многоканальный измерительный преобразователь

Формула изобретения

Многоканальный измерительный преобразователь, включающий N каналов, коммутатор каналов, аналого-цифровой преобразователь и источник опорного напряжения, отличающийся тем, что он снабжен двумя управляемыми электронными ключами, источником тока и устройством для подключения каналов, в котором каждый из N каналов образован пятью линиями связи, причем первая и третья линии связи связаны между собой посредством ключа, вторая и третья линии связи связаны между собой через сопротивление нагрузки, при этом при работе с датчиком, имеющим выходной сигнал в виде ЭДС или напряжения, выходы датчика подключены к первой и второй линиям связи, что обеспечивает подачу измеряемого напряжения через коммутатор каналов на первый вход аналого-цифрового преобразователя, при работе с датчиком, имеющим выходной токовый сигнал, выходы датчика подключены к третьей и второй линиям связи, при этом ключ, связывающий между собой первую и третью линии связи, замкнут, при работе с датчиком, имеющим выходной сигнал в виде сопротивления, токовые выходы датчика подключены к четвертой и пятой линиям связи, при этом источник опорного напряжения подключен к первому входу аналого-цифрового преобразователя и входу источника тока, выход которого соединен со входами управляемых электронных ключей, при этом выход одного управляемого электронного ключа соединен со входом коммутатора каналов и через него с четвертыми и пятыми линиями связи устройства для подключения каналов, а выход второго управляемого электронного ключа с эталонным нагрузочным сопротивлением соединен со вторым входом аналого-цифрового преобразователя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике, в частности к устройствам для измерения электрических параметров (токов, напряжений, сопротивлений), основанных на цифровом преобразовании измеряемой аналоговой величины и последующей обработке полученных цифровых значений в микропроцессоре для получения значения измеряемого параметра. Заявленный преобразователь может быть использован в системах контроля электрических параметров в различных отраслях техники.

Известно устройство для измерения электрических параметров, содержащее последовательно соединенные объект контроля, согласователи уровней входных измеряемых параметров объекта контроля и аналоговый коммутатор, а также фильтр, элемент выборки-хранения, аналого-цифровой преобразователь, информационный вход которого соединен с информационным выходом элемента выборки-хранения, вычислительный блок, адресную шину, шину управления и информационные шины вывода и ввода данных вычислительного блока, адресный вход аналого-цифрового преобразователя соединен с адресной шиной, информационные выходы аналого-цифрового преобразователя соединены с входом вычислительного блока через информационную шину ввода данных, в который введены формирователь импульсов частоты, преобразователь период-код, формирователь интервалов дискретизации, генератор эталонной частоты, делитель частоты на два, два дешифратора, два элемента И и элемент задержки, см. патент РФ 2018142, G 01 R 19/255.

Известна многоканальная измерительная система, содержащая блок компенсации квадратурной помехи и N датчиков, входы которых являются входами системы, а выходы соединены с соответствующими входами коммутатора, выход которого соединен с первым входом сумматора, выход которого соединен с входом преобразователя напряжения в число импульсов, выход которого соединен с входом счетчика, выходы которого соединены с входами первого блока памяти, выходы которого соединены с входами параллельной записи счетчика, и цифровыми входами преобразователя код-напряжение, опорные входы датчиков, блока компенсации квадратурной помехи и преобразователя код-напряжение соединены в последовательную цепь опорного тока, выход преобразователя код-напряжение соединен с вторым входом сумматора, адресные входы первого блока памяти и управляющие входы коммутатора подключены к выходам блока управления выбором канала, см. а. с. СССР 1441317, G 01 R 19/00.

По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату данное техническое решение выбрано за прототип настоящего изобретения.

Недостатками прототипа, не позволяющими достичь поставленной цели, является то, что измерительная система зависит от источника опорного напряжения, а также необходимость принятия дополнительных мер при использовании различных видов датчиков, имеющих выходные электрические сигналы в виде тока, напряжения или сопротивления.

В основу настоящего изобретения положено решение задачи создания многоканального измерительного преобразователя, не зависящего от источника опорного напряжения и позволяющего использовать различные виды датчиков, в том числе датчиков, выходным сигналом которых являются ток и сопротивление.

Сущность заявляемого изобретения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше технического результата.

