Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 31.05.1973 Opis patentowy opublikowano: 28.04.1975 77476 KI. 21e,17/00 MKP G01r 17/00 "CI» ^LHL Urzedu Koi* nlo¥»»n~ \ FolsLUj ,":¦' j Twórcawynalazku: Lech Weiss Uprawniony z patentu tymczasowego: Politechnika Poznanska, Poznan (Polska) Uklad do wybierania punktów pomiarowych Przedmiotem wynalazku jest uklad do wybierania punktów pomiarowych, zwlaszcza do wspólpracy z urzadzeniami do mierzenia wielkosci elektrycznych.W urzadzeniach centralnej rejestracji danych stosuje sie wielokanalowe urzadzenia pomiarowe. Do urzadzenia rejestrujacego dane pomiarowe doprowadzane sa w ukladzie szeregowym lub równoleglym. W ukla¬ dzie szeregowym poszczególne kanaly pomiarowe laczone sa kolejno z urzadzeniem rejestrujacym. Laczenia tego dokonuje sie wybierakiem punktów pomiarowych. Gdy analogowe wartosci sygnalów pomiarowych sa rejestro¬ wane w postaci cyfrowej, wtórze wybieraka, miedzy nim a centralnym urzadzeniem rejestrujacym, jest umieszczony przetwornik analogowo-cyfrowy. W znanych rozwiazaniach role wybieraków punktów pomiaro¬ wych spelniaja urzadzenia o zestykach mechanicznych lub pólprzewodnikowych. Ze wzgledu na wymagana mala wartosc rezystancji przejscia zestyków wstanie zwarcia, w urzadzeniach pomiarowych najczesciej stosuje sie wybieraki elektromechaniczne. W urzadzeniach do pomiaru wielkosci nieelektrycznych, przy uzyciu na przyklad rezystancyjnych przetworników pomiarowych, stosowane sa uklady wielokrotnych mostków pomiaro¬ wych, w których centralne urzadzenia pomiarowe lub rejestrujace przelaczane jest na poszczególne przekatne pomiarowe tych mostków za pomoca zestyków mechanicznych. Wada zestyków mechanicznych jest mala szybkosc przelaczania oraz koniecznosc precyzyjnej i pracochlonnej obróbki przy ich produkcji. Pólprzewodni¬ kowe urzadzenia przelaczajace stosowane sa w ukladach pomiarowych bardzo rzadko z powodu znacznej rezystancji elementu laczacego w stanie przewodzenia.Celem wynalazku jest unikniecie wad i niedogodnosci w opisanych znanych urzadzeniach, a przede wszystkim uniezaleznienie wyników pomiaru od wartosci oporu styku elementu laczacego w stanie zwarcia, jak równiez zwiekszenie szybkosci wybierania.Cel ten osiagnieto rozwiazaniem wedlug wynalazku, w którym mostek pomiaro^lkl^ajacy^re zjednej" galezi regulacyjnej in-galezi pomiarowych zawiera dodatkowo galaz odniesienia. Galezie te polaczone sa równolegle i tworza n-mostków pomiarowych i jeden mostek odniesienia. Do polaczonych równolegle galezi zalaczone.jest zasilanie. Kazda galaz sklada sie z co najmilej dwóch rezystorów, przy czym galaz regulacyjna zawiera rezystor staly i rezystor regulacyjny, którego wartosc zmienia sie samoczynnie wedlug zdefiniowanej funkcji czasowej. Galaz odniesienia zawiera co najmniej dwa rezystory stale, a kazda z galezi pomiarowych2 77 476 zawiera po jednym rezystorze wzorcowym stalym i po jednym rezystorze, którego zmiany maja byc mierzone.Na wyjsciibmostka odniesienia zalaczony jest komparator odniesienia generujacy impulsy pojawiajace sie zawsze Wotej samej chwili okresu pomiarowego. Na wyjsciach poszczególnych pomiarowych mostków zalaczone sa pomiarowe komparatory generujace impulsy, przy czym chwile generacji zaleza od wartosci mierzonych rezystorów. Wyjscie komparatora odniesienia polaczone jest z wejsciem sekwencyjnego wybieraka i jednym wejsciem glównego bistabilnego. przerzutnika. Wyjscie kazdego z pomiarowych komparatorów polaczone jest z jednym wejsciem przyporzadkowanego mu pomocniczego bistabilnego przerzutnika.Drugie wejscie kazdego z tych przerzutników polaczone jest z odpowiednim wyjsciem sekwencyjnego wybieraka. Wyjscia poszczególnych pomocniczych bistabilnych przerzutników polaczone sa do oddzielnych wejsc sumatora, którego wyjscie polaczone jest z