SU1003059A1 - Многоканальное устройство дл ввода информации - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к автоматике , измерительной информационное и вычислительной технике и предназначено дл  коммутации и преобразовани  аналоговых сигналов низкого уровн  от датчиков при проведении экспериментальных научных исследований и при управлении технологическими процесссми.

Известны устройства, используемые дл  сбора и преобразовани -сигналов с большего количества датчиков в измерительных информационных системах , и содержащие датчики,коммутатор с ключевыми элементами, управл емыми через разделительные трансформаторы , усилитель посто нного тока и аналого-цифровой преобразователь 1 .

Недостатком этих устройств  вл етс  невысока  надежность, котора  в частности ограничиваетс  снижением точности устройства из-за малой стабильности тока управлени  при зг1мыкании ключевого элемента.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  устройство, в котором дл  повышени  точности в цепи вторичных обмоток разделительных трансформаторов введены токостабилиэирующиеэле

менты, обеспечивающие стабильный ток управлени  при замыкании ключевого элемента Г.

Однако известное устройство не обеспечивает высокой надежности при применении датчиков с измен ющимс  под воздействием физического параметра сопротивлением при наличии на выходах этих датчиков синфазных помех,

10 возникающих из-за нгшичи  разности потенциалов между шиной нулевого потенциала (корпусом) измерительного устройства и корпусом издели , ,на котором установлены датчики,

15

В частности точность этого устройства снижаетс  из-за паразитного сигнала, воэникгиощего на выходе датчика при протекании по измен ющемус  сопротивлению датчика входного

20 тока усилител .

Кроме того, снижение надежности известных устройств вызываетс  их недостаточной помехоустойчивостью, котора  при отсутствии в этих уст25 ройствах полной гальванической разв зки измерительных и управл ющих цепей, ограничиваетс  разбалансом синфазных емкостей на входе каждого канала и на выходе коммутатора, а 30 также способностью усилителей подавл ть синфазный сигнал помех на входе усилител .

Цель изобретени  - повьпиение надежности и помахоустойчивости устройства при применении датчиков с измен ющимс  сопротивлением и наличии синфазных помех.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что- в многоканальное устройство дл  ввода информации, содержащее распределитель импульсов, выходы которого соединены с первыми входами разделительных элементов, выходы которых соединены с управл ющими входами коммутатора, парный и второй выходы которого соответственно соединены с первыми и вторыми входами усилителей группы, выходы которых соединены с информационными входами соответствующих аналоговых ключей группы, выходы которых соединены с первым входом аналогоцифрового преобразовател , генератор тактовых импульсов, вход которого соединен с первым выходом блока выбора диапазона, а выход - с входами распределител  импульсов и элемента задержки, первый аналоговый ключ, информационный , вход которого соединен с первым выходом коммутатора, шину нулевого потенциала и датчики, введены инвертор, второй, третий и четвертый аналоговые ключи, первый, второй , третий и четвертый элементы гальванической разв зки и группа элементов гальванической разв зки, буферный повторитель, источник стабипизированных токов, согласующие элементы и первый и второй ограничительные элементы, причем вторые входы разделительных элементов соединены с вторым входом аналого-цифрового преобразовател , с третьими входами усилителей группы, входом источника стабилизированных токов, выходы которого соединены с первым и вторым выходами коммутатора, и с выходом буферного повторител , первый вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, а его второй вход подключен к второму выходу коммутатора, выход первого аналогового ключа соединен с информационным входом второго аналогового ключа и через первый ограничительный элемент - с информационным входом третьего аналогового ключа, выход которого соединен с входом источника стабилизированных токов, второй выход коммутатора соединен с выходом второго аналогового ключа, информационный вход которого через второй ограничительный элемент соединен с информационным входом четвертого аналогового ключа, выход которого соединен ..с шиной нулевого потенциала , выход аналого-цифрового преобразовател  через первый элемент гальванической разв зки соединен с входом блока выбора диапазона, управл ющие входы первого и второго аналоговых ключей соединены между собой и через второй элемент гальванической разв зки подключены к выходу элемента задержки, управл кадий вход третьего аналогового ключа через третий элемент гальванической разв зки соединен с выходом инвертора, вход которого подключен к выходу элемента задержки , управл ющий вход четвертого аналогового ключа через четвертый элемент гальванической разв зки соединен с выходом генератора тактовых импульсов, управл ющие входы аналоговых клюней группы через группу элементов Гальванической разв зки соединены соответственно с выходами группы блока выбора диапазона, входы согласующих элементов соединены с выходами датчиков, а выходы согласую ,щих элементов подключены к информационным входам коммутатора, выход первого элемента гальванической разв зки  вл етс  выходом устройства.

На чертеже приведена функциональна  схема многоканального устройства дл  ввода информации.

Устройство содержит аналоговые ключи 1 группы, усилители 2 группы, первый аналоговый ключ 3, первый ограничительный элемент 4, третий аналоговый ключ 5, аналого-цифровой преобразователь б, источник 7 стабилизированных токов, второй аналоговый ключ 8, второй ограничительный элемент S, четвертый аналоговый ключ 10, буферный повторитель 11,шину 12 нулевого потенциала, первый элемент 13 гальванической разв зки, группа элементов 14 гальванической разв зки, второй 15, третий 16 и четвертый 17 элементы гальванической разв зки, распределитель 18 импульсов , разделительные элементы 19, коммутатор 20, согласующие элементы 21, датчики 2.2, элемент 23задержки , инвертор 24, блок 25 диапазона , генератор 26 тактовых импульсов и выходные шины 27 устройства.

