МНОГОКАНАЛЬНАЯ СИСТЕМА СБОРА ИНФОРМАЦИИ

Полезная модель относится к информационно-измерительной технике и может быть использована для ввода информации, представленной в аналоговой форме, в рабочие устройства, например, датчики измерения, в частности, для контроля их работоспособности.
Известна система сбора информации, представляющая собой устройство коммутации для ввода аналоговой информации, описанное в з. РФ №93002637 по кл. Н03К 17/00, з. 13.01.93, оп. 30.04.95.
Известное устройство содержит мультиплексор, блок масштабирования, включающий операционный усилитель, резисторы, переключатели, и блок дешифрации, имеющий дополнительный вход, дешифратор, набор логических элементов «исключающее ИЛИ», при этом первый информационный выход мультиплексора подключен к первому выводу резистора, к первому входу переключателя и второму входу переключателя, второй информационный выход мультиплексора подключен к первому выводу резистора, к второму входу переключателя и первому входу переключателя, выход которого соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, а неинвертирующий вход последнего и выход переключателя подключены к общей шине, вторые выводы резисторов соединены с выходом операционного усилителя, выходы дешифратора являются управляющими входами устройства, а выходы подключены к первым входам логических элементов, вторые входы которых соединены с дополнительным входом блока дешифрации и с управляющим входом переключателей.
Недостатком известного устройства является его сложность.
Известна система сбора информации, представляющая собой многоканальное аналоговое коммутационное устройство с одним выходом, описанное в п. РФ №2069452 по кл. Н03К 17/00, з. 18.03.92, оп. 20.11.96..
Известное устройство содержит входную ступень 1 с N входами (1N1-1Nn), дифференциальный усилительный блок 2, нагрузку 3, два избирательных коммутационных блока 4, 7, логический контроллер 5, блок 6 резисторов смещения, выходную ступень 8 и два источника опорного напряжения. При этом входы N входной ступени соединены с первыми входами дифференциального усилительного блока, на которые через блок 6 резисторов смещения подаются коммутируемые с помощью коммутационного блока 7 напряжения от первого или второго опорного источников, а на вторые их входы через коммутационный блок 4 от источника тока смещения поступает ток смещения, причем работой коммутаторов блоков 4 и 7 управляет логический контроллер 5. С выходов усилителей блока 2 сигналы подаются на блок 3 нагрузки, выход которого связан с выходной ступенью 8. При этом коммутационные блоки выполнены на переключающих транзисторах.
Недостатком известного устройства является тот факт, что оно выполнено на транзисторах, что снижает точность передачи сигналов и не обеспечивает защиты коммутируемых входов от короткого замыкания или перегрузки.
Известны системы сбора информации, построенные на принципе поочередного подключения выходов контролируемых устройств к входу измерительного/регистрирующего устройства.
Примером такой системы может служить многоканальная система сбора информации, используемая в настоящее время на предприятии и построенная на основе многоканального вольтметра, например Agilent 34970A с 20 канальным мультиплексором Agilent 34901А, представленная в Приложении к заявке и выбранная в качестве прототипа.
Известная система состоит из блока питания, соединенного со входами питания контролируемых устройств, к выходам которых подключены в каждом канале прецизионные нагрузки, составляющие в совокупности блок прецизионных нагрузок и подключенные через коммутатор к вольтметру, блока управления, соединенного с коммутатором входных сигналов, и устройства идентификации и накопления данных, выполненного в виде персонального компьютера и связанного с вольтметром и блоком управления.
Недостаток известной системы заключается в том, что, хотя она и обеспечивает заданную точность измерений, однако ее эксплуатационные возможности ограничены, что объясняется следующим.
Применение подобного устройства удобно при непосредственном измерении выходного параметра контролируемых устройств, однако в ряде случаев требуется выполнить предварительное преобразование выходного параметра контролируемых устройств в другой, более удобный для контроля вид. В частности, подобное преобразование может потребоваться при прецизионном контроле устройств с токовым выходным сигналом. Применение описанной системы в последнем случае приводит к необходимости подключать устройства преобразования, в частности - мера сопротивления (прецизионная нагрузка), к выходам всех контролируемых устройств, что приводит дополнительно к значительному усложнению и удорожанию системы. Поскольку одна мера сопротивления в настоящее время стоит порядка 30000 руб., то для многоканальной системы цена прибора весьма значительна. Возможная замена меры сопротивления на прецизионный резистор приводит к неизбежной потере точности измерения.
Задача настоящей полезной модели заключается в обеспечении заданной метрологической точности измерения, при расширении эксплуатационных возможностей системы и уменьшении ее стоимости.
Поставленная цель достигается тем, что в многоканальную систему сбора информации, состоящую из блока питания, соединенного со входами питания контролируемых устройств, прецизионной измерительной нагрузки, связанной с вольтметром, блока управления, соединенного с коммутатором входных сигналов и устройства идентификации и накопления данных, выполненного в виде персонального компьютера и связанного с вольтметром и блоком управления, СОГЛАСНО ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ, дополнительно введены второй - пятый коммутаторы, входы управления которых подключены к соответствующим выходам блока управления, второй блок питания, два набора нагрузочных резисторов и измерительный преобразователь тока, информационный выход которого подключен к входу блока управления, при этом вольтметр подключен непосредственно к измерительным выходам прецизионной измерительной нагрузки, входы которой подключены к выходам второго коммутатора, входы которого подключены к минусовому выводу первого блока питания и к выходам первого и третьего коммутатора, входы первого коммутатора подключены к выводам нагрузки четырехпроводных контролируемых устройств и к выводам нагрузочных резисторов первого набора, входы третьего коммутатора подключены к минусовым выводам контролируемых устройств и к выводам нагрузочных резисторов второго набора, вторые выводы которых подключены к минусовому выводу второго блока питания и, через четвертый коммутатор, - к минусовым выводам контролируемых устройств, при этом плюсовые выводы контролируемых устройств через пятый коммутатор подключены к плюсовому выводу первого блока питания и первому выводу измерителя тока, второй вывод которого подключен к плюсовому выводу второго блока питания.
