ШПОРА ТОАТ. 1. Способы управления удаленными объектами

Название	1. Способы управления удаленными объектами
Дата	28.03.2022
Размер	0.93 Mb.
Формат файла
Имя файла	ШПОРА ТОАТ.docx
Тип	Документы #423045
страница	3 из 4

1 2 3 4

1 2 3 4 Укорачивающие одновибраторы Если бы логические элементы не обладали задержкой, то на выходе такой схемы постоянно присутствовал единичный логический уровень. Однако это не так. Сигнал на выходе инвертора задержан по отношению к его входу. Длительность импульса равна времени разряда конденсатора до порогового значения. Расширяющие одновибраторы (ждущие мультивибраторы) В расширяющих одновибраторах (ждущих мультивибраторах) длительность входного (запускающего) импульса должна быть короче длительности формируемого импульса. Схема расширяющего одновибратора приведена на рисунке 5. Он выполнен на двух логических элементах. Схема охвачена положительной обратной связью, так как выход второго элемента соединен с входом первого.
24. Методы синхронизации телемеханических систем Система ТУ—ТС с временным разделением сигналов содержит распределители на ПУ и КП. Распределители являются основными элементами, от устойчивости и надежности их работы зависит достоверность передачи информации. Они должны работать синхронно и синфазно. В этом случае распределители одновременно переключаются с одной позиции на другую, что обеспечивает согласованное подключение к линии связи соответствующих элементов передающей и приемной аппаратуры на ПУ и КП. В этом случае распределители одновременно переключаются с одной позиции на другую, что обеспечивает согласованное подключение к линии связи соответствующих элементов передающей и приемной аппаратуры на ПУ и КП. Рассогласовывание распределителей на ПУ и КП может происходить из-за несовпадения тактовых частот генераторов, управляющих распределителями, из-за влияния временных задержек аппаратуры, а также по причине отказов и сбоев. При этом нарушается синфазность по импульсам, когда переход на новую позицию одного распределителя по отношению к другому задерживается на время т. С увеличением числа импульсов в цикле эта задержка растет (накапливается). Последнее может привести к нарушению синхронизации распределителей по циклу, когда одновременно распределители находятся на разных позициях, в результате чего в системе передаются ложные сообщения. Обычно в системе ТУ—ТС достаточно обеспечить синхронизацию распределителей, так как нарушение синфазности т невелико по сравнению с длительностью импульса и за время цикла не приводит к искажению передаваемой информации. Существуют три основных способа синхронизации распределителей.	25. Системы с временным разделением сигналов В системе с распределительной селекцией (для передачи команды ТУ) (рис. 13.3) Рис. 13.3. Структурная схема системы с распределительной селекцией на ПУ команды от органов управления фиксируются в регистре 1. Если цикл работы системы содержит n импульсов, то регистр 1 имеет n триггеров, состояние 0 или 1 которых определяет качество (0 или 1) соответствующего импульса. Тактовый генератор ТГ1 управляет работой распределителя 1, который осуществляет пространственно-временное разделение сигналов и имеет n позиций. Сигналы с выходов триггеров регистра 1 и соответствующих им выходов распределителя подаются на входы схем И. Сигнал логической 1 на выходе схемы И появляется, если соответствующий импульс тока в кодовом цикле передается с качеством 1. Этот сигнал через схему ИЛИ поступает на модулятор М, который управляет работой генератора качеств ГК. В этом случае генератор вырабатывает импульс с качеством 1. Линейный блок ЛБ1 обеспечивает согласование входного сопротивления генератора ГК и входного сопротивления линии связи. На контрольном пункте импульсы тока из линии связи воспринимаются линейным блоком ЛБ2 и их качества определяются с помощью демодулятора ДМ. Если импульс тока имеет качество 1, то на выходе ДМ появляется сигнал логической 1. Тактовый генератор ТГ2 управляет распределителем Р2, который имеет n позиций и работает синхронно и синфазно с распределителем Р1. Сигналы с выходов демодулятора и выходов распределителя подаются на входы схем И. Сигнал логической 1 на выходе схемы И появляется, если соответствующий импульс тока