Перетворювач вимірювальний завадостійкого виконання із функцією діагностики

Перетворювач вимірювальний завадостійкого виконання із функцією діагностики, що містить підсилювач вхідних сигналів, вузол гальванічної розв'язки, перетворювач напруга - струм, який відрізняється тим, що в нього введено аналогоцифровий перетворювач вхідних сигналів від термоелектричних датчиків, перетворювач опір - напруга, аналого-цифровий перетворювач вхідних сигналів від термодатчиків опору, вузол гальванічної розв'язки вхідних сигналів від термодатчиків Корисна модель відноситься до устаткування для автоматизованих систем управління технологічними процесами ядерних електростанцій та призначена для перетворення сигналів термоперетворювачів опору та термоелектричних перетворювачів в уніфіковані аналогові сигнали постійного струму від 0 до 5мА та від 4 до 20мА Відомий перетворювач Ш78, який по технічній суті та виконуваним функціям перетворення сигналів термоелектричних перетворювачів в сигнали постійного струму або напруги є найбільш близьким до пристрою, що заявляється Цей вимірювальний перетворювач складається з операційних підсилювачів та трансформаторів, на яких реалізована схема перетворювача Він містить підсилювачі вхідних сигналів, вузол гальванічної розв'язки, перетворювач напруга-струм Вхідний сигнал підсилюється та подається на вхідний електронний комутатор, де перетворюється в імпульси фіксованої частоти, промодульовані вхідним аналоговим сигналом Ці імпульси подаються на імпульсний трансформатор, який виконує функцію гальванічної розвязки 3 вихідної обмотки сигнал подається на вихідний електронний комутатор який комутується синхронно з вхідним комутатором та виконує роль синхронного випрямляча З ЗАВАДОСТІЙКОГО ВИКОНАННЯ видається під відповідальність власника патенту ІЗ ФУНКЦІЄЮ опору, основний мікроконтролер, цифроаналоговий перетворювач вихідних сигналів, оптореле формування сигналів спрацювання, вузол управління, вузол індикації, мікроконтролер діагностики і індикації, причому вузли гальванічної розв'язки реалізовані на магніторезистивних ізолюючих елементах, входи яких з'єднані з виходами аналого-цифрових перетворювачів, а виходи сполучені з входами основного мікроконтролера, крім того основний мікроконтролер з'єднаний з вузлом управління, з цифро-аналоговим перетворювачем вихідних сигналів, з оптореле формування сигналів спрацювання, з мікроконтролером діагностики і індикації, вихід якого з'єднаний з вузлом індикації виходу комутатора декодований аналоговий сигнал подається на перетворювач напруга - струм, де сигнал напруги перетворюється в струмів сигнал та виводиться на вихід перетворювача До недоліків відомого пристрою відносяться відсутність системи діагностики функціонування, відсутність перетворювача термодатчиків опору та компенсації холодного спаю, недостатня СТІЙКІСТЬ до електростатичних розрядів, відсутність захисту від наносекундних та мікросекундних імпульсних перешкод великої енергії по ланцюгам живлення Використання трансформаторів для гальванічної розв'язки приводить до недостатньої захищеності від електромагнітних полів радіочастотного діапазону та від індустріальних перешкод Пристрій має низьку надійність В основу корисної моделі поставлено задачу створення перетворювача вимірювального завадостійкого виконання з вбудованою функцією діагностики, в якому шляхом використання сучасної елементної бази, а саме мікросхем аналогоцифрових перетворювачів, магніторезистивних ізолюючих мікросхем, мікроконтролерів а також вдосконалення конструктивних елементів захисту та використання діагностики функціонування вузлів та елементів пристрою, досягається поліпшен CM CM 2217 ня параметрів електромагнітної сумісності, надійності та точності, захищеність від електромагнітних полів радіочастотного діапазону та індустріальних перешкод, СТІЙКІСТЬ до електростатичних розрядів, захист від наносекундних та мікросекундних імпульсних перешкод великої енергп по ланцюгам живлення Поставлена задача вирішується тим, що в перетворювач, який містить підсилювач вхідних сигналів, вузол гальванічної розв'язки, перетворювач напруга-струм, введено аналого-цифровий перетворювач вхідних сигналів від термоелектричних датчиків, перетворювач опір - напруга, аналогоцифровий перетворювач вхідних сигналів від термодатчиків опору, вузол гальванічної розв'язки вхідних сигналів від термодатчиків опору, основний мікроконтролер, цифро-аналоговий перетворювач вихідних сигналів, оптореле формування вихідних сигналів спрацювання, вузол управління, вузол індикації, мікроконтролер діагностики і індикації, при чому вузли гальванічної розв'язки реалізовані на магніторезистивних ізолюючих елементах, входи яких з'єднані з виходами аналогоцифрових перетворювачів, а виходи сполучені з входами основного мікроконтролера, крім того, основний мікроконтролер з'єднаний з вузлом управління, з цифро-аналоговим перетворювачем вихідних сигналів, з оптореле формування сигналів спрацювання, з мікроконтролером діагностики і індикації, вихід якого з'єднаний з вузлом індикації Порівняльний аналіз з відомими технічними рішеннями показав, що технічне рішення, яке пропонується, відрізняється наявністю нового складу елементів та має нову організацію взаємозв'язків між ними, тобто містить