Принципы построения устройств телеизмерения

Для передачи на расстояние значений параметров контролируемого производ­ственного процесса применяются устройства телеизмерения. Особенностью телеизме­рения, отличающей его от других видов измерений, является преобразование измеря­емой величины в форму, удобную для передачи по каналу связи. При этом исходную величину преобразуют сначала в промежуточную, которая изменяется во времени по тому же закону, что и контролируемая величина, и носит название аналога контроли­руемой величины.

Электрический аналог затем преобразуется в сигнал, удобный для передачи по каналу связи. Цель преобразования заключается главным образом в том, чтобы свести к минимуму погрешности, вносимые каналом связи, обеспечить необходимую помехоу­стойчивость и быстродействие. В приемном устройстве полученный по каналу связи сигнал преобразуется в вид, удобный для отображения на сигнальных табло.

При телеизмерении, как и при других измерениях, точность оценивается по абсо­лютной, относительной и приведенной погрешности.

Абсолютная погрешность определяется по выражению:

∆ A=А_п-А_д (6, 1)

где А_п — показания прибора на приемной стороне;

А_д — действительное значение контролируемой величины. Относительная погрешность определяется по выражению:

(6.2)

Приведенная погрешность определяется выражением:

(6, 3)

где А_мах — максимальное значение измеряемой величины.

Информация, передаваемая по системе телеизмерения, может изменяться во вре­мени непрерывно или скачкообразно. Такой же характер имеют и сигналы, соответ­ственно их называют непрерывными и дискретными. В системах с непрерывными сиг­налами с помощью электрического аналога контролируемой величины модулируют переносчик информации аналогично тому, как это было описано в первой главе.

Классификация систем телеизмерения осуществляется по принципу действия, даль­ности действия, роду измеряемой величины и т.д.

Наиболее часто для устройств телеизмерения применяют классификацию по па­раметрам переносчика информации. В соответствии с этой классификацией системы ТИ делятся на системы интенсивности, которые используют в качестве переносчика информации постоянный ток, модулируемый по амплитуде; частотные системы, в которых в качестве переносчика информации используются импульсы постоянного тока или переменный ток, причем частота импульсов или частота переменного тока зависят от значения контролируемой величины; импульсные системы, в которых в качестве пе­реносчиков информации используется периодическая последовательность импульсов; кодовые системы, которые характеризуются тем, что измеряемая величина преобразу­ется и передается по каналу связи в виде цифрового кода, т.е. определенной комбина­цией импульсов (кодоимпульсная модуляция — КИМ).

Системы интенсивности являются устройствами ТИ ближнего действия, так как с увеличением дальности передачи возрастают токи утечки и сопротивление линий связи, в результате чего снижается точность ТИ. Импульсные и частотные системы относятся к устройствам ТИ дальнего действия и могут использоваться для передачи телеизмерительной информации в системах телемеханики устройств электроснабже­ния железных дорог.

Частотные системы ТИ позволяют передавать информацию по занятым линиям связи без дополнительной аппаратуры частотного уплотнения, при этом несущая час­тота устройств ТИ размещается в свободной части частотного диапазона линии.

Импульсные устройства ТИ подразделяются на частотно—импульсные (с ЧИМ модуляцией), времяимпульсные (с ШИМ модуляцией), фазоимпульсные (с ФИМ модуляцией), кодоимпульсные ( с КИМ модуляцией).

Кодовые системы ТИ при использовании КИМ модуляции обеспечивают любую требуемую точность, а также позволяют обойтись без специальных каналов связи ТИ и передавать кодовые комбинации ТИ по каналам телесигнализации.

Принцип выполнения этой систе­мы заключается в том, что непрерыв­ная функция времени F(t), квантуется (заменяется дискретной) по амплитуде или по времени. Каждое дискретное зна­чение передается определенной кодовой комбинацией.

Процесс преобразования непрерыв­ной величины в код и информационные сигналы, соответствующие кодовым ком­бинациям, представлен на рис. 6.18. Кван­тование в данном случае осуществляется по времени. Через равные промежутки вре­мени в моменты t₁ , t₂, t₃ и т.д. осуществля­ется замер функции F(t), полученная ве­личина преобразуется в кодовую комби­нацию, поступающую в канал связи в виде сигнала, в котором 1 — импульс, 0 — отсутствие импульса. Шаг квантования (∆ t= t ₂— t₁ ) выбирают в соответствии с теоремой В.А. Котельникова (1.17)

(6-4)

где f_тах — максимальная частота гармоник, которые содержатся в непрерывной функции F(t).

 

На рис. 6.19 представлена структурная схема кодоимпульсной системы ТИ, кото­рая состоит из датчика Д (первичного преобразователя измеряемой величины), преоб­разователя аналог-кода АЦП, блоков разделения элементов сигнала РЭС, линейного передатчика ЛП и приемника ЛПр канала связи, линии связи ЛС, декодирующего устройства ДКУ и цифрового индикатора ЦИ.

