Войти на сайт

или
Регистрация

Навигация


Передающее устройство систем телеизмерения

12362
знака
16
таблиц
0
изображений

Подпись


Изм

Лист

Лист

№ документа


Содержание


1 Введение 1

2 Назначение и область применения 3

3 Технические характеристики 4

4 Структурная схема передатчика 4

5 Разработка и расчёт основных блоков схемы 6

5.1 Параметры НС – кода 6

5.2 Выбор комбинаций НС –­ кода 9

5.2.1 1 –я посылка 10

5.2.2 2-ая посылка 13

5.3 Выбор АЦП 15

5.4 Расчёт делителя напряжения 18

5.5 Реализация регистра 19

5.6 Разработка логического узла 20

5.7 Выбор передаваемых частот и полос пропускания 20

5.8 Расчёт генераторов гармонических колебаний 22

5.9 Расчёт полосовых фильтров 24

5.10 Разработка блока управления 26

6 Основные требования к алгоритмам диагностирования 28

7 Техническая диагностика и прогнозирование 31

8 Связь технической диагностики с надежностью и качеством 34

9 Основы теории технической диагностики 37

10 Разработка технического диагностирования 39

11 Разработка схемы диагностирования 43

12 Диагностирование работоспособности системы 45

13 Заключение 47


1 Введение

Проектирование современных систем телемеханики в корне отличается от тех же систем спроектированных буквально несколько лет назад. Это объясняется в первую очередь тем, что для построения современных систем телемеханики широко используются интегральные микросхемы и средства вычислительной техники.

Использование современных технологий неизбежно влечёт к повышению скорости работы систем, улучшения качества и размеров систем, повышению точности и т.д., по сравнению со своими предшественниками, выполненными на транзисторах и диодах. Так кроме традиционных функций (телеуправление, телеизмерение, телесигнализация, телерегулирование и передача статистической информации) они могут осуществлять предварительный отбор информации после её сбора, образовывать сигналы, оптимальные для передачи по данному каналу связи, принимать решения для управления местной автоматикой, выдавать по выбору и повторно информацию диспетчеру для визуального контроля и регулирования и т.д.

Кодирование применяемое в современных системах телемеханики позволяет повышать их защищённость от помех за счёт более совершенных кодов которые в схемной реализации более просты чем их соратники, а сжатие данных позволяет увеличить объём передаваемой информации по тем же каналам связи.

Устройства телеизмерения (ТИ) осуществляют передачу на расстояние значений измеряемых величин, их регистрации или ввода данных в автоматическое устройство. Все системы ТИ подразделяют на аналоговые и дискретные. Дискретные системы ТИ наиболее близки по принципам построения схем и используемой аппаратуре к системам телеуправления. Характерная особенность дискретных систем – осуществление в передающем устройстве операции квантования по уровню. При этом вместо передачи непрерывного ряда значений измеряемой величины передаётся конечное её значений (уровней), каждому из которых соответствует при кодировании определённая кодовая комбинация. В зависимости от принципа кодирования различают частотно-импульсные (использующие числовой код) и кодово-импульсные (использующие многоэлементный код) дискретные системы ТИ.

К аналоговым системам принято относить такие системы ТИ, в которых каждому из непрерывного ряда значений измеряемой величины соответствует вполне определённый сигнал ТИ.

Основное преимущество дискретных систем по сравнению с аналоговыми – незначительное влияние изменения параметров линии связи и помех в каналах связи на передаваемые сигналы.

К преимуществам кодово-импульсных систем ТИ следует отнести высокую помехоустойчивость и отсутствие принципиальных ограничений для повышения точности телепередачи, обусловленные дискретным характером сигналов. Кроме того, такие системы приспособлены для вывода информации в цифровой форме.

В кодово-импульсных системах кодируется либо угол поворота стрелки первичного измерительного прибора, либо унифицированный электрический параметр (ток или напряжение), в которой предварительно преобразуется измеряемая величина.

Задача кодирования сообщения в общем случае заключается в согласовании свойств источника сообщений со свойствами канала связи. Различают кодирование источника сообщений (эффективное кодирование) и кодирование, учитывающее влияние помех в канале связи (помехоустойчивое кодирование).


2 Назначение и область применения

Устройства телеизмерения осуществляют передачу на расстояние значений измеряемых величин, их регистрации или ввода данных в автоматическое устройство. В основном такие системы применяются в условиях, когда передача данных затруднительна в прямом виде, тогда стаёт вопрос о применении таких систем.

3 Технические характеристики

Основные технические характеристики разрабатываемого передатчика системы телеизмерения имеют следующие значения:


- диапазон изменения измеряемой величины, В 0 – 15
- допустимая приведённая погрешность измерения, В 2.8

- максимальная частота изменения измеряемого напряжения, Гц

100
- метод разделения сигналов Частотно-временной
- метод избирания Частотно-распределительно-комбинационный
Вид проектируемого устройства Передатчик
- код

Неприводимый сменно-посылочный (НС)


4 Структурная схема передатчика

Разрабатываемая схема приёмника должна осуществлять передачу полученной информации без временных интервалов между посылками, а также производить её обработку с наименьшим временем.