Ограничительные элементы 4 и 9 могут выполн тьс  на резисторах, включенных, между входом и выходом, разделительные элементы 19 - на импульсных трансформаторах, первична  обмотка которых подключена к первому входу, вторична  - к выходу, а провод щий сердечник - к второл у входу разделительного элемента, согласующие элементы 21 - в виде пинии с двум  соедин ющими первые два.входа с выходами элемента сигнальными проводами, скрученными с малым шагом и помещенными в изолированную .экранирующую оболочку, соединенную 5 J третьим входом элемента. Элементы

гальванической раза зки 13-17 могут выполн тьс  в виде оптоэлектронных пар.

Датчиками 22 низкого уровн  могут  вл тьс  термопарыили тензометрическиё датчики, термометры сопро- тивлени  и т.п., включенные по мостовой схеме. Третьим выходом датчика  вл етс  при этом точка спа  элементов термопары или с едн   точка источника питани  датчиков, вклю- О ченннх по мостовой схеме. Эта точка соедин етс  с корпусом издели , на котором установлены датчики.

Источник 7 стабилизированных токов может выполн тьс  в виде вы- |5 сокоомных резисторов, включённых последовательно с источником стабильного напр жени , буферный повторитель 11 представл ет со- бойусилительный каскад с единичным 20 коэффициентом передачи выполненный, например, на операционном усилителе с полевым транзистором на входе и мощным выходом.

Дл  уменьшени  вли ни  наводок 95 jOT внешних полей и уменьшени  паразитных емкостей сигнальных цепей относительно земли.аналого-цифровой преобразователь б, ангшоговые ключи

Iгруппы, усилители 2 группы, все отдельные аналоговые клотчи 3,5,8 и 10, ограничительные элементы 4 и 9, источник 7 стабилизированн лх токов, буферный повторитель 11, раздели- тельные элементы 19 и коммутатор

20 помещаютс  в изолированный защит- 35 ный экран, подключенный к цепи, объедин ющей второй вход аналогоцифрового преобразовател  б с третьгими входами усилителей 2 группы,выход третьего аналогового ключа 5, 40 вход источника 7 стабилизированных токов, выход буферного повторител 

IIи вторые входы разделительных элементов 19. Назовем эту цепь общей шиной.45

Устройство работает следующим образом .

По сигналу запуска с регистратора (чсоде всего это ЭВМ), поступающего по шинам 27, через блок 25 выбора диaпa-,JQ зона запускаетс  генератор 6 тактовых импульсов.

При поступлении импульса с генератора 26 тактовых импульсов на распределитель 18 на одном из выходов распределител  18 вырабатываетс  импульс, который через соответствующий раздеительный элемент 19 открывает один из ключей коммутатора 20. Пройд  чеез элемент 23 задержки и второй лемент 15 гальванической разв зки 0 тот тактовый импулъс закрывает перый 3 и второй 8 аналоговые ключи.

Одновременно этот тактовый ИМУЛЬС череп инвертор 24 и третий эле- 5

мент гальванической разв зки 16 закыкает третий аналоговый ключ 5 и через четвертый элемент гальванической разв зки 17 размыкает четвертый аналоговый ключ . При этом выход-. ной сигнал соответствующего датчика 22 на синфазном потенциале помехи через один из согласующих элементов 21 и коммутатор 20 поступает на объединенные входы усилителей 2 группы и на второй вход буферного повторител  11. Емкость защитного экрана и провод щих сердечников разделительных элементов 19 на шину нулевого потенциала 12 (землю) зар жаютс  до синфазного потенциала подключенного датчика 22, потенциал общей шины устанавливаетс  равным синфазному

.потенциалу датчика 22, емкости выходных шин коммутатора 20 относительно общей шины остаютс  разр женными, входные токи усилителей 2 группы и компенсирующие их токи источника 7 стабилизированных токов протекают через плавающий на синфазном потенциале датчик 22 и за1 «лкаютс  через корпус издели , на котором установлены датчики 22, и шину нулевого потенциала 12 на общую шину.По сигналу с блока 25 выбора диапазона через элменты 14 гальванической разв зки группы открываетс  один из аналогошлх ключей 1 группы, подключа  выход соответствующего усилител  2 гру пы к входу аналого-цифрового преобразовател  6. Цифровой код с аналогоцифрового преобразовател  6 через певый элемент гальванической разв зки 13 поступает на вход блока 25 выбора диапазона и на выходную шину 27 устройства.

В предлагаемом устройстве повышена точность, так какв нем скомпенсированы входные токи усилителей и практически исключена погрешность от протекани  этих токов по измен ющемус  сопротивлению датчиков, так как входной ток усилителей через датчик в данном случае не протекает, а замыкаетс  на источник стабилизированных , токов.

В предлагаемом устройстве также повышена помехоустойчивость, так как в нем цепь измерительного тракта изолирована, от земли и прив зана к потенциалу синфазной помехи, что обеспечивает работу усилителей практически без синфазных помех и устран ет вли ние синфазных помех на ком . пе«сацию входных токов усилителей.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР 374742, кл. Н 03 К 17/56, 1971.

2.Авторское -свидетельство СССР № 615602, кл. Н 03 К 17/56, 1978 (прототип).