192265. lajstromszámú szabadalom • Intelligens mV-távadó galvanikusan leválasztott analóg kimenettel
1 192 265 2 A találmány tárgya intelligens mV-távadó galvanikusan leválasztott analóg kimenettel ipari érzékelők, pl. hőmérsékletérzékelők, nyomásérzékelők stb. jeleinek fogadására, linearizálására, előre beállított határértékekkel összehasonlítására és olyan galvanikusan leválasztott analóg és szükség esetén digitális kimenőjelek előállítására, melyek alkalmasak analóg kijelzők meghajtására, határértékjelzők működtetésére és intelligens adatgyűjtők digitális bemenetéihez csatlakoztatásra. Ismert, hogy a mV-távadóknál igény lehet:- a zavarvédett átvitel nagy távolságokra olcsó átviteli vonalak segítségével,- a sokcsatornás analóg jelrögzítést lehetővé tevő galvanikusan leválasztott analóg kimenet biztosítása,- a linearizálás vagy például- az előre meghatározott határértékekkel összehasonlítás és a határérték túllépés jelzéser A felsorolt követelmények egyikének vagy másikának megoldására léteznek szabadalmazott megoldások. A 4 268 818 lajstromszámú US szabadalmi leírás például olyan, érzékelőből és távadóból felépített berendezést ismertet, amely adatátviteli vonalnak levegőt vagy nagyenergiájú távvezetéket használ. A 173 811 lajstromszámú HU szabadalmi leírás több villamos jel átvitelét, erősítését és analóg rögzítését biztositó folyamatellenőrző és regisztráló berendezést mutat be. A 2 646 468 lajstromszámú DE szabadalmi leírás lassan változó mennyiségek pillanatértékének digitalizálásához impulzusszámlálós módszert alkalmaz, és a feladatot egyszerű digitális áramkörök felhasználásával oldja meg. A megoldás alkalmas a mérendő mennyiség linearizálására is. Hasonló bonyolultsági fokú digitális áramkörökből épül fel a 875 213 lajstromszámú SU szabadalmi leírásban ismertetett átalakító, amely szintén megoldja a linearizálás feladatát. A 628 429 lajstromszámú CH szabadalmi leírás azonban egy olyan megoldást mutat be, ahol a mérendő mennyiséget mikroprocesszor veszi korrekcióba, s ezzel a digitális jelfeldolgozáshoz a korábban tárgyalt megoldásokhoz képest nagyságrenddel jobb lehetőséget biztosít. Az ismertetett megoldások azonban nem alkalmasak olyan univerzális távadó kialakítására, mely a galvanikusan leválasztott analóg kimenet biztosítása mellett a linearizálás és határértékképzés feladatát is megoldja. A szakirodalomból természetesen ismert olyan mikroprocesszoros rendszer, amely az analóg információ digitalizálása után linearizál, és határértékkel hasonlít össze, majd a digitális információt bitpárhuzamos bemenettel rendelkező A/D átalakító segítségével visszaalakítja analóg jellé. Ennél az ismert és egy távadó kialakításához bonyolultnak nevezhető megoldásnál a galvanikus leválasztás a mikroprocesszor sínrendszere és az A/D átalakító kimenete vagy a D/A átalakító bemenete között történik, s így meglehetősen nehézkes. Az általunk kidolgozott találmány célja az eddig ismertetett megoldások hiányosságainak kiküszöbölésével egy olyan egyszerű felépítésű, intelligens mV-távadó kialakítása, amely az érzékelőjelét linearizálni és előre megadott határértékkel összehasonlítani képes, és galvanikusan leválasztott analóg kimenettel rendelkezik. A célkitűzésünket az eddig ismertetett megoldásoktól alapvetően eltérő módon azáltal oldjuk meg, hogy olyan A/D és D/A átalakítót alkalmazunk, melyeknél a feladatok jelentős részét a mikroszámítógép átvállalhatja, és a galvanikusan leválasztott jelek száma a minimálisra, azaz egyre csökkenthető. A találmány tárgyát képező kapcsolási elrendezésben analóg jel/impulzusszámosság átalakítás elvén alapuló A/D átalakítóval és bitpárhuzamos jel/idő átalakítás elvén működő D/A átalakítóval egészítjük ki a mikroszámítógépet, és a linearizált információt hordozó „idő”-jelet szolgáltató D/A átalakító kimenetét galvanikus leválasztón keresztül egy alkalmasan vezérelt integrátoron és mintavevő- és tartó áramkörön keresztül kapcsoljuk öszsze a távadó kimenetével. A találmány lényegét az 1. ábrán folyamatos vonallal mutatjuk be, a további kiviteli alakokat eredményező kiegészítéseket pedig szaggatott vonallal ábrázoljuk. A 12 vezérlő bemenő jele és három kimenő jele közti egyik lehetséges fázisviszonyt, az érthetőség megkönnyítése érdekében szintén feltüntetjük. Az 1. ábrán 1 mikroszámítógép, 3 kapcsolómező, 9 analóg jel/impulzusszámosság átalakító és 10 bitpárhuzamos jel/idő átalakító ki-bemeneteivel 2 sínrendszerhez kapcsolódik. A 9 analóg jel/impulzusszámosság átalakító bemenete a távadó 13 analóg bemenete. A 10 bitpárhuzamos jel/idő átalakító kimenete 11 galvanikus leválasztón keresztül 12 vezérlőbe van kötve, és a 12 vezérlő első kimenetével 8 mintavevő- és tartóáramkör egyik bemenetére, második kimenetével 6 elektronikus kapcsolón és a vele sorbakapcsolt 4 integrátoron keresztül a 8 mintavevő- és tartóáramkör másik bemenetére van bekötve. A 12 vezérlő harmadik kimenete 7 elektronikus kapcsolóra csatlakozik, mely 7 elektronikus kapcsoló egy további bemenete 5 referenciával, kimenete pedig a 4 integrátor egy további bemenetével van összekapcsolva. A 8 mintavevő- és tartóáramkör kimenete egyúttal a távadó 14 galvanikusan leválasztott analóg kimenete. Az 1. ábrában folytonos vonallal ábrázolt távadó működése a következő : A távadó működését az 1 mikroszámítógép vezérli. Az 1 mikroszámítógép impulzusszámosság formájában fogadja a 9 analóg jel/impulzusszámosság átalakító kimenőjelét, amely a 13 analóg bemenetre adott jellel arányos. Az 1 mikroszámítógép és a 9 analóg jel/impulzusszámosság átalakító együttesen tehát egy intelligens A/D átalakítót képez. Ezen A/D átalakító üzemmódja, méréshatára, a linearizálás algoritmusa és a határértékek a párhuzamos interface-ként működő 3 kapcsolómezővel választhatók ki. Az 1 mikroszámítógép a beépített számlálóján valamilyen célszerű definiált időegység, mint periódusidő (pl. 20 ms) alatt leszámolt impulzusszámon elvégzi a 3 kapcsolómező által kijelölt műveleteket, és a számítás eredményét normalizált analóg jellé alakítja a D/A átalakítóként 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
