Багатоканальний пристрій збору, обробки і пакетної передачі результатів вимірювання технологічних параметрів від первинних перетворювачів
Номер патенту: 107320
Опубліковано: 10.12.2014
Автори: Саков Віталій Олександрович, Усков Юрій Костянтинович, Гутиря Сергій Олексійович, Томілін Руслан Олександрович
Формула / Реферат
1. Багатоканальний пристрій збору, обробки і пакетної передачі результатів вимірювання технологічних параметрів від первинних перетворювачів, що містить блок комутації сигналів, виконаний з можливістю приймання електричних сигналів від аналогових первинних перетворювачів, аналого-цифровий перетворювач і мікроконтролер, який відрізняється тим, що блок комутації сигналів і-ми виходами з'єднаний з блоком оптичної розв'язки аналогових сигналів, що містить вхідні буферні підсилювачі і фільтри, аналогові оптоізолятори, підсилювачі, що масштабують вхідні сигнали до діапазону аналого-цифрового перетворювача, аналоговий мультиплексор, та з'єднаний із щонайменше одним стабілізованим блоком живлення, і n-ми виходами з'єднаний з блоком оптичної розв'язки частотно-часових сигналів, що містить оптоізолятори сигналів лічильника глибини та оптоізолятори і перетворювачі рівня частотно-часових сигналів, причому блок оптичної розв'язки аналогових сигналів та блок оптичної розв'язки частотно-часових сигналів з'єднані з блокоманалого-цифрового перетворювача, який містить аналого-цифровий перетворювач, виконаний у вигляді 24-бітного сигма-дельта аналого-цифрового перетворювача, вхід якого з'єднаний з виходом джерела опорної напруги, тригери подій, мікроконтролер, з'єднаний із сервісним з'єднувачем оптоізольованого послідовного інтерфейсу або жорстким диском для накопичення даних, при цьому у блоці комутації сигналів на кожному вхідному каналі від аналогових датчиків встановлений навантажувальний резистор з можливістю відключення, а кожний і-й вихід блока комутації сигналів з'єднаний з входом відповідного буферного підсилювача і фільтра, і-й вихід якого з'єднаний з і-м входом відповідного аналогового оптоізолятора, і-й вихід якого, в свою чергу, з'єднаний з і-м входом відповідного підсилювача, масштабуючого вхідні сигнали до діапазону 24-бітного сигма-дельта аналого-цифрового перетворювача, і-ті виходи зазначених підсилювачів з'єднані із і-м входом аналогового мультиплексора, вихід якого з'єднаний з 24-бітним сигма-дельта аналого-цифровим перетворювачем, а вхід - з мікроконтролером, кожний n-й вихідний канал блока комутації сигналів від частотно-часових лічильників подій з'єднаний з n-им входом відповідного оптоізолятора сигналів лічильника глибини або оптоізолятора і перетворювача рівня частотно-часових сигналів, n-ні виходи яких з'єднані із входами відповідних тригерів подій, виходи яких з'єднані із входом мікроконтролера, при цьому вихід і вхід останнього з'єднані з виходом і входом 24-бітного сигма-дельта аналого-цифрового перетворювача.
2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що другий вхід мікроконтролера з'єднаний з виходом пристрою введення коригувальних даних.