Непосредственное соединение прецизионной измерительной нагрузки с вольтметром в совокупности с введением в систему набора нагрузочных резисторов, которые через первый коммутатор подключаются к выходам остальных контролируемых устройств, позволяет использовать в системе только одну прецизионную измерительную нагрузку для всех измерительных каналов, что удешевляет систему в целом и повышает метрологическую точность измерения.
Дополнительное введение в систему третьего, четвертого и пятого коммутаторов, второго набора нагрузочных резисторов, второго блока питания и измерителя тока позволяет подключать к измерительной системе двухпроводные и четырехпроводные контролируемые устройства одновременно, а также уменьшить уровень шумов в измерительном канале и выполнять измерение тока потребления в каналах питания контролируемых устройств, что расширяет эксплуатационные возможности системы и повышает ее надежность.
Технический результат - расширение эксплуатационных возможностей.
Заявляемая многоканальная система сбора информации обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него такими существенными признаками как наличие дополнительных второго - пятого коммутаторов, второго блока питания, всего одной прецизионной измерительной нагрузки, двух наборов нагрузочных резисторов и измерительного преобразователя тока, соединенных между собой описанным выше образом, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата.
Заявляемая система может найти широкое применение в информационно-измерительной технике, а потому соответствует критерию «промышленная применимость».
Полезная модель иллюстрируется чертежом, где приведена функциональная схема выполнения системы.
Многоканальная система сбора информации содержит коммутаторы 1-5, блок 6 питания измерительный, блок 7 питания прогревочный, измерительный преобразователь 8 тока, наборы 9 и 10 нагрузочных резисторов (Rн9.1-Rн9.N, Rн10.1-Rн10.N), вольтметр 11, прецизионную измерительную нагрузку 12 в виде меры прецизионных резисторов, блок 13 управления, и устройство 14 идентификации и накопления данных, в качестве которого использован, в частности, персональный компьютер.
При этом входы управления коммутаторов 1-5 подключены к соответствующим выходам блока 13 управления, к входу которого подключен информационный выход измерительного преобразователя 8 тока. Вольтметр 11 подключен к измерительным выходам прецизионного измерительного резистора 12, входы которого подключены к выходам второго коммутатора 2, входы которого подключены к минусовому выводу первого блока 6 питания и к выходам первого и третьего коммутатора 1 и 3. Входы первого коммутатора 1 подключены к выводам нагрузочных резисторов 9 и 10 четырехпроводных контролируемых устройств 15 и к выводам нагрузочных резисторов первого набора 9. Входы третьего коммутатора 3 подключены к минусовым выводам контролируемых устройств 15 1-N и к выводам нагрузочных резисторов второго набора 10, вторые выводы которых подключены к минусовому выводу второго блока 7 питания и через четвертый коммутатор 4 - к минусовым выводам контролируемых устройств 151-N. Плюсовые выводы контролируемых устройств 151-N через пятый коммутатор 5 подключены к плюсовому выводу первого блока 6 питания и первому выводу измерителя 8 тока, второй вывод которого подключен к плюсовому выводу второго блока 7 питания.
Назначение блоков и элементов системы следующее.
Управляемые коммутаторы (ключи) 1-5 служат для переключения режимов работы.
Блок 6 питания используется для питания контролируемого датчика 15i в момент измерения.
Блок 7 питания используется для прогревочного питания всех остальных датчиков 151-N.
Измерительный преобразователь 8 служит для измерения суммарного тока потребления подключенных датчиков 151-N.
Наборы 9 и 10 нагрузочных резисторов R1-RN предназначены для имитации нормальной работы контролируемых устройств в режиме прогрева.
Прецизионная измерительная нагрузка 12 Rизм выполняет преобразование токового сигнала в сигнал напряжения.
Блок 13 управления служит для управления всеми блоками и обеспечения взаимодействия между ними.
Система работает следующим образом.
При подаче питающих напряжений блок 13 управления при помощи управляемого коммутатора 3 начинает по очереди подавать прогревочное напряжение от источника 7 питания поочередно на каждый датчик 15i, при этом с помощью измерителя 8 тока он одновременно контролирует ток потребления на канале. Если на каком-либо канале ток превышает допустимое значение, блок 13 управления дает команду отключить питание с данного канала. После опроса всех каналов система подает прогревочное напряжение на все исправные каналы и, ожидая команду от компьютера 14, параллельно выполняет с помощью преобразователя 8 измерение общего тока потребления датчиками 151-N.
Коммутатор 2 выполняет подключение к прецизионной нагрузке 12 двух или четырех проводных датчиков 151-N. Коммутатор 4 выполняет включение второго набора 10 резисторов в цепь питания двухпроводного датчика 15 при работе в режиме прогрева. Коммутация канала осуществляется при помощи коммутаторов 1, 5 и 3. При этом происходит отключение прогревочного напряжения и нагрузочного резистора первого набора 9 на выбранном для контроля канале и подключение выбранного для контроля канала к измерительной нагрузке 12 Rизм и вольтметру 11, причем коммутатор 1 выполняет коммутацию четырехпроводных датчиков 15, а коммутаторы 3 и 5 - двухпроводных.
В сравнении с прототипом заявляемая многоканальная система сбора информации является более дешевой и имеет более широкие эксплуатационные возможности.