Структурная схема изображена на рисунке 4.1.




Измеряемое напряжение поступает на вход делителя напряжения, предназначенного для согласования уровня входного сигнала с входом АЦП. Преобразованное напряжение поступает на АЦП, с выхода которого часть двоичного кода, соответствующая первой посылке, сразу же подаётся на блок кодирования (блок логических устройств), а остальная часть – на триггеры, выступающие в роли регистра. Блок регистров предназначен для хранения двоичного кода в то время, когда выходы АЦП находятся в Z – состоянии, что позволяет осуществлять беспрерывную передачу. С выхода блока регистров двоичный код поступает на логический блок (блок кодирования), где происходит преобразование двоичного кода в неприводимый сменно-посылочный код. Сигналы с выхода логического блока поступают на блок преобразования в частоту логических сигналов, где находятся генераторы частоты, ключи включения генераторов, полосовые фильтры и сумматор. Колебания с выходов полосовых фильтров поступают на сумматор, с выхода которого в линию поступает выходной сигнал. Работой вышеперечисленных блоков управляет блок управления, который должен производить следующие операции:

запуск АЦП на преобразование;

управление передачей данных с АЦП;

управлять записью в регистры;

управлять очерёдностью выдачи в линию посылок.


5 Разработка и расчёт основных блоков схемы
5.1 Параметры НС – кода

Допустимая погрешность для АЦП определяется по следующей формуле:


=0,5доп ,(5.1)


=0,5*2.8 = 1.4%.


Количество уровней квантования АЦП (N):


N = 100/ + 1, (5.2)


N = 100/1.4 + 1 = 72.4 .


Поскольку такая разрядность не может быть достигнута то принимаем N=128.


Разрядность кодовой комбинации (n):

n = log2 N, (5.3).


n = log2 128 = 7.


Для преобразования комбинаций двоичного кода (ДК) в НС – код комбинации ДК разбиваются на n групп, число которых равно числу посылок НС – кода nв.

Комбинациям ДК каждой группы присваиваются комбинации частот из соответствующих групп сочетаний, образованных для построения посылок НС – кода .При разбиении разрядов ДК на группы, а так же при формировании комбинаций посылок НС – кода следует учитывать, что число возможных перестановок в группе (комбинаций ДК) не должно превышать количества комбинаций соответствующих посылок:

, (5.4)

где

Niгрдк – число комбинаций i – ой группы ДК;

Nnвi – количество комбинаций i – ой посылки НС.


Выбор числа частотных позиций nч для построения комбинаций посылок НС – кода производится из условия:


. (5.5)


Примем nв = 3 (nв – количество посылок).

Для преобразования семиразрядного ДК в НС – код , у которого nв=3 mч=2, количество необходимых комбинаций:


Nком 23+2*22 =16.


При nч= 7 Nком = 21,а при nч= 6 Nком = 15 ,поэтому будем использовать 7 частотных позиций.


Относительная скорость передачи определяется по следующей формуле:


, (5.6)

где

M – количество информации;

nч – количество частотных позиций;

nв – количество посылок.

По формуле (5.6) находим относительную скорость передачи:


Rf = 7/(7*3) =0.3(3).


Принимая nв = 2 и используем те же формулы.

Для преобразования шестиразрядного ДК в НС – код , у которого nв=2 , mч=2 количество необходимых комбинаций будет равно:


Nком  23 + 24 = 24.


При nч= 8 Nком = 28, поэтому используем 8 частотных позиций.


По формуле (5.6) находим относительную скорость передачи:

Rf = 7/(8*2) =0.43.


На основании вышеприведённых расчётов делаем вывод, что НС – код с параметрами nв = 2 , mч = 2 обеспечивает большую скорость передачи при небольшом затрате аппаратных ресурсов.

5.2 Выбор комбинаций НС –­ кода

На основании вышеприведённых расчётов используем для передачи 8 частотных позиций, то возможно получение 28 комбинаций (Таблица 5.1)


Таблица 5.1

1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 1-7 1-8
2-3 2-4 2-5 2-6 2-7 2-8
3-4 3-5 3-6 3-7 3-8
4-5 4-6 4-7 4-8
5-6 5-7 5-8
6-7 6-8
7-8

Для построения кодовых комбинаций 1 – ой посылки нужно использовать 16 комбинаций частот, а для 2-ой посылки 8 комбинаций частот.

По расчётам проведённым ранее необходимо использовать восемь частот, а следовательно, для равномерного использования всех частот каждая частота для первой посылки должна использоваться четыре раза, а для второй два раза. Выбор частотных комбинаций следует производить при помощи карты Карно, потому что использование карт Карно позволит значительно оптимизировать представлении каждой кодовой комбинации для построения логического узла.