Текст
Реферат: Винахід належить до області автоматики і контрольно-вимірювальної техніки, може бути використаний у системах геотехнічного моніторингу процесу будівництва глибоких і надглибоких нафтових і газових свердловин. Багатоканальний пристрій збору, обробки і пакетної передачі результатів вимірювання технологічних параметрів від первинних перетворювачів містить виконаний з можливістю приймання електричних сигналів від аналогових первинних перетворювачів блок комутації сигналів, зв'язаний з блоком оптичної розв'язки аналогових сигналів, що містить вхідні буферні підсилювачі і фільтри, аналогові оптоізолятори, підсилювачі, що масштабують вхідні сигнали до діапазону аналого-цифрового перетворювача, аналоговий мультиплексор і з'єднаний із щонайменше одним стабілізованим блоком живлення, блок оптичної розв'язки частотно-часових сигналів, що містить оптоізолятори сигналів лічильника глибини та оптоізолятори і перетворювачі рівня частотно-часових сигналів, блок аналого-цифрового перетворювача містить аналого-цифровий перетворювач, мікроконтролер, тригери подій, джерело опорної напруги, з'єднаний із сервісним з'єднувачем оптоізольованого послідовного інтерфейсу. Технічним результатом, що досягається даним UA 107320 C2 (12) UA 107320 C2 винаходом, є розширення функціональних можливостей пристрою, спрощення його виготовлення й обслуговування, поліпшення геологічної і економічної ефективності бурових робіт. UA 107320 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до автоматики і контрольно-вимірювальної техніки і може бути використаний у автоматизованих багатоканальних вимірювальних системах контролю технологічних процесів, зокрема у системах геотехнічного моніторингу процесу будівництва глибоких і надглибоких нафтових і газових свердловин, а також для контролю і розпізнавання передаварійної обстановки у процесі поглиблення свердловин. Відомий пристрій збору, обробки і передачі даних, орієнтований на обробку вимірювальної інформації, представленої аналоговими сигналами, що містить блок сполучення з первинними перетворювачами, у якому вимірювальна інформація від первинних перетворювачів через аналоговий мультиплексор, керуючі входи якого підключені до регістру номера каналу, аналогоцифровий перетворювач, буферний регістр даних і встановлений на виході блока сполучення буфер внутрішньої лінії зв'язку надходить на лінію збору даних, до якої підключені таймер і блок попередньої обробки, зв'язаний через головну лінію зв'язку із центральним блоком обробки, буферним запам'ятовувальним пристроєм, контролером накопичувача і контролером дисплея (Информационно-измерительные системы геолого-технологических и геофизических исследований в процессе бурения. - Новосибирск: Издательский дом "Историческое наследие Сибири", 2010). Недоліки відомого пристрою полягають у його малій гнучкості при обслуговуванні великої кількості первинних перетворювачів і в малій продуктивності через неефективне використання обчислювальної потужності засобів обробки даних, значна частина часу роботи яких витрачається на виконання операцій керування й операцій пересилання даних. Відомий багатоканальний пристрій для реєстрації, що містить блок керування з адресноінформаційною і командною магістраллю, до якої підключені канали збору, перетворення і реєстрації вимірювальних даних, при цьому кожний з каналів містить послідовно з'єднані програмувальний підсилювач, на вхід якого надходить вимірювальна інформація від джерела аналогового сигналу, аналого-цифровий перетворювач, блок пам'яті і формувач вихідного сигналу, приєднаний своїм виходом до магістралі, а також відповідні блоки сполучення, входи яких пов'язані з адресно-інформаційною і командною магістраллю, а виходи із входами керування відповідно програмувального підсилювача, аналого-цифрового перетворювача, блока пам'яті і формувача вихідного сигналу, при цьому синхровходи всіх каналів збору, перетворення і реєстрації вимірювальних даних і блока керування пов'язані з виходом генератора тактових імпульсів (Акбулатов Т.О., Акчурин Х.И., Левинсон Л.