Многоканальные ИС

Рис.

Особенности: в каждом канале – полный набор элементов.

Достоинства: высокая надёжность, быстродействие. Одновременность получения результатов.

Недостаток: сложность и высокая стоимость.

Сканирующие ИС:

Рис.

Особенности: один канал измерений, которые выполняются последовательно во времени. Содержат сканирующее устройство (СкУ), которое перемещает датчик в пространстве.

Ограниченность применения: только когда измеряемая величина распределена в пространстве (температурные поля, давление, механическое напряжение и др.).

Недостаток: малое быстродействие из-за последовательного измерения.

Мультиплицированные ИС:

Рис.

Особенности: общий для всех каналов элемент меры (М), что упрощает ИС.

Недостаток: много элементов сравнения СС, равное числу измеряемых величин, что усложняет ИС.

Многоточечные ИИС:

Рис.

Количество датчиков “ n ” – до нескольких тысяч. Принцип действия – параллельно-последовательный: многократное последовательное использование одних и тех же узлов измерительного тракта. (отсюда минимальная сложность).

Здесь введён измерительный коммутатор аналоговых сигналов датчиков (ИК) (чаще используется электронные ИК, состоящие из ключей и устройства управления).

Достоинства многоточечных ИИС:

1. уменьшение элементов по сравнению с многоканальными ИС;

2. возможность наращивания каналов за счёт ИК.

Недостатки:

1. понижение быстродействия с увеличением числа опрашиваемых датчиков;

снижение точности из-за падения напряжения на ключах ИК, конечных значениях сопротивления замкнутого и разомкнутого ключей.

ТЕЛЕИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ (ИС дальнего действия).

Области применения: когда объекты измерения находятся на значительном расстоянии от средств представления и обработки информации (движущиеся объекты, большие предприятия, нефтепроводы и др., объекты атомной энергетики – около них нахождение человека невозможно!).

5. Отличие ТИС от BC ближнего действия: наличие специального канала связи, обеспечивающего передачу информации от различных источников.

Основа канала связи – это линия связи (проводные, радиолинии, оптические линии). Кроме ЛС в канал входят устройства формирования сигнала (передатчики) и приёмники сигнала (по обоим концам ЛС).

Основной параметр канала связи – полоса пропускания частот.

Для передачи информации от многих источников по одно(!) линии связи применяют:

¾ временное разделение каналов;

¾ частотное разделение каналов.

При временном разделении – последовательная передача по лини связи значений отдельных измеряемых величин; разделение каналов – с помощью коммутаторов, как в многоточечных ИС.

При частотном разделении – для каждой величины используют свою полосу частот, поэтому можно одновременно (параллельно) передавать информацию от всех источников.

В зависимости от информативного параметра сигнала различают:

Рис.

Токовые ТИС (другое название – системы интенсивности).

Рис.

Измеряемый параметр передаётся по линии связи постоянным током (0-5мА), вырабатываемым преобразователем Пр.

Токовые ТИС – просты, дешевы, надёжны, помехозащищены (т.к. среднее значение помех в линии связи примерно равно нулю, а миллиамперметр реагирует именно на среднее (!) значение тока).

Это были – одноканальные токовые ТИС.

В многоканальных токовых ТИС, как уже говорилось, применяют временное разделение каналов, т.е. на передающей и принимающей сторонах ТИС устанавливают измерительные коммутаторы (ИК), причем на приемной стороне имеются блоки памяти для хранения показания до очередного подключения коммутатора. Это усложняет систему и ограничивает быстродействие. Чтобы повысить используют спорадическую (нерегулярную) коммутацию каналов, т.е. по вызову оператора. Дальность действия токовых ТИС обычно:

- 20-25 км (кабельные каналы);

- 7-10 км (воздушные линии связи).

Ограничения по дальности определяются погрешностью из-за колебаний значения проводов и изоляции между проводами.

б) Частотные ТИС

Здесь используются для передачи значений излучаемых величин: частота sin-ого тока или импульсов постоянного тока. Возможна параллельная передача нескольких значений измеряемых величин по одной ЛС путем частотного разделения измерительных каналов.

Рис.

ЛС – линия связи;

Пр – приемник;

ВР – выдача результатов.

ПУ – передающее устройство, на выходе которого частота fx пропорциональна измеряемой величине x, например, в виде:

.

Приемник преобразует переданный по ЛС частотный сигнал в аналоговый сигнал (ток или напряжение) или в цифровой сигнал (код) для выдачи результата соответственно в аналоговой или цифровой форме.

Область применения частотных ТИС: дальность сотни километров, число каналов до нескольких тысяч.

в ) Времяимпульсные ТИС.

В них значение измеряемой величины передается по ЛС длительностью импульсов постоянного тока или интервалами между импульсами.

Рис.

Здесь – временное разделение каналов

Передающая сторона:

ИК – измерительный коммутатор;

ВИП – время-импульсный преобразователь напряжения (тока) во временной интервал.

Принимающая сторона:

ПВК – преобразователь временного интервала в код;

КП – кодовый переключатель (дешифратор);

Pг1 - Ргn – регистры памяти кода значения величины каждого канала;

ВР – блок выдачи результата (индикация, регистрация)

Область применения: ЛС сотни (кабельные) и тысячи (радиоканал) километров.

г) Цифровые телеизмерительные системы

Рис.

В них значение измеряемой величины передаётся по ЛС кодовой комбинацией в виде комбинации импульсов.

Наиболее часто применяется двоичный код (последовательность “1” и ”0”). Для повышения помехозащищенности ТИС применяют специальные коды – коды с обнаружением и исправлением ошибок, вызванных помехами (например коды Хемминга).

Для формирования кодовых комбинаций на входе ЛС устанавливается аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), к которому с помощью измерительного коммутатора (ИК) поочерёдно подключаются входные аналоговые дифференцированные сигналы. Выходной сигнал АЦП (цифровой сигнал в параллельном коде) подаётся на преобразователь параллельного кода в последовательный код. Этот код через выходное устройство (Вых.У - другое название ЛУ – линейный узел) поступает в линию связи. На выходе линии связи передаваемый код поступает на входное устройство (ЛУ – Линейный узел), в котором восстанавливаются импульсы кода, искаженные в линии связи. Далее, из ЛУ кодовые сигналы поступают в преобразователь (ПК) последовательного кода в параллельный, а затем на цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) и декоммутатор. Количество ключей декоммутатора соответствует количеству измеряемых величин. Выходные сигналы (аналоговые) с декоммутатора поступают на соответствующее количество приборов.

Описанная структура цифровой кодоимпульсной системы намеренно упрощена. В реальных телеизмерительных системах введены дополнительные блоки, осуществляющие хранение (регистры), синхронизацию, контроль искажения кодовой комбинации, преобразование двоичного кода в десятичный на приёмной стороне для удобства цифрового воспроизведения измеряемой величины и т.д.

Достоинства цифровых телеизмерительных систем:

¾ высокая помехозащищённость;

¾ возможность вывода информации в ЭВМ;

¾ возможность работы по различным каналам связи.

Недостаток: сложность.