji galwanicznej elektrycznych sygnałów analogowych, mający co najmniej jeden tor wejściowy i co najmniej jeden tor wyjściowy.

W wielu urządzeniach przemysłowych stawia się wymagania odnośnie separacji galwanicznej wejściowych i wyjściowych sygnałów analogowych pomiędzy sobą i od części centralnej, w której odbywa się przetwarzanie sygnałów zgodnie z zadanymi algorytmami pracy urządzenia. Wymagania te są szczególnie istotne dla urządzeń, w których częśc centralna zrealizowana jest w oparciu o technikę mikroprocesorową. Stosowane są do tego celu przeważnie układy separacji zrealizowane w oparciu o przetwarzanie sygnału ciągłego na sygnał zmienny i układy z zastosowaniem separacji transformatorowej lub optoelektronicznej. Wadami tego rodzaju urządzeń jest duża komplikacja układowa i związana z tym zawodność, wysoki koszt, a także niezbyt duża dokładność układów.

Zgodnie z wynalazkiem układ pseudoseparacji, charakteryzuje się tym, że jego tor wejściowy zawiera wzmacniacz różnicowy mający włączone na wejściach rezystory, dołączone do punktu odniesienia sygnałów części centralnej, oraz rezystory o rezystancji wielokrotnie większej niż rezystancja rezystorów dołączonych do punktu odniesienia sygnałów części centralnej, na które wprowadzony jest symetrycznie, dwuprzewodowo wejściowy analogowy sygnał elektryczny, a tor wyjściowy zawiera wzmacniacz różnicowy mający włączone na wejściach rezystory dołączone do punktu odniesienia sygnałów torów wyjściowych oraz rezystory o rezystancji wielokrotnie większej niż rezystancja poprzednich rezystorów dołączone do źródeł sygnałów wyjściowych części centralnej oraz do punktów odniesienia tych sygnałów, przy czym wyjściowy wzmacniacz różnicowy oraz połączony z nim układ formowania sygnałów wyjściowych zasilane są ze źródła zasilania odseparowanego galwanicznie od źródła zasilania części centralnej i torów wejściowych. 150 618

150 618

Rezystancje na wejściach dodatnich i ujemnych wzmacniaczy różnicowych, w torach wejściowych i torach wyjściowych, są symetryzowane tak, aby uzyskaó maksymalne zmniejszenie wpływu napięć występujących pomiędzy torami a częścią centralną na wartość sygnałów wyjściowych w tych torach.

W torze wejściowym do wyjścia wzmacniacza różnicowego dołączony jest układ formowania i filtracji sygnału, który zawiera wzmacniacz różnicowy, którego wejście dodatnie połączone jest za pośrednictwem rezystorów z wyjściem pierwszego wzmacniacza różnicowego, a wejście ujemne dołączone jest do rezystora sprzężenia zwrotnego. Do jednego z wejść wzmacniacza różnicowego układu formowania i filtracji dołączony jest, za pośrednictwem zwory, rezystor polaryzacji połączony z napięciem polaryzacji. Pomiędzy rezystory łączące wzmacniacze różnicowe w torze wejściowym a punkt odniesienia sygnałów włączony jest kondensator filtrujący, a drugi kondensator filtrujący włączony jest pomiędzy wejście dodatnie drugiego wzmacniacza różnicowego a punkt odniesienia sygnałów.

Układ według wynalazku spełnia główne zadania układów separacji galwanicznej, a w szczególności zapewnia stosunkowo dużą wartość rezystancji pomiędzy wzajemnie od siebie separowanymi obwodami i odznacza się dobrą tłumiennością sygnałów zakłócających występujących pomiędzy separowanymi obwodami. Oprócz tego układ ten umożliwia dobrą filtrację składowej zmiennej zawartej w sygnałach wejściowych i pozwala na łatwe dostosowanie do różnych wartości zakresu pomiarowego tych sygnałów.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia ogólny schemat urządzenia, a fig. 2 - schemat układu toru wejściowego.