М. и др. Информационное обеспечение процесса бурения. - Уфа: Издательство УГНТУ, 2002). У відомому пристрої не забезпечується режим передачі для реєстрації тільки тих значень вхідного аналогового сигналу, які перевищують деяку заздалегідь установлену величину, задану границю нормального протікання досліджуваного процесу, що в деяких випадках приводить до нагромадження в пам'яті засобу вимірювання малозначимої надлишкової інформації й, отже, неефективного використання встаткування. Крім того, у відомому пристрої неможливе здійснення первинної експрес-обробки отриманих даних, яка дозволяє виключати з накопичуваних пакетів вимірювальної інформації недостовірні результати одиничних вимірів, що виникають у результаті впливу на вимірювальні аналогові первинні перетворювачі і ланцюги перетворення їх вихідних сигналів різноманітних перешкод. Відомий пристрій для введення інформації, що підключається до центрального процесора і призначений для збору й експрес-обробки інформації від аналогових і цифрових датчиків. Пристрій містить аналогові датчики, комутатор, за який використаний мультиплексор аналогових сигналів, блок керування комутатором, блоки буферної й оперативної пам'яті і блок збору й обробки даних, пов'язаний із блоком мікропрограмного керування (Бражников В.А., Фурнэ А.А. - Информационное обеспечение оптимального управления бурением скважин - М.: Издательство "Недра", 1989). Недоліком відомого пристрою, що здійснює аналіз вхідної інформації, наприклад екстремальний аналіз, відсіювання збійної інформації, статичний аналіз, є неможливість одночасної реєстрації сигналів від декількох аналогових первинних перетворювачів. Крім того, відомі пристрої не орієнтовані на використання існуючих комплексів технічних засобів, експлуатованих у складі інформаційно-вимірювальних систем контролю процесу буріння, що випускаються промисловістю. Відома система контролю й вимірювання технологічних параметрів процесу буріння, яка містить окремі (автономні) модулі контролю і вимірювання кожного параметра з відповідними датчиками, блок узгодження виходів модулів, блок нагромадження результатів вимірювання, самописні прилади, цифрові індикатори й адаптери датчиків. Блок нагромадження містить відокремлюваний електронний носій інформації, яку зчитують з нього на сторонній комп'ютер, а кожний модуль містить програмований контролер вимірювання, керований мікропроцесором за 1 UA 107320 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 алгоритмом, який запрограмований у мікросхемі пам'яті (UA 49044 C2, МПК6 E21B 44/00, G06F 17/00, оп. 16.09.2002). Недоліки відомої системи полягають у її малій гнучкості при необхідності використання великої кількості датчиків технологічних параметрів і в малій продуктивності через неефективне використання обчислювальної потужності засобів обробки даних, частина часу роботи яких витрачається на виконання операцій зчитування даних. Крім того, відома система не орієнтована на її використання в складі апаратурнопрограмних комплексів контролю процесу буріння в режимі реального часу. Найбільш близьким аналогом пристрою, що заявляється, вибраним як прототип, є пристрій для збору, обробки і пакетної передачі результатів вимірювання параметрів фізичного середовища, що містить аналогові вимірювальні датчики, аналого-цифровий перетворювач, блок керування з адресно-інформаційною і командною магістраллю, генератор тактових імпульсів, аналого-цифровий перетворювач і буферний запам'ятовувальний пристрій, а також комутатор, виконаний у вигляді з'єднувача, блок керування комутатором, канал керування опитуванням датчиків, блок регістрів результатів, формувач переданої інформації, вузол передачі даних і канал уведення-виводу. Блок керування, канал уведення-виводу і генератор тактових імпульсів утворюють центральний блок керування, а блок керування комутатором і 6 канал керування опитуванням датчиків - блок керування опитуванням (RU 2081452 C1, МПК G06F 17/40, оп. 10.06.1997). Недоліком прототипу є його вузькі функціональні можливості - пристрій призначений для спостереження за процесом зміни параметрів контрольованих величин, але не може бути використаний для реєстрації даних перехідних процесів зміни параметрів при аваріях, а також в інтервалах часу, що передують аварійній ситуації. Крім цього недоліком прототипу є обмежена кількість контрольованих параметрів технологічного процесу. В основу винаходу поставлено задачу створення нового багатоканального пристрою для збору, обробки і пакетної передачі результатів вимірювання технологічних параметрів від первинних перетворювачів, в якому шляхом уведення нових конструктивних елементів і зміни взаємозв'язку між елементами досягається можливість використання при експлуатації у необслуговуваному режимі пристрою як автономного, так і як одного з периферійних пристроїв в складі інформаційно-вимірювальної