в кодовом цикле был передан с качеством 1. Этот сигнал поступает на вход соответствующего триггера регистра 2 и переключает его в состояние 1. Таким образом, после завершения цикла работы системы содержимое регистра 2 повторяет содержимое регистра 1. Сигналы с выходов регистра 2 передаются на управляемые объекты. Система с кодовой селекцией (при использовании обыкновенного кода) (рис. 13.4) 13.4. Структурная схема системы с кодовой селекцией отличается от системы с распределительной селекцией (см. рис. 13.3) наличием кодера на ПУ и декодера на КП. Регистр 1на ПУ фиксирует одно из 2ⁿ сообщений, которое требуется передать. Кодер преобразует данное сообщение в соответствующее ему двоичное n-разрядное кодовое слово, которое передается по линии связи. На КП принятое кодовое слово записывается в регистре 2. Декодер преобразует данное кодовое слово в сообщение. На одном из его 2ⁿ выходов появляется сигнал логической 1, воздействующий на управляемый объект. Система с кодово-распределителъной селекцией (рис. 13.5) 13.5. Структурная схема системы с кодово-распределительной селекцией является сочетанием двух рассмотренных систем. Кодовое слово при этом делится на две части. Избирательная часть содержит n₁ импульсов тока, которые передаются по принципу кодовой селекции. Исполнительная часть содержит п₂ импульсов тока, передаваемых по принципу распределительной селекции.	26. Системы телеизмерения, их классификация и характеристики основной характеристикой СТИ является точность. Точность характеризуется статической погрешностью, или просто погрешностью. Погрешность — степень приближения показаний приемного прибора к действительному значению измеряемой величины. Погрешность телеизмерения определяют как максимальную разность между показаниями выходного прибора на приемной стороне и действительным значением телеизмеряемой величины, определяемым по показаниям образцового прибора. Абсолютная основная погрешность канала телеизмерения устройства (комплекса) — наибольшая разность выходной величины, приведенной к входной в соответствии с градуировочной характеристикой, и входной величины: Относительная погрешность — отношение абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой величины, выраженное в процентах. Приведенная погрешность — отношение абсолютной погрешности к величине диапазона шкалы измерений ( ): Абсолютная дополнительная погрешность канала телеизмерения устройства — наибольшая разность значений входной (выходной) величины при нормальных условиях и при воздействии влияющего фактора. Дополнительные погрешности вызываются различными отклонениями от нормальных условий работы, например изменением температуры окружающей среды, изменением напряжения питания за допустимые пределы, появлением помех, внешних магнитных полей и т. п. Они бывают четырех видов: интенсивности, импульсные, частотные и цифровые. В системах интенсивности измеряемая величина на передающем пункте преобразуется в уровень напряжения или тока в линии связи. На приемном пункте выполняется обратное преобразование. В импульсных системах измеряемая величина преобразуется в некоторый параметр (амплитуда, длительность, частота) импульсной последовательности, в частотных системах—в частоту переменного тока в линии связи. По методам воспроизведения измеряемой величины системы телеизмерения подразделяют на аналоговые и ц и ф р о вы е. В цифровых системах осуществляются следующие преобразования: измеряемая величина —»кодовое слово -> измеряемая величина. Используя для передачи кодовых слов корректирующие коды можно обеспечить высокую точность и помехозащищенность передачи информации об аналоговом сигнале. Данное преобразование состоит из 3 процессов: дискретизация, квантование и кодирование. Дискретизация непрерывного сигнала состоит в том, что его значение передается дискретно во времени, то есть в отдельные моменты времени. Шаг квантования можно определить из теоремы Котельникова, смысл которой заключается в следующем: любая непрерывная функция, спектр которой ограничен частотой Fmax, может быть полностью восстановлена по ее дискретным значениям, взятым через интервалы времени Однако имеется ряд затруднений для практического применения этой теоремы, связанных с тем, что все сообщения, передаваемые