Измеряемая величина F(t) преобразуется с помощью датчика Д в аналог (7(0, поступающий на преобразователь АЦП, на выходе которого образуется сигнал в виде кодовой комбинации. Элементы сигнала разделяются с помощью блока РЭС и поступа­ют на аппаратуру канала связи, с выхода которого элементы сигнала попадают в блок РЭС, преобразуясь в вид, удобный для декодирования в блоке ДКУ. Далее сигнал в виде числа, соответствующего значению величины F(t), поступает на цифровой инди­катор ЦИ, который визуально воспроизводит результат измерения.

Применение дискретных сигналов в кодовых системах ТИ позволяет объединить их с системами ТУ и ТС в единую комплексную систему телемеханики. В этом случае для передачи кодовых комбинаций ТИ используются устройства ТС. Это осуществлено в системе телемеханики «Лисна» электрифицированных железных дорог. В ней с помо­щью устройств ТИ осуществляется передача уровня напряжения в контактной сети, линиях автоблокировки, а также расстояния в этих линиях до места КЗ.

Передающий полукомплект ТИ (рис. 6.20) состоит из ЧИМ-модулятора, выпол­ненного на основе мультивибратора Роера, логической схемы L1, двухразрядного двоично-десятичного счетчика, элемента транзисторной задержки ТЗ, выходных диодных ключей из двух­входовых схем И.

На вход ЧИМ-модулятора поступает аналог измеряемой величины в виде напряжения U(t), пре­образуемый в импульсы, частота которых пропор­циональна аналогу U(t) измеряемой величины F(t)

(см. рис. 6.18). Импульсы с выхода ЧИМ поступают на логическую схему L1, которая открыта в течение времени, соответствующего длительности отрица­тельного импульса Г_и, поступающего с каскада тран­зисторной задержки ТЗ. В первой позиции распреде­лителя устройства ТС КП на вход ТЗ поступает им­пульс «Пуск», в результате чего на выходе ТЗ фор­мируется колиброванный по длительности импульс t_w В течение времени Г_и импульсы с ЧИМ проходят через схему LI на двоично-десятичный счетчик, который фиксирует их количество. Чем выше напряжение U(t), тем больше импульсов поступит за время t_M на счетчик, и наоборот.

В момент записи числа в счетчике диод­ные ключи находятся в закрытом состоянии. После записи числа импульсом с устройства ТС КП открываются ключи и информация со счет­чика переписывается в память устройства ТС, где для этого отведены отдельные ячейки па­мяти. Далее поочередно сигналы телеизмерения передаются устройством ТС КП вместе с дру­гими сигналами ТС в линию связи. Сброс счет­чика ТИ осуществляется в начале серии ТС, когда распределитель ТС КП переключается в первую позицию.

Информация ТИ по линии связи посту­пает на диспетчерский пункт в устройство ТС ДП и записывается в его промежуточной памя­ти (рис. 6.21). В конце серии устройство ТС ДП осуществляет проверку правильности принятой информации ТС и ТИ. При отсутствии каких-либо сбоев и нарушений при приеме серии подается импульс гашения сигнальных тиратронов ТС и стирания предыдущей информации из памяти цифровых индикаторов ЦИ. Память ЦИ выполнена на тригге­рах, которые при стирании информации переключаются в состояние 0.

При считывании информация из промежуточной памяти устройств ТС поступает на сигнальные тиратроны ТС и в память ЦИ, где происходит переключение триггеров в соответствии с поступившими на них сигналами. С выходов триггеров сигналы непре­рывно поступают в преобразователь двоично-десятичного кода в десятичный, а с него в виде десятичного кода — в блок управления цифровым индикатором БУ ЦИ и далее на цифровой индикатор ЦИ. В качестве ЦИ применяют цифровые табло на светодиодах или газоразрядных цифровых лампах, каждая из которых загораясь высвечивает одну из десяти цифр от 0 до 9.

Если при приеме кодовой серии возникает какой-либо сбой, то гашения тиратро­нов ТС и стирания информации из памяти ЦИ не происходит, а на цифровом индика­торе сохраняется предыдущая информация.

Глава 7

⇐ Предыдущая15161718192021222324Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. I. Понятие и система криминалистического исследования оружия, взрывных устройств, взрывчатых веществ и следов их применения.
2. IV. Организация функционирования сооружений и устройств железнодорожного транспорта
3. IV. Порядок действий при неисправностях устройств диспетчерской централизации
4. IV. Устройства железнодорожной автоматики и телемеханики
5. MS Excel. Для автоматического построения диаграммы по выделенным данным
6. А по методике построения сетей они бывают распределенными, многоуровневыми и локальными.
7. АБОНЕНТАМИ И (ИЛИ) АБОНЕНТСКИМИ УСТРОЙСТВАМИ
8. Административно-территориальное устройство России
9. Алгоритм построения групповой оценки на основе индивидуальных оценок экспертов
10. Анализ логической структуры текстов рассуждений. Приемы их построения
11. Анализ методов исследования схемотехнических устройств
12. Анализ формального построения