системи, здійснення пакетної передачі достовірних, малонадлишкових і згрупованих за певними ознаками даних щодо параметрів досліджуваного технологічного процесу як при його нормальному протіканні, так і у випадку виходу значень параметрів, що характеризують цей процес, за межі встановлених граничних величин, забезпечуючи при цьому збільшення кількості контрольованих параметрів технологічного процесу й ефективне використання обчислювальних потужностей засобів обробки даних, що входять до його складу. Поставлена задача вирішується тим, що у багатоканальному пристрої для збору, обробки і пакетної передачі результатів вимірювання технологічних параметрів від первинних перетворювачів, що містить виконаний з можливістю приймання електричних сигналів від аналогових первинних перетворювачів блок комутації сигналів, аналого-цифровий перетворювач і мікроконтролер, згідно з винаходом новим є те, що між блоком комутації сигналів і блоком аналого-цифрового перетворювача встановлені блок оптичної розв'язки аналогових сигналів, що містить вхідні буферні підсилювачі і фільтри, аналогові оптоізолятори, підсилювачі, що масштабують вхідні сигнали до діапазону аналого-цифрового перетворювача, аналоговий мультиплексор і з'єднаний із щонайменше одним стабілізованим блоком живлення, і блок оптичної розв'язки частотно-часових сигналів, що містить оптоізолятори сигналів лічильника глибини та оптоізолятори і перетворювачі рівня частотно-часових сигналів, а блок аналого-цифрового перетворювача, що містить аналого-цифровий перетворювач, переважно сигма-дельта 24-бітний мікроконтролер, тригери подій, джерело опорної напруги, з'єднаний із сервісним з'єднувачем оптоізольованого послідовного інтерфейсу або жорстким диском для накопичення даних, при цьому у блоці комутації сигналів на кожному вхідному каналі від аналогових датчиків встановлений з можливістю відключення навантажувальний резистор, а кожний вихідний канал блока комутації сигналів з'єднаний з входом відповідного буферного підсилювача і фільтра, вихід якого з'єднаний з входом відповідного аналогового оптоізолятора, вихід якого, в свою чергу, з'єднаний з входом відповідного підсилювача, масштабуючого вхідні сигнали до діапазону аналого-цифрового перетворювача, виходи зазначених підсилювачів з'єднані із входом аналогового мультиплексора, вихід якого з'єднаний з аналого-цифровим перетворювачем, а вхід - з мікроконтролером, також кожний вихідний канал блока комутації сигналів від частотно-часових лічильників подій з'єднаний з входом відповідного оптоізолятора сигналів лічильника глибини або оптоізолятора і перетворювача рівня частотно-часових 2 UA 107320 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 сигналів, виходи яких з'єднані із входами відповідних тригерів подій, виходи яких з'єднані із входом мікроконтролера, при цьому вихід і вхід останнього з'єднані з виходом і входом аналогоцифрового перетворювача, вхід якого також з'єднаний з виходом джерела опорної напруги. Поставлена задача вирішується також тим, що вхід мікроконтролера з'єднаний з виходом пристрою введення коригувальних даних. Заявлена конструкція пристрою, а саме уведення нових конструктивних елементів і зміна взаємозв'язку між новими і відомими елементами, забезпечує вимірювання, підсилювання, фільтрування, масштабування електричних сигналів, що відповідають певним параметрам фізичного середовища у визначений момент технологічного процесу, насамперед буріння свердловин, одержуваних від 16 аналогових датчиків і 4 частотно-часових лічильників, переведення їх у цифровий код і постійну або періодичну пакетну передачу достовірних, малонадлишкових і згрупованих за певними ознаками даних щодо параметрів досліджуваного технологічного процесу як при його нормальному протіканні, так і у випадку виходу значень параметрів, що характеризують цей процес, за межі встановлених граничних величин на засобах реєстрації даних. Технічний результат полягає у розширенні функціональних можливостей пристрою за рахунок збільшення кількості контрольованих параметрів технологічного процесу й ефективного використання обчислювальних потужностей засобів обробки даних, що входять до його складу, відсутності гальванічного зв'язку неопитуваних у даний момент первинних перетворювачів з електричними схемами блоків оптичної розв'язки аналогових сигналів і оптичної розв'язки частотно-часових сигналів, блока аналого-цифрового перетворення, підвищенні надійності пристрою, спрощенні його