Układ według wynalazku składa się z torów wejściowych 1 i torów wyjściowych 3 współpracujących z częścią centralną 2. Zasilanie układu odbywa się za pomocą zasilaczy 4 i 5» przy czym zasilacz 4 służy do zasilania torów wejściowych 1 i części centralnej 2, a zasilacz 5 do zasilania torów wyjściowych 3. Tory wejściowe 1 są separowane pomiędzy sobą i odseparowane są od pozostałej części układu, natomiast tory wyjściowe 3 odseparowane są od części centralnej 2 układu, lecz mają wspólny punkt odniesienia dla sygnałów wyjściowych. Analogowe sygnały wejściowe WE1,...,WEN wprowadzane są symetrycznie na wejścia wzmacniaczy różnicowych poprzez wysokoomowe rezystory 10. Rezystory 9 o znacznie niższej wartości rezystancji służą do dzielnikowania sygnału na wejściach wzmacniaczy 6. Dzięki temu nawet duża różnica potencjałów pomiędzy obwodami sygnałów wejściowych WE1,...,WEN a punktami odniesienia 17 torów wejściowych 1 i części centralnej 2 nie powoduje przekroczenia dopuszczalnych napięć pracy wzmacniaczy 6. Rezystory 15 służą do ustalania odpowiedniego współczynnika wzmocnienia w torach wejściowych 1. Dla uzyskania dobrego tłumienia sygnału wspólnego występującego pomiędzy poszczególnymi wejściami a punktem odniesienia 17 sygnałów, rezystoty 9 w każdym torze wejściowym 1 powinny byó tak dobrane, aby zapewnić maksymalną symetrię wejścia dodatniego i ujemnego wzmacniaczy 6, wliczając w to również rezystancję wejściową wzmacniaczy. Sygnały wyjściowe wzmacniaczy 6 odniesione są do punktu odniesienia 17 wspólnego dla torów wejściowych 1 i części centralnej 2 i mogą, po odpowiednim uformowaniu i filtracji w układzie formowania i filtracji 7, byó dalej przetwarzane w części centralnej 2. Rezystory 8 mają charakter rezystorów zakresowych i są stosowane na ogół dla wejściowych sygnałów prądowych.

Na analogicznej zasadzie zrealizowane zostały wyjściowe tory 3. Sygnały wyjściowe UWY1,... ,UWYL wprowadzane są dwuprzewodowo, symetrycznie na wejścia wzmacniaczy różnicowych 11 poprzez rezystory 13 o dużej wartości rezystancji. Rezystory 14 o znacznie mniejszej wartości rezystancji służą do dzielnikowania sygnału na wejściach wzmacniaczy różnicowych 11.

Są one dołączane do wspólnego punktu zasilania torów wyjściowych 3 lub innego ustalonego punktu odniesienia 18 w tych torach. Dzięki dzielnikowaniu sygnałów na rezystorach 13 i 14 nawet duża różnica potencjałów pomiędzy wyjściami analogowymi WY1,...,WYL a punktem odniesienia 17 części centralnej 2 nie powoduje przekroczenia dopuszczalnych napięó pracy wzmacniaczy różnicowych 11. Rezystory 16 służą do ustalenia odpowiedniego współczynnika wzmocnię150 618 nia w torach wyjściowych 3. Dla uzyskania dobrego sygnału zakłócającego występującego pomiędzy wyjściami WY1,...,WYL a punktem odniesienia 17, rezystory 14 w każdym torze wyjściowym 3 powinny byó tak dobrane, aby zapewnić maksymalną symetrię wejścia dodatniego i ujemnego każdego wzmacniacza różnicowego 11, wliczając w to również rezystancję wejściową wzmacniacza. Sygnały wyjściowe wzmacniaczy różnicowych 11 podawane są do bloku formowania 12 sygnałów, który wytwarza sygnały wyjściowe WY1,...,WYL o pożądanym zakresie pomiarowym.

W torze wejściowym 1, pokazanym na fig. 2, układ formowania i filtracji 7 zbudowany jest na wzmacniaczu różnicowym 24, na którego wejście dodatnie podawany jest, poprzez układ podwójnej filtracji zrealizowany na rezystorach 19,21 i kondensatorach 20, 23, sygnał wyjściowy wzmacniacza różnicowego 6. Wzmacniacz 24 ma układ sprzężenia zwrotnego zrealizowany na rezystorze 25. Zwora z lub umożliwia dołączenie do dodatniego lub ujemnego wejścia wzmacniacza 24 rezystora 22, poprzez który wprowadzane jest napięcie polaryzacji Up. Powoduje to przesuwanie wartości sygnału UWE o wartość proporcjonalną do sygnału polaryzacji i jednoczesną zmianę wzmocnienia w torze wejściowym 1 wskutek dzielnikowania sygnału sprzężenia zwrotnego wzmacniacza 24 na rezystorach 15, 22 przy zwartej zworze z, lub dzielnikowania sygnału sprzężenia zwrotnego wzmacniacza 24 na rezystorach 19, 21, 22 jeśli zwarta jest zwora z^ ·