5.2.1 1 –я посылка

Ч

D0

D0

астота 1 и 2


1

1

2

2

D3

1

1

2

2

D2









D1



Частота 3 и 4










3

3

4

4

3

3

4

4


Частота 5 и 6






6

5

5

6

6

5

5

6






Частота 7 и 8



8

7

7

8









8

7

7

8


Исходя из данных по картам Карно получаем функции для частот приведённые в таблице 5.2.1.1.

Таблица 5.2.1.1

Частоты Функции
1
2
3
4
5
6
7
8

Исходя из выше приведенных функций получаем комбинации частот для первой посылки приведенные в таблице 5.2.1.2:

таблице 5.2.1.2

код 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
част. 1-8 2-8 1-7 2-7 3-8 4-8 3-7 4-7 1-6 2-6 1-5 2-5 3-6 4-6 3-5 4-5

5.2.2 2-ая посылка

Частота 1 и 2


1

1



2

2




Частота 3 и 4


3

4



3

4




Частота 5 и 6

D0





5

5

D2



6

6

D1



Частота 7 и 8

D0





7

8

D2



7

8

D1



Аналогично определяем комбинации и для второй посылки.

Получаем следующие функции (таблица 5.2.2.1).

Таблица 5.2.2.1

Частоты Функции
1
2
3
4
5
6
7
8

Конечные значения кодовых комбинаций для второй посылки приведены в таблице 5.2.2.2.


таблице 5.2.1.2

код 000 001 010 011 100 101 110 111
част. 1-3 5-8 1-4 5-7 2-3 6-8 2-4 6-7
5.3 Выбор АЦП

Так как разрядность кода равна 7, то для удобства использования и простоты подключения выбираем микросхему КР572ПВ3. Микросхема представляет собой восьмиразрядный АЦП последовательных приближений, предназначенный для ввода аналоговой информации в микропроцессоры, микроЭВМ и другие устройства вычислительной техники и обеспечивает следующие режимы: сопряжения, статической памяти и с произвольной выборкой. Условное обозначение приведено на рисунке 5.3.1

A/D

BUSY

DB1

DB2

DB3

DB4

DB5

DB6

DB7

DB8

Рисунок 5.3.1


В данной схеме АЦП будет работать в режиме статической памяти. На рисунке 5.3.2 изображена временная диаграмма работы АЦП в этом режиме, а в таблице 5.3 указаны состояния выходов АЦП и текущее функциональное состояние АЦП в зависимости от комбинации сигналов на входе.




Рисунок 5.3.2


Таблица 5.3

CS RD

BUSY

DB7—DB0

Функциональное состояние АЦП

L

H H Z Начало преобразования
L ? H Z –данные Считывание данных
L ? H Данные -- Z Сброс
H X X Z Отсутствие выборки
L H L Z Преобразование
L ? L Z Преобразование
L ? L Z Запрещено

Основные параметры АЦП:


Входное напряжение(максимальное) 10В
Номинальное напряжение питания (вывод 1)
Ток потребления по входу (по выводу 1) 4мА
Опорное напряжение (вывод 2) - 10B
Выходное напряжение низкого уровня

4B

Частота внутреннего тактового генератора 0,4..1,5Мгц
Время преобразования

Информация о работе «Передающее устройство систем телеизмерения»
Раздел: Информатика, программирование
Количество знаков с пробелами: 12362
Количество таблиц: 16
Количество изображений: 0

Похожие работы

Скачать
51677
5
17

... передачи Тц = 2,2 сек определяется расчетное значение частоты мультивибратора: , где k - коэффициент, учитывающий отношение периода колебаний мультивибратора передающего полукомплекта к периоду колебаний мультивибратора приемного полукомплекта k = 1. , так как при расчете мультивибратора, работающего совместно с триггером делителем частоты, расчетное значение его частоты удваивается и ...

Скачать
30655
2
5

... 1) большая помехоустойчивость и, как следствие этого, возмож­ность передачи телеизмерения на большие расстояния, особенно при ис- , пользовании помехозащищенных кодов; 2) большая точность телеизмерения. Погрешность в кодоимпульсных системах возникает при преобразовании измеряемой величины в код. Точ­ность преобразователей, преобразующих измеряемые величины в код, мо­жет быть меньше 0,1 %,т. е. ...

Скачать
129027
5
16

... разных этапах производства (потребления) электроэнергии. Основная цель создания таких систем – дальнейшеё повышение эффективности технических и программных средств автоматизации и диспетчеризации СЭС для улучшения технико-экономических показателей и повышения качества и надёжности электроснабжения ПП. Реформирование электроэнергетики России требует создания полномасштабных иерархических систем ...

Скачать
34383
2
19

... источника. Разумеется, для правильного выбора кода надо знать информационные характеристики источника сообщений и характеристики используемого канала связи. Физические характеристики канала и сигнала. Обычно телемеханические сигналы передаются посылками электрического тока по проводным линиям связи, но иногда используется и радиоканал. В обоих случаях перенос электромагнитной энергии сигналов ...

0 комментариев


Наверх