в телемеханике, ограничены во времени. Это обычно видео- или радио-импульсы длительностью т, у которых согласно спектр бесконечен. Поэтому представляет значительные трудности выбор значения Fmax для функций, ограниченных во времени. квантование в телемеханике используется главным образом для телеизмерений, где передаваемые функции в большинстве случаев плавно изменяются во времени и имеют достаточно сосредоточенный спектр. Восстановить квантованную по времени функцию на приемной стороне можно с помощью ступенчатой или линейной интерполяции либо методом Котельникова. Чаше всего применяют ступенчатую интерполяцию и наиболее редко — фильтрацию по Котельникову. Квантование непрерывного сигнала состоит в том, что его значение передается дискретно по величине. Для этого выбирается некоторый шаг квантования q, от которого зависит число уровней квантования. Что касается точности преобразования (квантования), то обычно она задается в виде приведенной относительной погрешности δ_ку (в процентах). Погрешности, возникающие от одновременного квантования по уровню и по времени, сначала находят поочередно для каждого из видов квантования. Неравномерное квантование по уровню. Рассмотренное квантование производилось с постоянным шагом q, вследствие чего квантованная функция состояла из одинаковых по высоте ступенек. Однако некоторые функции, подлежащие квантованию, изменяются, так что их целесообразно квантовать с различными приращениями уровней, т. е. с переменным шагом квантования q1, q2, .... qn. Квантование по уровню осуществляется для последующей передачи с помощью дискретных сигналов. На приемной стороне принятая квантованная функция в своем первоначальном («непрерывном») виде обычно не восстанавливается, хотя в принципе это возможно путем ступенчатой, линейной или более сложной интерполяции. Кодирование непрерывного сигнала состоит в том, что его дискретные значения (уровни квантования) преобразуются в двоичные кодовые слова. Эти кодовые слова последовательно передаются по линии связи. На приемном пункте по кодовому слову определяется уровень квантования и непрерывный сигнал восстанавливается.
27. Цифровое преобразование измеряемой величины Преобразование непрерывной аналоговой величины в цифровой эквивалент — код — осуществляется с помощью аналого-цифровых преобразователей (АЦП). Как и в предыдущих импульсных устройствах ТИ, измеряемая величина может быть представлена в виде механического перемещения (углового или линейного) либо в виде электрической величины. При преобразовании электрических величин в код различают преобразование с промежуточным параметром и непосредственное преобразование напряжения в код. В первых устройствах измеряемая электрическая величина (обычно напряжение, хотя могут преобразовываться также ток и сопротивление) преобразуется во вспомогательный параметр (временной интервал, частоту или фазу), преобразуемый, в свою очередь, в число импульсов, которое далее кодируется. Непосредственное преобразование напряжения в код. В этих преобразователях образуемый в кодирующем устройстве код преобразуется в напряжение, которое сравнивается с измеряемым напряжением. При равенстве напряжений образование кода прекращается и он подается на выход.	28. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) бывают нескольких типов (с последовательным приближением, с параллельным преобразованием, с двойным интегрированием следящего типа, сигма-дельта АЦП). Наибольшим быстродействием и самой низкой разрядностью обладают АЦП прямого (параллельного) преобразования. Среднюю нишу в ряду разрядность-скорость занимают АЦП последовательного приближения. Наибольшей точности достигают сигма-дельта АЦП. Принцип действия АЦП предельно прост: входной сигнал поступает одновременно на все «плюсовые» входы компараторов, а на «минусовые» подается ряд напряжений, получаемых из опорного путем деления резисторами R. Приоритетный шифратор (priority encoder) сформирует из «столбца» единиц двоичный код, который фиксируется выходным регистром. Теперь становятся понятны достоинства и недостатки такого преобразователя. Все компараторы работают параллельно, время задержки схемы равно времени задержки в одном компараторе плюс время задержки в шифраторе. Компаратор