drugim wejsciem glównego bistabilnego przerzutnika. Na vyjsciu glównego bistabilnego przerzutnika pojawiaja sie sygnaly pomiarowe w kolejnosci uzaleznionej progra¬ mem ustalonym w sekwencyjnym wybieraku.Winnym przykladzie wykonania uklad zawiera mostki i komparatory polaczone jak w rozwiazaniu opisanym, lecz wyjscie komparatora odniesienia polaczone jest z jednym wejsciem kazdego pomocniczego bistabilnego przerzutnika, a wyjscia pomiarowych komparatorów polaczone sa do drugich wejsc przyporzadko¬ wanych tym komparatorom, pomocniczych bistabilnych przerzutników. Na wyjsciach poszczególnych pomocni¬ czych bistabilnych przerzutników pojawiaja sie sygnaly pomiarowe jednoczesnie.Zaleta ukladu jest to, ze nie ma mechanicznych kontaktów ruchomych, a wykonanyjest wylacznie w oparciu o przyrzady pólprzewodnikowe i dokonuje wybierania kanalów pomiarowych ze znaczna predkoscia.Jest tym samym niezawodne w pracy oraz dogodne w produkcji. Czas jednego cyklu pomiarowego jest . rzedu jednej milisekundy. Poniewaz uklad wybierajacy kanaly pomiarowe lezy poza obwodami pomiarowymi rezystorów mierzonych, nie wnosi zaklócen do wyniku pomiaru.Uklad wedlug wynalazku uwidoczniony jest w przykladowym wykonaniu na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat ukladu do kolejnego wybierania wartosci pomiarowych z wyjsciem jednokanalowym, a fig. 2 — schemat ukladu do jednoczesnego wybierania wartosci pomiarowych z wyjsciem n-kanalowym.Uklad do wybierania punktów pomiarowych sklada sie z wielokrotnego mostka I, zespolu komparatorów II, wybieraka sekwencyjnego III, zespolu przerzutników bistabilnych IV i VI, oraz sumatora V stanowiacego uklad logiczny. Wielokrotny mostek I .zbudowyny jest z regulacyjnej galezi t, skladajacej sie z rezystora R o stalej wartosci oraz z rezystora R/^ którego wartosc zmienia sie samoczynnie wedlug zdefiniowanej funkcji czasowej w czasie cyklu pomiarowego, od swojej wartosci minimalnej do maksymalnej. Ponadto zawiera galaz o odniesienia sladajaca sie z rezystorów r i r0 o stalych wartoscich oraz zwiera pomiarowe galezie 1, 2....n, z których kazda sklada sie z rezystora Rn o stalej wartosci i z rezystora Rxn o wartosci, którego zmiany maja byc mierzone. Kazda z galezi pomiarowych oznaczonych 1, 2 .... n tworzy z galezia oznaczona t elektryczny mostek pomiarowy. Galaz oznaczona o wraz z galezia t tworzy mostek odniesienia, generujacy sygnal odniesienia. Uklad zawiera zatem n + 1 mostków dla których regulacyjna galaz t jest wspólna. Wszystkie galezie polaczone sa równolegle i do nich zalaczone jest zasilanie. Do przekatnej BC mostka odniesienia polaczony jest komparator Ko odniesienia sygnalu odniesienia. Do przekatnych Ai C, A2 C .... AnC mostków pomiarowych polaczone sa pomiarowe komparatory Ki, K2 .... Kn sygnalów pomiarowych. Do wyjscia komparatora Ko polaczony jest sekwencyjny wybierak WS oraz wejscie a glównego bistabilnego przerzutnika PB. Wybierak sekwencyjny, na przyklad elektroniczny przelicznik pierscieniowy, sklada sie zn-ukladów bistabilnych. Ma on jedno wejscie oraz n-wyjscie po jednym z kazdego ukladu bistabilnego. Wyjscia te polaczone sa do kolejnych wejsc a pomocniczych bistabilnych przerzutników PB1# PB2 PBn. Wyjscia pomiarowych komparatorów Kit K2 Kn polaczone sa do kolejnych wejsc b przyporzadkowanych im pomocniczych bistabilnych przerzutni¬ ków PB1# PB2 PBn. Wyjscia tych przerzutników polaczone sa do n-wejsc sumatora SM. Sumator SM ma jedno wyjscie, które polaczone jest do wejscia b glównego bistabilnego przerzutnika PB. Na jego wyjsciu W pojawiaja sie sygnaly pomiarowe w kolejnosci uzaleznionej programem ustalonym w wybieraku sekwencyjnym.Jest to uklad szeregowy.Winnym przykladzie wykonania, jest to uklad równolegly, który sklada sie z wielokrotnego mostka I, zespolu komparatorów II i zespolu