виготовлення й обслуговування, поліпшенні геологічної і економічної ефективності бурових робіт. Винахід, що заявляється, пояснюється кресленням, на якому схематично зображений багатоканальний пристрій збору, обробки і пакетної передачі результатів вимірювання технологічних параметрів від первинних перетворювачів. Заявлений пристрій містить виконаний з можливістю приймання електричних сигналів від аналогових первинних перетворювачів блок 1 комутації сигналів, блок 2 оптичної розв'язки аналогових сигналів, блок 3 оптичної розв'язки частотно-часових сигналів, блок 4 аналогоцифрового перетворювача. Блок 2 оптичної розв'язки аналогових сигналів містить вхідні буферні підсилювачі і фільтри 2.1, аналогові оптоізолятори 2.2, підсилювачі 2.3, що масштабують вхідні сигнали до діапазону аналого-цифрового перетворювача, аналоговий мультиплексор 2.4. Блок 3 оптичної розв'язки частотно-часових сигналів містить оптоізолятори 3.1 сигналів лічильника глибини та оптоізолятори і перетворювачі 3.2 рівня частотно-часових сигналів. Блок 4 аналого-цифрового перетворювача містить 24-бітний сигма-дельта аналогоцифровий перетворювач 4.1, мікроконтролер 4.2, тригери подій 4.3, джерело опорної напруги 4.4. У блоці 1 комутації сигналів на кожному i-му вхідному каналі від аналогових датчиків встановлений з можливістю відключення навантажувальний термостабільний резистор (на схемі не показаний) номіналом (Rн = 430 Ом ± 0,1 %), через який протікає вихідний вимірювальний струм 4…20 мА і-го датчика, підключеного до даного і-го каналу, а кожний і-ий вихідний канал блока 1 комутації сигналів з'єднаний з і-им входом відповідного буферного канального підсилювача і фільтра 2.1, і-ий вихід якого з'єднаний з і-им входом відповідного аналогового оптоізолятора 2.2, і-ий вихід якого, в свою чергу, з'єднаний з і-им входом відповідного підсилювача 2.3, масштабуючого вхідні сигнали до діапазону 24-бітного сигмадельта аналого-цифрового перетворювача 4.1. Виходи зазначених підсилювачів 2.3 з'єднані із входом аналогового мультиплексора 2.4, вихід якого з'єднаний з аналого-цифровим перетворювачем 4.1, а вхід - з мікроконтролером 4.2. Кожний n-ий вихідний канал блока комутації сигналів від частотно-часових лічильників подій з'єднаний з n-им входом відповідного оптоізолятора 3.1 сигналів лічильника глибини або оптоізолятора і перетворювача 3.2 рівня частотно-часових сигналів, n-ні виходи яких з'єднані із n-ми входами відповідних тригерів 4.3 подій, виходи яких з'єднані із входом мікроконтролера 4.2, при цьому вихід і вхід останнього з'єднані з виходом і входом аналого-цифрового перетворювача 4.1, вхід якого також з'єднаний з виходом джерела опорної напруги 4.4. Блок 2 оптичної розв'язки аналогових сигналів з'єднаний із стабілізованими блоками 6 живлення ± 12 В і 5 В, а блок 4 аналого-цифрового перетворювача з'єднаний із сервісним з'єднувачем 7 оптоізольованого послідовного інтерфейсу RS-232 або USB. Пристрій також може бути забезпечений жорстким диском для накопичення даних у ньому з подальшою передачею цих даних разом із жорстким диском. 3 UA 107320 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Пристрій також може містити пристрій 5 уведення коригувальних даних, вихід якого з'єднаний з входом мікроконтролера 4.2. Багатоканальний пристрій збору, обробки і пакетної передачі результатів вимірювання технологічних параметрів від первинних перетворювачів має такі технічні характеристики: - період вимірювання величин вхідних сигналів не більш 500 мсек; - кількість датчиків, що одночасно підключаються, з нормалізованим виходом 4…20 мА (або 0…10 В) до 16; - сумарна похибка вимірювання вхідного сигналу не більше 0,5 %; - кількість лічильників подій з амплітудою імпульсу +24 В, що одночасно підключаються, до 4; - кількість датчиків положення талевого блока, що підключаються, -1; - відстань до місця установки датчиків і лічильників подій до 100 м; - канал зв'язку з комп'ютером - послідовний цифровий оптоізольований канал RS-232 або USB; - робочий діапазон температур зовнішнього середовища при експлуатації від -20 до +40 °C; - живлення пристрою стабілізованою напругою 220 В ± 10,0 % і частотою 50 Гц; - споживана потужність не більше 50 Вт; - тривалість безперервної роботи не обмежена. Багатоканальний пристрій збору, обробки і пакетної передачі результатів вимірювання технологічних параметрів від первинних перетворювачів працює таким чином. Електричні сигнали від аналогових датчиків, що характеризують технологічні параметри фізичного середовища в певний момент будівництва глибоких і надглибоких нафтових і газових свердловин, наприклад такі як вага на гаку, навантаження на долото, механічна швидкість, час буріння тощо, надходять по екранованому кабелю в блок 1 комутації сигналів. Струм, що протікає, створює на навантажувальному резисторі в кожному i-му каналі падіння напруги, величина якого рівна: Ui вим. = Ii вим.