Формирователь импульсов таходатчика
TACHOMETER PULSE FORMER

Область техники
Настоящее изобретение относится к преобразователям сигналов, поступающих от тахометрических датчиков для их преобразования в прямоугольные импульсы с периодом, соответствующим периоду принимаемого сигнала и может быть использовано для обеспечения работы отдельно функционирующих систем контроля параметров промышленных агрегатов, например: силового оборудования газо- и нефтеперекачивающих станций; энергетических установок тепловых электростанций; коммутационных трубопроводов атомных электростанций; вентиляторов, насосов, компрессоров, котлов, трубопроводов и пр.
Уровень техники
Из уровня техники известен формирователь импульсов таходатчика ФР-02, содержащий входы напряжения питания, входы сигнала тахометрических датчиков, микроконтроллер, блок гальванической развязки, выходы преобразованного сигнала и далее принятый в качестве наиболее близкого аналога предложенного изобретения (http://www.all-pribors.ru/docs/25033-09.pdf), 2009.
Указанный аналог обеспечивает прием монотонного на полупериоде сигнала, поступающего от тахометрических датчиков, и преобразует его в прямоугольные токовые импульсы с периодом, соответствующим периоду принимаемого сигнала.
Полученные на выходе формирователя импульсы далее используются для контроля параметров агрегатов, на которых расположены тахометрические датчики.
Известный формирователь имеет недостаток в виде недостаточной гибкости функционирования, поскольку в нем отсутствует возможность обеспечения адаптации порога срабатывания в зависимости от входного сигнала.
Предложенное изобретение направлено на преодоление указанного недостатка и обеспечивает технический результат, заключающийся в повышении гибкости функционирования развязывающего формирователя.
Раскрытие изобретения
Для обеспечения указанного выше технического результата предлагается формирователь импульсов таходатчика (ФИТ), содержащий входы напряжения питания, входы сигнала тахометрических датчиков, микроконтроллер, блок гальванической развязки, выходы преобразованного сигнала, при этом в него дополнительно введены второй и третий микроконтроллеры, управляемые ключи, второй и третий блоки гальванической развязки, преобразователи питания, регуляторы напряжения, при этом входы напряжения питания соединены с соответствующими входами преобразователей питания, каждый из которых служит для питания соответствующего блока гальванической развязки, выходы каждого из преобразователей питания соединены с соответствующими им входами регуляторов напряжения, каждый из которых служит для питания соответствующего ему микроконтроллера, при этом входы сигнала тахометрических датчиков соединены с соответствующими входами микроконтроллеров, выход каждого микроконтроллера через соответствующий управляемый ключ соединен с соответствующим блоком гальванической развязки, каждый из которых соединен с соответствующим выходом преобразованного сигнала, при этом каждый микроконтроллер дополнительно содержит разъем, предназначенный для программирования микроконтроллера.
В дополнительных вариантах осуществления в качестве управляемых ключей использованы транзисторы, а в качестве блоков гальванической развязки использованы оптопары, на входах тахометрических датчиков и/или на выходах преобразованного сигнала устанавливают джамперы для конфигурации параметров электрической цепи, наличие сигнала на выходах преобразованного сигнала определяют посредством светодиодов.
Осуществление изобретения
Дальнейшее описание предназначено для раскрытия функционирования предложенного изобретения с обеспечением технического результата и содержит сведения, позволяющие специалисту осуществить изобретение.
Описание производится с отсылкой на позиции фиг. 1, на которой представлена блок-схема иллюстративного варианта осуществления предлагаемого изобретения.
Предложенный формирователь работает следующим образом.
На входные (01-03) двухконтактные разъемы (входы сигнала) формирователя подаются сигналы, сгенерированные тахометрическими датчиками. В преимущественном варианте каждый микроконтроллер (30-32) соединен с соответствующим входом сигнала и выполнен с возможностью принимать сигналы по соответствующему каналу ФИТ. Микроконтроллеры, входящие в состав формирователя, производят оцифровку и анализ полученных сигналов. Выходные сигналы от микроконтроллеров, полученные в результате обработки, поступают на соответствующие каждому микроконтроллеру управляемые ключи (40-42), преимущественно выполненные в виде транзисторных ключей, которые замыкаются при прохождении через них сигнала заданной микроконтроллером величины. С выхода ключей сигналы подаются на соответствующие каждому управляемому ключу блоки гальванической развязки (50-52), преимущественно выполненные в виде оптопар, где обеспечивается усиление сигнала и развязка выходов формирователя (6-8) (выходов преобразованного сигнала), сгруппированных в выходном разъеме (04).
На вход формирователя также подается питающее напряжение (U) от внешнего источника (преимущественно 24 В, 80 мА), входы напряжения питания соединены с соответствующими входами преобразователей питания (10-12), понижающих напряжение (преимущественно до 5 В) и обеспечивающих питание соответствующих им блоков гальванической развязки. При наличии трех блоков гальванической развязки, соответственно, необходимо применять три преобразователя напряжения, каждый из которых связан по питанию с соответствующим ему блоком гальванической развязки.
При этом каждый из указанных преобразователей напряжения выполнен с возможностью соединения по питанию с соответствующим ему регулятором напряжения (20-22), в которых напряжение понижается и стабилизируется на значении 3,3 В. В качестве таких регуляторов могут использоваться известные из уровня техники регуляторы, например, регуляторы семейства МСР1702.
Каждый из указанных регуляторов напряжения предназначен для питания одного, соответствующего ему микроконтроллера и имеет с ним связь по питанию. В качестве микроконтроллеров предпочтительно использованы микроконтроллеры семейства PIC24H.
Для упрощения описания блок-схемы общий провод (земля), используемый для обеспечения питания всех указанных выше компонентов устройства, на фиг. 1 не показан, но предполагается его использование очевидно известным из уровня техники образом.
Каждый из указанных микроконтроллеров выполнен с возможностью программирования через соответствующие разъемы (prog 0 - prog 2). При этом программирование производится таким образом, чтобы в зависимости от результатов обработки поступившего на вход микроконтроллера сигнала с тахометрических датчиков, обеспечивать выходной сигнал определенной величины, вызывающий срабатывание соответствующих ключей, что обеспечивает адаптацию порога срабатывания в зависимости от входного сигнала. Например, подстройка порога срабатывания может быть выполнена в два этапа: этап выделения полосы сигнала, в которой находится сигнал определенного датчика с устранением кратковременных импульсов, которые могут привести к ложному срабатыванию и этап оценки среднего уровня сигнала с поиском регулярных пиков выше среднего уровня. В соответствии с амплитудой обнаруженного сигнала производится адаптация порога срабатывания.
В предложенном изобретении дополнительно предусматривается возможность коммутации входных и выходных электрических цепей формирователя посредством джамперов (перемычек) для изменения некоторых параметров электрической цепи, таких как входное сопротивление, диапазон анализа входных сигналов, допустимое (постоянное, СКЗ) входное напряжение, допустимое импульсное входное напряжение. Джамперы могут устанавливаться на выходе тахометрических сигналов также для изменения некоторых характеристик электрической цепи (уровни выходных сигналов при определенном сопротивлении нагрузки).
В предложенном изобретении также предусмотрена возможность проверки наличия выходных сигналов на каждом выходе формирователя, а также наличия напряжения питания посредством подключения соответствующих светодиодов известным из уровня техники образом.
Приведенные выше сведения позволяют специалисту оценить преимущества предложенного изобретения и провести его осуществление с достижением указанного выше технического результата.