Smart-селектор для системи збору інформації

Реферат: UA 95073 U UA 95073 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до обчислювальної техніки, а саме, до систем і мереж збору інформації з віддалених об'єктів. Може бути використаний в системах багатоточкового контролю параметрів датчиків в АСУТП. Відомі комп'ютерні мікролокальні мережі (MicroLAN®) збору та обробки технічної інформації, засновані на пристроях з однопровідним інтерфейсом, фірми Dallas Semiconductor [1]. Комірки датчика, виконані по типу інтелектуального датчика температури DS1820, перетворюють первинну фізичну величину в цифровий код і здатні виконувати ряд команд майстра шини. Для доступу до певної комірки датчика майстер повинен звернутися до декількох адресних ключів і перевести їх в замкнений стан. Це вносить суттєву затримку і зменшує швидкодію системи. В роботах [2, 3] запропонована система багатоточкового контролю (СБТК) параметрів датчиків з електричним поєднанням комірок датчика (КД) двопровідними лініями зв'язку і розподілом часу для передачі даних кожною коміркою. В цій системі використано "вкладений" часовий розподіл, тобто в заздалегідь визначену зону очікування кожна КД вбудовує свої дані у вигляді ШІМ-модульованого імпульсу. В лінії зв'язку (ЛЗ) суперпозиція сигналів-відкликів з кожної комірки являє собою точковий процес, квантування якого ефективно вирішується програмними засобами [4]. Таке моделювання систем з розподілом часу одержало назву таймерного, або izm/wg-моделювання [5]. В timing-системі кожному параметру sij датчика ставиться у відповідність еквівалентний часовий параметр таймерного сигналу, а саме, для широтно-імпульсних (ШІМ) сигналів тривалість імпульсу Тij, амплітуда якого не несе інформаційного навантаження (рис. 1). Величина часу затримки Tзij визначається порядковим номером відповідної КД. Часові інтервали Ті слугують зонами очікування сигналів з і-ї дільниці (зони обслуговування). Топологія СБТК побудована таким чином, що кожен імпульс Тij з затримкою Tзij виробляється комірками датчика КДij, розташованими на відповідних ділянках в зонах контролю відповідних параметрів. Якщо вихідний ланцюг кожної КД виконати тристабільним або з відкритим колектором, то з'являється можливість колективізації КД, тобто об'єднання виходів усіх КД в одну спільну ЛЗ. Лінія може стати "Ι-Wire", якщо поєднати подання напруги живлення та відбір струмових відкликів. Функціонування СБТК базується на наступних принципах. - Централізована подача напруги живлення групі віддалених від "центру" КД i (i-та дільниця), та підключених до однієї i-ϊ лінії зв'язку (ЛЗ, ). - Використання однієї і тієї ж двопровідної ЛЗi для подачі напруги живлення в напрямку "центр" → КДi і передачі струмових ШІМ сигналів в зворотному напрямку. - Виконання переднім фронтом імпульсу напруги живлення в ЛЗ, функцій тактового сигналу або сигналу запиту, tk. - Черговість відкликів КДj, починаючи від меншого номеру до більшого, у відповідь на сигнал запиту. - Сумарний час відкликів всіх КДj однієї ЛЗi - менший, ніж час існування напруги живлення в лінії. - Перетворення різнорідної (виробничо-технологічної, біологічної, екологічної та ін.) інформації в уніфікований параметр таймерного сигналу (найбільш зручна форма - тривалість імпульсу) і масштабування цієї інформації в кожній КДij. - Оцифровування інтервалів Tij таймерного сигналу з подальшою логіко-арифметичною обробкою зібраної інформації в "центрі". Отже, багатоточковий контроль множини параметрів sij ефективно реалізується timingсистемою з перетворенням sij в параметри Тij таймерного сигналу. Цей спосіб є гібридним за формою представлення інформації і за елементною базою: аналогова частина СБТК розподілена по периферії між усіма КД, а цифрові функції перекладені на програму, виконувану в "центрі" мікроконтролером. Такі принципи і підходи дозволяють побудувати таймінгову СБТК параметрів датчиків з мінімальним числом проводів в ЛЗ і з найвищою системною швидкодією. Опис існуючої схеми. Найближчим аналогом можна вважати пристрій, описаний в роботі [2], що містить як селектор індикатор струму і перетворювач ШІМ-сигналів (рис. 2). Індикатор струму може бути звичайним низькоомним резистором (на схемі R інд), також його можна побудувати на основі оптрона, з метою гальванічного відокремлення лінії зв'язку. Перетворювач ШІМ-сигналів містить, зазвичай, аналоговий компаратор для порівняння імпульсної напруги, знятої з індикатора струму, з деяким встановлюваним пороговим рівнем напруги. На схемі рис. 2 пороговий рівень встановлюється підбором резисторів R1, R2. Недоліки найближчого аналогу. Слабким місцем всієї системи багатоточкового контролю є часова і температурна нестабільність, що має наслідком поступову зміну тривалостей імпульсів та пауз між імпульсами, а в найгіршому