*Rн. Зазначене у формулі падіння напруги в кожному i-му каналі вимірюється пристроєм. Його величина для граничних показань датчиків буде змінюватися в діапазоні: Uвим. мін = Iвим. мін*Rн = 0,004 А*430 Ом = + 1,72 В (вихідний струм 4 мА), Uвим. макс = Iвим. макс*Rн = 0,020 А*430 Ом = +8,60 В (вихідний струм 20 мА). Якщо на вході i-го каналу встановлений датчик з виходом "Напруга 0…10 В", то навантажувальний струмовий резистор у даному i-му каналі відключається, і багатоканальний пристрій здійснює безпосереднє вимірювання цієї напруги. Поточне значення величини напруги в кожному i-му каналі Ui вим. надходить на відповідний iий буферний канальний підсилювач 2.1, що виконує також роль активного фільтра нижніх частот. Унаслідок того, що багатоканальний пристрій призначений для реєстрації повільно змінюваних параметрів, то фільтр обмежує смугу частот вхідного сигналу на рівні 2-3 Гц. Враховуючи, що довжина ліній передачі сигналів від первинних перетворювачів до багатоканального пристрою досягає 100 м, а бурова вишка (як об'єкт контролю) через її піднесення на місцевості відіграє роль блискавковідводу, то багатоканальний пристрій має підвищений захист входів від статичної електрики. Опторозв'язка вхідних ланцюгів у кожному вимірювальному аналоговому каналі виконана за допомогою спеціалізованих аналогових оптронів, які включені за вольтостатичною схемою, що забезпечує нелінійність ±0.5 % у межах діапазону вимірювань (+1,72…+8,60 В). Оптоізолятори 2.2 і блок вхідних буферних підсилювачів 2.1 живляться від окремого гальванічно розв'язаного від багатоканального пристрою стабілізованого блока 6 живлення ±12 В. Від нього живлення подається і на частину вимірювальних первинних перетворювачів. Для приведення діапазону вхідних напруг (+1,72…+8,60 В) або (+0,5…+10 В) до вхідного діапазону використовуваного джерела 4.4 опорної напруги й аналого-цифрового перетворювача 4.1 (0…+2,5 В) використовується ще один каскад операційних підсилювачів, які живляться від вбудованого в багатоканальний пристрій стабілізованого блока живлення ±12 В. У кожному каналі є можливість підстроювання коефіцієнта його передачі. Гальванічно ізольовані від входу, відфільтровані й масштабовані до діапазону 0…+2,5 В вимірювальні сигнали кожного каналу надходять на вхід аналогового мультиплексора 2.4 і під управлінням мікроконтролера 4.2 циклічно по черзі підключаються до входу аналого-цифрового перетворювача 4.1. Перетворені у цифровий код поточні результати вимірювання параметрів фізичного середовища запам'ятовуються в поточному циклі в пам'яті мікроконтролера 4.2. У складі багатоканального пристрою використовується 24-бітний сигма-дельта аналогоцифровий перетворювач 4.1 із ціною розподілу одиниці молодшого розряду в діапазоні 0…+2,5 4 UA 107320 C2 5 10 15 20 25 В 38 мкВ при гарантованому коефіцієнті нелінійності 0,003 %. Як джерело опорної напруги аналого-цифрового перетворювача встановлена мікросхема, що забезпечує точність опорної напруги 2,5 В ± 2 мВ і коефіцієнт температурної нестабільності 0.001 % на 1 °C. Поряд з вимірюванням струмових сигналів, які характеризують технологічні параметри фізичного середовища, багатоканальний пристрій обробляє потік імпульсів від безконтактних первинних перетворювачів (частотно-часових лічильників подій), якими є наприклад оберти ротора, кількість ходів насоса, положення талевого блока тощо, і обчислює інтегральні показники по кожному із цих каналів. Усі обмірювані значення параметрів мають бути прив'язані програмним забезпеченням засобів реєстрації даних до глибини розташування породоруйнуючого інструмента. Внаслідок цього мікроконтролер 4.2 багатоканального пристрою постійно за сигналом напрямку обертання і рахунковим імпульсом датчика обертів лебідки відслідковує стан 32-х розрядного лічильника. За запитом засобу реєстрації даних обмірювані значення технологічних параметрів від первинних перетворювачів по всіх каналах, а також стан лічильника глибини й обчислені в конкретний момент часу інтегральні характеристики потоку імпульсів від первинних