МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО СБОРА И ПРЕОБРАЗОВАНИЯ АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована в бортовых системах сбора полетной информации летательного аппарата для ввода информации, представленной в аналоговой форме, в центральный модуль управления и регистрации измерительных данных информационно-измерительной системы.
Известно "Многоканальное устройство для ввода аналоговой информации в ЦВМ" Свидетельство на полезную модель №31011 кл. G06F 3/05, 2003 г., содержащее коммутатор аналоговых сигналов и аналого-цифровой преобразователь.
Недостатком этого устройства является последовательное во времени измерение входных сигналов, то есть входные сигналы измеряются не одновременно.
Известен также "Многоканальный аналого-цифровой преобразователь с интерфейсом RS232C" Свидетельство на полезную модель №15035 кл. G06F 5/00, 2000 г., в состав которого входит устройство выбора и хранения аналогового сигнала с коммутатором аналоговых сигналов, дешифратором номера аналогового канала и конденсатором, согласующий усилитель, источник опорного напряжения, БИС аналого-цифрового преобразования, однокристальная ЭВМ, формирователь уровней интерфейса RS232C.
Недостатками этого устройства являются невозможность работы нескольких преобразователей на одну выходную шину интерфейса, отсутствие возможности управления параметрами (коэффициент усиления), а также неодновременность измерения входных сигналов (последовательный, во времени опрос каналов). Эти недостатки ограничивают возможности использования в бортовых системах сбора полетной информации летательного аппарата.
Задачей, на решение которой направлена данная полезная модель, является расширение функциональных возможностей информационно-измерительной системы за счет обеспечения параллельной работы нескольких устройств на одной шине внешнего интерфейса, преобразования сигналов разного уровня, одновременности измерения всех входных сигналов устройства.
Первая задача может быть решена заменой в многоканальном аналого-цифровом преобразователе с интерфейсом RS232C типа выходного интерфейса на RS485, который допускает параллельную работу до 256 устройств на одну шину. Вторая задача решается применением управляемых усилителей, коэффициент усиления которых задается однокристальной ЭВМ, которая в свою очередь получает данные о заданных значениях коэффициента усиления по интерфейсу RS485 от центрального модуля управления и регистрации измерительных данных информационно-измерительной системы. Третья задача решается применением многоканального устройства слежения и хранения аналоговых сигналов.
Требуемый технический результат достигается тем, что в многоканальное устройство, содержащее аналого-цифровой преобразователь и связанную с ним однокристальную ЭВМ, дополнительно введены управляемые усилители входных сигналов, многоканальное устройство слежения и хранения аналоговых сигналов, коммутатор аналоговых сигналов и формирователь уровней интерфейса RS485. При этом управляемые усилители, многоканальное устройство слежения и хранения аналоговых сигналов и коммутатор аналоговых сигналов соединены последовательно, а выход коммутатора соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, цифровой выход которого соединен с входом однокристальной ЭВМ. Выход однокристальной ЭВМ через формирователь уровней интерфейса RS485 связан с шиной внешнего интерфейса центрального модуля информационно-измерительной системы. Кроме того, выходы со второго по шестой однокристальной ЭВМ подключены к управляющим входам управляемых усилителей, устройства слежения и хранения, коммутатора аналоговых сигналов, аналого-цифрового преобразователя и формирователя уровней интерфейса RS485.
Структурная схема предлагаемой полезной модели показана на фиг.1, где
1 - управляемые усилители (УУ),
2 - устройство слежения и хранения аналоговых сигналов (УСХ),
3 - коммутатор аналоговых сигналов (К),
4 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП),
5 - однокристальная ЭВМ,
6 - формирователь уровней интерфейса RS485 (ФУ),
ЦМ ИИС - центральный модуль информационно-измерительной системы.
Устройство сбора и преобразования аналоговых сигналов (фиг.1) содержит управляемые усилители 1, многоканальное устройство слежения и хранения аналоговых сигналов 2, коммутатор аналоговых сигналов 3, аналого-цифровой преобразователь 4, однокристальную ЭВМ 5 и формирователь уровней интерфейса RS485 6. Управляемые усилители 1, многоканальное устройство слежения и хранения аналоговых сигналов 2 и коммутатор аналоговых сигналов 3 соединены последовательно. Выход коммутатора 3 соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 4, цифровой выход которого соединен с входом однокристальной ЭВМ 5. Выход однокристальной ЭВМ 5 через формирователь уровней интерфейса RS485 6 связан с шиной внешнего интерфейса центрального модуля информационно-измерительной системы, причем выходы со второго по шестой однокристальной ЭВМ подключены, соответственно, к управляющим входам управляемых усилителей, устройства слежения и хранения аналоговых сигналов, коммутатора аналоговых сигналов, аналого-цифрового преобразователя и формирователя уровней интерфейса RS485.
Многоканальное устройство сбора и преобразования аналоговых сигналов в составе информационно-измерительной системы работает следующим образом:
Перед началом измерения центральный модуль управления и регистрации измерительных данных информационно-измерительной системы (ЦМ ИИС) посылает команды, которые задают параметры каждого устройства, подключенного к общей шине интерфейса RS485, причем каждая команда содержит сетевой адрес устройства, для которого предназначена данная команда, и задаваемые параметры (номера включенных каналов и коэффициенты усиления). При получении такой команды однокристальная ЭВМ 5 адресуемого устройства задает коэффициенты усиления управляемых усилителей 1.
Входные сигналы поступают на входы управляемых усилителей 1, коэффициент усиления которых задан однокристальной ЭВМ 5. Выходные сигналы управляемых усилителей 1 поступают на входы многоканального устройства слежения и хранения аналоговых сигналов 2, которые одновременно переводятся однокристальной ЭВМ 5 в режим хранения по команде синхронизации, посылаемой ЦМ ИИС, и запоминают значение входного сигнала, что обеспечивает одновременность измерения всех входных сигналов. Далее однокристальная ЭВМ 5 устройства с помощью коммутатора 3 и аналого-цифрового преобразователя 4 поочередно опрашивает все каналы устройства слежения и хранения 2, запоминает в цифровой форме измерительные данные и переводит УСХ 2 обратно в режим слежения. Затем по команде запроса измерительных данных от ЦМ ИИС, содержащей сетевой адрес адресуемого измерительного устройства, однокристальная ЭВМ переводит выход интерфейса RS485 в активное состояние, пересылает запомненные измерительные данные центральному модулю ЦМ ИИС для последующей регистрации и затем переводит выход интерфейса RS485 в высокоимпедансное состояние, которое не мешает ЦМ ИИС опрашивать другие измерительные устройства.
Предлагаемое техническое решение обеспечивает расширение функциональных возможностей информационно-измерительной системы за счет обеспечения параллельной работы на одну шину внешнего интерфейса нескольких устройств сбора и преобразования аналоговых сигналов, преобразования сигналов разного уровня путем управления коэффициентом усиления каждого канала устройства, одновременного многоточечного измерения за счет использования многоканальных устройств слежения и хранения аналоговых сигналов.