випадку вихід (зміщення) позиції імпульсу за межі своєї 1 UA 95073 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 зони очікування. Виявлення негативної тенденції в зміні тривалостей імпульсів і пауз та діагностування критичних станів в позиціонуванні імпульсів в середині своїх зон очікування було б важливим вдосконаленням пристрою. В основу корисної моделі поставлена задача розширення функціональних можливостей пристрою шляхом діагностування критичних зміщень позицій імпульсів в своїх зонах очікування. Набуття діагностичних властивостей зробить пристрій інтелектуальним (smart-пристроєм), здатним прогнозувати критичні стани і моніторити часову і температурну нестабільність. Поставлена задача вирішується тим, що Smart-селектор для системи збору інформації, що містить індикатор струму, під'єднаний до входу перетворювача широтно-імпульсного сигналу, згідно з корисною моделлю перетворювач широтно-імпульсного сигналу містить аналоговий компаратор, лічильник тривалості імпульсів, лічильник тривалості пауз, запам'ятовуючий пристрій і аналізатор, вихід компаратора під'єднаний до входів обох лічильників, виходи яких під'єднані до входу запам'ятовуючого пристрою та до першого входу аналізатора, другий вхід якого з'єднаний з виходом запам'ятовуючого пристрою, а Smart-селектор для системи збору інформації аналізатор виконаний у вигляді багатоканального цифрового компаратора. На фіг. 1 Моделювання параметрів sij ШІМ-сигналами Tij Фіг. 2. Селектор для таймінгової системи збору інформації. Фіг. 3. Smart-селектор для системи збору інформації. Для реалізації поставленої мети додамо у перетворювач ШІМ-сигналів аналоговий компаратор 2, лічильник тривалості імпульсів 3, лічильник тривалості пауз 4, запам'ятовуючий пристрій 5 і аналізатор 6. Вихід компаратора під'єднаємо до входів обох лічильників, багаторозрядні виходи котрих під'єднані до входу запам'ятовуючого пристрою та до першого входу аналізатора, другий вхід якого з'єднаний з виходом запам'ятовуючого пристрою (рис. 3). На вхід аналогового компаратора 2 надходять імпульси, що знімаються з лінії зв'язку за допомогою індикатора струму 1. Компаратор 2 формує на своєму виході чіткі прямокутні імпульси пропорційної тривалості. Далі ці імпульси оцифровуються у лічильнику 3, а потім цифрові значення тривалостей імпульсів накопичуються і зберігаються у запам'ятовуючому пристрої 5. Теж саме відбувається і з тривалостями пауз. Аналізатор 6 виконує порівняння попередніх (накопичених) і поточних значень тривалостей, встановлюючи тенденції на зменшення або збільшення цих значень. Додатково аналізатор 6 виявляє критичне наближення поточних значень тривалостей до недопустимих рівнів, прогнозуючи тим самим аварійні стани, тобто колізії в позиціонуванні імпульсів на часовій осі. Ці функції аналізатора 6 можна виконати за допомогою багатоканального цифрового компаратора, що порівнює не тільки попередні і поточні значення, але і порівнює їх з визначеними заздалегідь критичними значеннями (уставками) тривалостей. Джерела інформації: 1. Карначев А.С., Белошенко В.А., Титиевский В.И. Микролокальные сети: интеллектуальные датчики, однопроводный интерфейс, системы сбора информации. - Донецк: ДонФТИ НАН Украины, 2000. - 199 с. 2. А. с. № 1180950 СССР. Устройство для сбора информации /Митасов И.И. - Опубл. 23.09.85, Бюл. № 35. 3. Мітасов I.I. Діагностичні можливості таймерної моделі багатоточкового контролю виробничо-технологічних параметрів. Вісник Технологічного університету Поділля. Хмельницький, 2004. - № 2, ч. і. - т. 1. - С. 62-68. 4. Мітасов І.І. Квантовані марківські точкові процеси у біометриї та медичній діагностиці. Вісник Хмельницького національного університету. - Хмельницький, 2005. - № 4, част. 1. - Т. 2. С. 181-187. 5. Мітасов І.І. Timing-моделирование в системах многоточечного контроля. Труды 8-й международной научно-практ. конф. "Современные информационные и электронные технологии". - Одесса, 2007 г. - С. 84. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 55 60 1. Smart-селектор для системи збору інформації, що містить індикатор струму, під'єднаний до входу перетворювача широтно-імпульсного сигналу, який відрізняється тим, що перетворювач широтно-імпульсного сигналу містить аналоговий компаратор, лічильник тривалості імпульсів, лічильник тривалості пауз, запам'ятовуючий пристрій і аналізатор, вихід компаратора під'єднаний до входів обох лічильників, виходи яких під'єднані до входу запам'ятовуючого пристрою та до першого входу аналізатора, другий вхід якого з'єднаний з виходом запам'ятовуючого пристрою. 2 UA 95073 U 2. Smart-селектор для системи збору інформації за п. 1, який відрізняється тим, що аналізатор виконаний у вигляді багатоканального цифрового компаратора. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3