и шифратор можно сделать очень быстрыми, в итоге вся схема имеет очень высокое быстродействие. Но для получения N разрядов нужно 2^N компараторов (и сложность шифратора тоже растет как 2^N). ЦАП. На цифровые входы поступает четырехразрядное кодовое слово (2°, 2¹, 2², 2³ — веса разрядов двоичного числа). Всего на вход может поступить 16 двоичных чисел. Каждому числу на аналоговом выходе ЦАП (выходе операционного усилителя ОУ) соответствует свой уровень аналогового сигнала (уровень квантования). Это обеспечивается за счет параллельного включения резисторов, сопротивление которых изменяется по закону 2ⁿR. каждому двоичному числу на выходе ЦАП соответствует свой уровень напряжения.	29. Структура телеизмерительных систем Измеряемые аналоговые величины через управляемый распределителем коммутатор поочередно поступают на АЦП, в котором преобразуются в последовательный двоичный код (если АЦП выдает параллельный код, то до кодера нужна установка схемы, преобразующей параллельный код в последовательный). В кодере двоичный код преобразуется в один из помехозащищенных кодов, который поступает в линейный блок ЛБ, где происходит формирование и усиление импульсов. В случае необходимости передача импульсов по линии связи может происходить с частотным наполнением, для чего после ЛБ устанавливают модулятор и генератор частоты, а на КП — демодулятор. Приходящие на ПУ из линии связи, несколько искаженные из-за помех импульсы, восстанавливаются в ЛБ и поступают на декодер. Одновременно происходят синхронизация распределителей и синфазирование генераторов. После декодирования информационные символы могут поступать на блоки цифрового или аналогового воспроизведения информации или на оба сразу, а также в ЭВМ. Каждая кодовая комбинация (КК), соответствующая определенной измеряемой величине, записывается в индивидуальный регистр. При цифровом воспроизведении КК предварительно проходит через блок масштабирования. Очередность записи КК в регистры исходит от распределителя. Перед поступлением на стрелочные приборы КК предварительно преобразуется в среднее значение тока в ЦАП. При цифровом воспроизведении измеряемой величины КК поступает сначала в дешифратор Дш, в котором возбуждается выход, соответствующий ее значению, и далее воспроизводится на индикаторе в виде цифры. Величины, поступающие на приборы и индикаторы, могут одновременно регистрироваться. Структурная схема кодоимпульсной системы телеизмерения: ГТИ – генератор тактовых импульсов; ПК – преобразователь параллельного кода в последовательный и обратно (в приемнике); ЛБ – линейный блок; ФСС – формирователь синхронизирующего сигнала; БМ – блок масштабирования; Р – регистр; ДШ – дешифратор; ВСС – выделитель синхронизирующего сигнала. АЦП применяются в современных системах телеизмерений, как в виде отдельных элементов, так и интегрированными в состав микропроцессорных контроллеров. В качестве измерительных устройств в данных системах используются микроконтроллеры, как со встроенными, так и отдельными АЦП.
30. Обеспечение условий безопасности при подключении систем ТУ и ТС Система ТУ—ТС с временным разделением сигналов содержит распределители на ПУ и КП. Распределители являются основными элементами, от устойчивости и надежности их работы зависит достоверность передачи информации. Они, должны работать синхронно и синфазн. В этом случае распределители одновременно переключаются с одной позиции на другую, что обеспечивает согласованное подключение к линии связи соответствующих элементов передающей и приемной аппаратуры на ПУ и КП Обычно в системе ТУ—ТС достаточно обеспечить синхронизацию распределителей, так как нарушение синфазности т невелико по сравнению с длительностью импульса и за время цикла не приводит к искажению передаваемой информации. Существуют три основных способа синхронизации распределителей. Пошаговая синхронизация удобна при спорадической передаче команд ТУ и ТС, когда распределители нормально находятся в заторможенном состоянии. Этот способ синхронизации также снимает проблему синфазности по импульсам, которая трудно разрешима при использовании релейной аппаратуры. При циклической передаче команд в системе ТУ—ТС используется цикловая синхронизация. Структурная схема трактов ТУ-ТС Тракт ТУ.