перетворювачів частотно-часових сигналів передаються через послідовний цифровий оптоізольований канал RS-232 або USB на комутаційний порт засобу реєстрації даних. Після передачі пакета даних цикл вимірювання стану параметрів фізичного середовища повторюється. Таким чином, у заявленому пристрої здійснюється пакетна передача перетворених у цифровий код отриманих від збільшеної кількості аналогових первинних перетворювачів даних стосовно параметрів технологічного процесу, як при його нормальному протіканні, так і у випадку виходу значень параметрів, що характеризують цей процес, за межі встановлених граничних величин, при забезпеченні роботи пристрою як в автономному режимі, так і як одного з периферійних пристроїв інформаційно-вимірювальної системи. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 30 35 40 45 50 55 1. Багатоканальний пристрій збору, обробки і пакетної передачі результатів вимірювання технологічних параметрів від первинних перетворювачів, що містить блок комутації сигналів, виконаний з можливістю приймання електричних сигналів від аналогових первинних перетворювачів, аналого-цифровий перетворювач і мікроконтролер, який відрізняється тим, що блок комутації сигналів і-ми виходами з'єднаний з блоком оптичної розв'язки аналогових сигналів, що містить вхідні буферні підсилювачі і фільтри, аналогові оптоізолятори, підсилювачі, що масштабують вхідні сигнали до діапазону аналого-цифрового перетворювача, аналоговий мультиплексор, та з'єднаний із щонайменше одним стабілізованим блоком живлення, і n-ми виходами з'єднаний з блоком оптичної розв'язки частотно-часових сигналів, що містить оптоізолятори сигналів лічильника глибини та оптоізолятори і перетворювачі рівня частотночасових сигналів, причому блок оптичної розв'язки аналогових сигналів та блок оптичної розв'язки частотно-часових сигналів з'єднані з блоком аналого-цифрового перетворювача, який містить аналого-цифровий перетворювач, виконаний у вигляді 24-бітного сигма-дельта аналогоцифрового перетворювача, вхід якого з'єднаний з виходом джерела опорної напруги, тригери подій, мікроконтролер, з'єднаний із сервісним з'єднувачем оптоізольованого послідовного інтерфейсу або жорстким диском для накопичення даних, при цьому у блоці комутації сигналів на кожному вхідному каналі від аналогових датчиків встановлений навантажувальний резистор з можливістю відключення, а кожний і-й вихід блока комутації сигналів з'єднаний з входом відповідного буферного підсилювача і фільтра, і-й вихід якого з'єднаний з і-м входом відповідного аналогового оптоізолятора, і-й вихід якого, в свою чергу, з'єднаний з і-м входом відповідного підсилювача, масштабуючого вхідні сигнали до діапазону 24-бітного сигма-дельта аналого-цифрового перетворювача, і-ті виходи зазначених підсилювачів з'єднані із і-м входом аналогового мультиплексора, вихід якого з'єднаний з 24-бітним сигма-дельта аналогоцифровим перетворювачем, а вхід - з мікроконтролером, кожний n-й вихідний канал блока комутації сигналів від частотно-часових лічильників подій з'єднаний з n-им входом відповідного оптоізолятора сигналів лічильника глибини або оптоізолятора і перетворювача рівня частотночасових сигналів, n-ні виходи яких з'єднані із входами відповідних тригерів подій, виходи яких з'єднані із входом мікроконтролера, при цьому вихід і вхід останнього з'єднані з виходом і входом 24-бітного сигма-дельта аналого-цифрового перетворювача. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що другий вхід мікроконтролера з'єднаний з виходом пристрою введення коригувальних даних. 5 UA 107320 C2 Комп’ютерна верстка І. Скворцова 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 6
ДивитисяДодаткова інформація
МПК / Мітки
МПК: E21B 44/00, G06F 17/00
Мітки: пристрій, обробки, збору, результатів, перетворювачів, багатоканальний, передачі, технологічних, пакетної, первинних, параметрів, вимірювання
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/8-107320-bagatokanalnijj-pristrijj-zboru-obrobki-i-paketno-peredachi-rezultativ-vimiryuvannya-tekhnologichnikh-parametriv-vid-pervinnikh-peretvoryuvachiv.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Багатоканальний пристрій збору, обробки і пакетної передачі результатів вимірювання технологічних параметрів від первинних перетворювачів</a>
Попередній патент: Спосіб отримання сухого збивного напівфабрикату для десертної продукції
Наступний патент: Спосіб пресування
Випадковий патент: Батарея рулонних акумуляторів