нову сукупність ознак, які забезпечують нові технічні властивості корисної моделі Технічний результат, як наслідок цих властивостей - розширені функціональні можливості пристрою На фігурі наведена функціональна схема перетворювача Перетворювач вимірювальний завадостійкого виконання з вбудованою функцією діагностики містить інструментальний підсилювач 1 вхідних сигналів від термоелектричних датчиків, аналогоцифровий перетворювач 2 вхідних сигналів від термоелектричних датчиків, магніторезистивний ізолюючий елемент 3, перетворювач опір-напруга 4 вхідних сигналів від термодатчиків опору, аналого-цифровий перетворювач 5 вхідних сигналів від термодатчиків опору, магніторезистивний ізолюючий елемент 6, вузол 7 управління, основний мікроконтролер 8, цифро-аналоговий перетворювач 9 вихідних сигналів, перетворювач 10 напругаструм, оптореле 11, 12 формування сигналів спрацювання, мікроконтролер 13 діагностики і індикації, вузол 14 індикації Входи основного мікроконтролера 8 з'єднані з вузлом управління 7 та магніторезистивними ізолюючими елементами 3, 6, а виходи його сполучені з цифро-аналоговим перетворювачем 9, оптореле 11,12 формування сигналів спрацювання, з мікроконтролером 13 діагностики і індикації, вихід якого з'єднаний з вузлом 14 індикації Перетворювач вимірювальний завадостійкого виконання з вбудованою функцією діагностики працює наступним чином Вхідний сигнал рівнем від 4,107мВ до 40,30мВ від термоелектричного перетворювача подається на інструментальний підсилювач 1, звідки заводиться на вхід 1 бти-розрядного послідовного аналого-цифрового перетворювача 2, де перетворюється в послідовний цифровий сигнал Через магніторезистивний ізолюючий елемент 3 цей сигнал подається на основний мікроконтролер 8 Сигнал від термоперетворювача опору величиною від 34,8750м до 283,890м подається на перетворювач 4 опір-напруга, звідки заводиться на вхід 1 бти-розрядного послідовного аналогоцифрового перетворювача 5, де перетворюється в послідовний цифровий сигнал, який через магніторезистивний ізолюючий елемент 6 також подаються на основний мікроконтролер 8 Сигнали від вузла 7 управління також заводяться на основний мікро контролер 8 Обробка всіх вхідних сигналів здійснюється в основному мікроконтролері 8 програмними засобами Тут реалізовані ежекторні фільтри вхідних сигналів на частоти мереживних завад 50, 100 та 200Гц, проводиться вибір режимів роботи, діапазон вимірюваних температур, типів датчиків, їх лінералізація, компенсація холодного спаю термоелектричного перетворювача за допомогою сигналів від термоперетворювача опору, вибір уставок спрацювання та інше З основного мікроконтролера 8 цифровий сигнал заводиться на цифро-аналоговий перетворювач 9, де перетворюється в напругу ВІДПОВІДНОГО рівня з якої перетворювач 10 напруга - струм формує аналоговий вихідний струмів сигнал, який виводиться на вихід перетворювача Дискретні ВИХІДНІ сигнали спрацювання формуються за допомогою оптореле 11, 12 формування сигналів спрацювання Мікроконтролер 13 діагностики і індикації здійснює постійний контроль роботи перетворювача, індикує стан в якому знаходиться перетворювач за допомогою вузла 14 індикації та визначає місце встановлення пристрою в МІСЦІ призначення Місцева індикація правильності функціонування перетворювача здійснюється цифровими світлодюдними індикаторами та світлодюдами вузла 14 індикації Зв'язок мікроконтролера 13 діагностики і індикації з пристроями зовнішнього контролю здійснюється за допомогою локальної мережі RS 485 Мікроконтролер 13 діагностики і індикації формує наступну діагностичну інформацію номер місця перетворювача, тип перетворювача, заводський номер, рік виробництва блока, час напрацювання блока, станпрапорів діагностики, тип термоперетворювача, та інше Конструктивно корисна модель перетворювача вимірювального завадостійкого виконання зі встроєною функцією діагностики виконана на каркасі з двома кришками та передньою панеллю, що дозволяє реалізувати необхідну захищеність від електромагнітних полів радіочастотного діапазону, від індустріальних перешкод, від електростатичних 2217 розрядів, від несанкціонованого доступу та від пошкодження елементів під час експлуатації В середині каркаса розташовані три друковані плати з електронними компонентами На передній панелі розташовані вузли індикації та управління Використання сучасної елементної бази (аналогоцифрові перетворювачі, цифро-аналогові перетворювачі, магніторезистивні ІЗОЛЮЮЧІ елементи, 1 ВмдтарммтктричнихдаїчмЬ Інструмент альнии підсилювач 4 ВхЦ Двтчикв опору 3 2 АЦП 5 Перетворюєм ошр-налруга І 1/ 9 10 ЦАП її 6 АЦП 6 мікроконтролери, оптоізолятори) значно зменшують споживану потужність, поліпшують теплові режими та підвищують надійність пристрою Використання цифрової індикації для відображення параметрів налагодження пристрою та стану в якому він знаходиться значно поліпшують зручність його експлуатації Леретворювч напруга-струм вихід струмового ситалу її Ц 11 Вихід спрацювання 1 12 Вихід спрацювання 2 Вузол управління иии и І II II II І Вузол індикації RS-485 Фіг КОМП ютерна верстка Т Чепелєва Пщписне Тираж 39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП 'Український інститут промислової власності', вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119