przerzutników bistabilnych IV. Wielokrotny mostek I oraz zespól kompara¬ torów II zawieraja elementy zestawione i polaczone miedzy soba jak w przykladzie rozwiazania podstawowego.Natomiast wyjscie komparatora K0 odniesienia polaczone jest z jednym wejsciem kazdego pomocniczego bistabilnego przerzutnika PB1# PB2 PBn. Wyjscia pomiarowych komparatorów Klt K2 Kn polaczone sa do drugich wejsc, przyporzadkowanych tym komparatorom pomocniczych bistabilnych przerzutników. Na77 476 3 wyjsciach Wl# W2 .... Wn poszczególnych pomocniczych bistabilnych przerzutników pojawaija sie sygnaly pomiarowe jednoczesnie.Dzialanie ukladu jest nastepujace. Przed rozpoczeciem pomiarów wszystkie bistabilne przerzutniki i sekwencyjny wybierak WS skasowane sa na zero. W chwili rozpoczecia pomiaru regulacyjny rezystor R/V zmienia swoja wartosc. Po pewnym czasie nastepuje równowaga w mostku odniesienia. W tej chwili napiecie na przekatnej BC przechodzi przez poziom zerowy. Chwila ta zostaje oznaczona impulsem „START" powstalym w komparatorze Ko odniesienia. Impuls* ten przestawia sekwencyjny wybierak WS tak, ze polaczony zostaje w polozenie Jeden" pierwszy pomocniczy bistabilny przerzutnik PBi. Pozostale pomocnicze bistabilne przerzutniki pozostaja w polozeniu „zero". Równoczesnie ten impuls „START* przelacza w polozenie .jeden" glówny bistabilny przerzutnik PB. Nastepnie w miare zmiany wartosci rezystora R/tf napiecia wystepujace na poszczególnych przekatnych pomiarowych AiC, A2C .... AnC, przechodza kazde przez swój poziom zerowy w chwilach zaleznych od wartosci mierzonej zmiany rezystorów Rxi, Rx2 .... Rxn. W chwilach tych, powstaja w pomiarowych komparatorach K1# K2 .... Kn przyporzadkowanych poszczególnym mostkom pomiarowym, impulsy. Impulsy te dochodza do pomocniczych bistabilnych przerzutników PBi, PB2 .... PBn- Pomocniczy bistabilny przerzutnik PBi zostaje przelaczony z powrotem w polozenie „zero" impulsem przychodzacym z pomiarowego komparatora Ki. Impulsy z pozostalych komparatorów nie wywieraja na pozostale pomocnicze przerzutniki bistabilne dzialania, pozostawiajac je wstanie „zero". W chwili przelaczania przerzutnika PBi w polozenie „zero", na jego wyjsciu powstaje impuls, który przechodzac przez sumator SM, przelacza glówny bistabilny przerzutnik PB z powrotem w polozenie „zero". Czas, w którym glówny bistabilny przerzutnik PB znajdowal sie w stanie ,jeden", byl w tym cyklu pomiarowym, miara zmiany wartosci rezystora Rxi.W nastepnym cyklu pomiarowym, który przebiega tak samo jak pierwszy, impuls „START" przelacza glówny bistabilny przerzutnik PB w polozenie „jeden", natomiast sekwencyjny wybierak WS przestawiony jest w ten sposób, ze w polozenie „jeden" zostaje przelaczony pomocniczy bistabilny przerzutnik PB2. Pozostale pomocnicze bistabilne przerzutniki pozostaja w stanie „zero". Czas pozostawania W stanie ,jeden" glównego bistabilnego przerzutnika w drugim cyklu pomiarowym, jest miara zmiany wartosci rezystora Rx2. W n-cyklach pomiarowych dokonuje sie kolejno pomiarów zmian wszystkich rezystorów Rx1# Rx2 .... Rxn w ukladzie szeregowym dokonywania pomiarów.W ukladzie równoleglym, stanowiacym odmiane ukladu podstawowego, otrzymuje sie liczbe wyjsc Wi, W2 .... Wn równa liczbie pomocniczych bistabilnych przerzutników. Impuls „START"powstaly w komparatorze Kq odniesienie przelacza jednoczesnie wszystkie pomocnicze bistabilne przerzutniki PB1# PB2 .... PBn w polozenie ,jeden". Nastepnie impulsy powstale w pomiarowych komparatorach Ki, K2 .... Kn w kolejnosci rosnacych wartosci mierzonych zmian rezystorów przelaczaja, w takiej samej kolejnosci, pomocnicze bistabilne przerzutniki z powrotem w polozenie „zero". Czas w którym te przerzutniki pozostaja w stanie ,jeden" jest miara wartosci mierzonych zmian rezystorów Rx!, Rx2 .... Rxn. PL PL