W przypadku, jeśli sygnały wejściowe mają byó przetworzone na sygnał zerowy, to należy używać zwory z, która powinna być zwarta przy sygnałach niezerowych, a rozwarta przy zerowych. W przypadku, gdy sygnały wejściowe mają byó przetwarzane na sygnał niezerowy, to należy używać zwory z^, która powinna byó zwarta przy sygnałach zerowych, a rozwarta przy niezerowych. Układ pseudoseparacji według wynalazku może zawierać tylko tory wejściowe lub tylko tory wyjściowe, względnie też jedne i drugie. Strojenie poszczególnych torów odbywa się przy wprowadzeniu napięcia zakłócającego pomiędzy danym wejściem lub wyjściem analogowym a wspólnym punktem odniesienia 17 części centralnej. Polega ono na takiej symetryzacji wejść wzmacniaczy 6 i 11, przy której uzyskuje się maksymalne zmniejszenie wpływu napięć zakłócających na wartość sygnału wyjściowego w danym torze.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Układ pseudoseparacji galwanicznej elektrycznych sygnałów analogowych mający co najmniej jeden tor wejściowy pseudoseparacji lub co najmniej jeden tor wyjściowy pseudoseparacji, znamienny tym, że tor wejściowy /1/ zawiera wzmacniacz różnicowy /6/ mający włączone na wejściach rezystory /9/ dołączone do punktu odniesienia /17/ sygnałów części centralnej /2/ oraz rezystory /10/ o rezystancji wielokrotnie większej niż rezystancja rezystorów /9/, na które wprowadzony jest symetrycznie, dwuprzewodowo wejściowy analogowy sygnał elektryczny /WE1, ...,WEN/, a tor wyjściowy /3/ zawiera wzmacniacz różnicowy /11/ mający włączone na wejściach rezystory /14/ dołączone do punktu odniesienia /18/ sygnałów torów wyjściowych /3/ oraz rezystory /13/ o rezystancji wielokrotnie większej niż rezystancja rezystorów /14/ dołączone do źródeł sygnałów wyjściowych /UWY1,...,UWYN/ części centralnej /2/ oraz do punktów odniesienia tych sygnałów /17/, przy czym wyjściowy wzmacniacz różnicowy /11/ oraz połączony z nim układ formowania /12/ sygnałów wyjściowych zasilane są ze źródła zasilania /5/ odseparowanego galwanicznie od źródła zasilania /4/ części centralnej /2/ i torów wejściowych IM.

2. Układ według zastrzeż. 1, znamienny tym, że rezystancje na wejściach dodatnich i ujemnych wzmacniaczy różnicowych /6/ w torach wejściowych /1/ i wzmacniaczy różnicowych /11/ w torach wyjściowych /3/ są symetryzowane tak, aby uzyskać maksymalne zmniejszenie wpływu napięć występujących pomiędzy torami /1 i 3/ a częścią centralną /2/ na wartość sygnałów wyjściowych w tych torach.

3. Układ według zastrzeż. 1, znamienny tym, że w torze wejściowym /1/ do wyjścia wzmacniacza różnicowego /6/ dołączony jest układ formowania i filtracji /7/ sygΓ

150 618 nału, który zawiera wzmacniacz różnicowy /24/, którego wejście dodatnie połączone jest za pośrednictwem rezystorów /19, 21/ z wyjściem pierwszego wzmacniacza różnicowego /6/, a wejście ujemne dołączone jest do rezystora /23/ sprzężenia zwrotnego.

4. Układ według zastrzeż. 3, znamienny tym, że do jednego z wejść wzmacniacza różnicowego /24/ układu formowania i filtracji /7/ dołączony jest, za pomocą zwory /z, z^/, rezystor polaryzacji 122-1 połączony z napięciem polaryzacji /U_p/.

5. Układ według zastrzeż. 1, znamienny t y m, że pomiędzy rezystory /19 i 21/ łączący wzmacniacze różnicowe /6 i 24/ w torze wejściowym /1/ a punkt odniesienia /17/ sygnałów włączony jest kondensator /20/ filtrujący, a drugi kondensator filtrujący /23/ włączony jest pomiędzy wejście dodatnie wzmacniacza różnicowego /24/ a punkt odniesienia sygnałów /17/.

r* 1 1 1 . 1 12 1 1 1. .,.1 i J2- i ι /N ¹ 12

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 100 egz.

Cena 1500 zł