Согласно изобретению указанная выше задача решается за счет того, что многоканальный измерительный преобразователь, включающий N каналов, коммутатор каналов, аналого-цифровой преобразователь и источник опорного напряжения, характеризуется тем, что он снабжен устройством для подключения каналов, в котором каждый из N каналов образован пятью линиями связи, причем первая и третья линия связаны между собой посредством ключа, вторая и третья линии связи связаны между собой через сопротивление нагрузки, при этом выходы датчиков подключены к соответствующим в зависимости от вида датчика линиям устройства для подключения каналов, выходы которого подключены ко входам коммутатора каналов, выход которого подключен к первому входу аналого-цифрового преобразователя, кроме того, преобразователь снабжен двумя управляемыми электронными ключами и источником тока, причем источник опорного напряжения подключен ко входу опорного напряжения аналого-цифрового преобразователя и ко входу источника тока, выход которого соединен с первыми входами управляемых электронных ключей, при этом выход одного ключа соединен со входом коммутатора каналов и через него с четвертыми и пятыми линиями устройства для подключения каналов, а выход второго ключа с эталонным нагрузочным сопротивлением соединен со вторым входом аналого-цифрового преобразователя.

В этом заключается совокупность существенных признаков, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Кроме этого, заявленное решение имеет факультативные признаки, характеризующие его частные случаи, а именно: заявленный преобразователь снабжен процессором, к которому подключен выход аналого-цифрового преобразователя и вторые входы управляемых электронных ключей.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "новизна".

За счет реализации отличительных признаков изобретения (в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы) достигаются важные новые свойства объекта. В предложенном техническом решении обеспечивается наличие на входе аналого-цифрового преобразователя эталонного значения сопротивления или напряжения, что позволяет сравнивать с ним измеряемые параметры. Устройство, несмотря на простоту конструкции и низкую стоимость, достаточно надежно и обеспечивает осуществление измерений с высокой точностью.

Заявителю не известны какие-либо публикации, которые содержали бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. В связи с этим, по мнению заявителя, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображено:

фиг. 1 - блок-схема заявленного преобразователя;

фиг. 2 - принципиальная схема устройства для подключения каналов;

фиг. 3 - схема подключения датчиков с выходным сигналом в виде напряжения;

фиг. 4 - схема подключения датчиков с выходным токовым сигналом;

фиг. 5 - схема подключения датчиков с выходным сигналом в виде сопротивления.

Заявленный многоканальный измерительный преобразователь включает коммутатор N каналов 1, аналого-цифровой преобразователь 2, источник опорного напряжения 3, устройство для подключения каналов 4, в котором каждый из N каналов образован пятью линиями связи, причем первая и третья линия связаны между собой посредством ключа 5, вторая и третья линии связи связаны между собой через сопротивление нагрузки 6. Выходы датчиков 7 подключены к соответствующим в зависимости от вида датчика 7 линиям устройства для подключения каналов 4, выходы которого подключены ко входам коммутатора каналов 1, выход которого подключен к первому входу аналого-цифрового преобразователя 2. Преобразователь снабжен двумя управляемыми электронными ключами 8 и 9, а также источником тока 10. Источник опорного напряжения 3 подключен ко входу опорного напряжения аналого-цифрового преобразователя 2 и ко входу источника тока 10, выход которого соединен с первыми входами управляемых электронных ключей 8 и 9. Выход управляемого электронного ключа 8 соединен со входом коммутатора каналов 1 и через него с четвертыми и пятыми линиями устройства для подключения каналов 4, а выход управляемого электронного ключа 9 с эталонным нагрузочным сопротивлением 11 соединен со вторым входом аналого-цифрового преобразователя 2. Преобразователь снабжен процессором 12, к которому подключен выход аналого-цифрового преобразователя 2 и вторые входы управляемых электронных ключей 8 и 9.

Устройство используют следующим образом.

За счет заявленного подключения источника опорного напряжения 3 и источника тока 10 к аналого-цифровому преобразователю 2, а также за счет эталонного нагрузочного сопротивления 11, на входе аналого-цифрового преобразователя 2 формируется постоянное значение сопротивления (напряжения), зависящее только от параметров источника опорного напряжения 3 и источника тока 10 и величины эталонного нагрузочного сопротивления 11. В результате этого, любое поступившее на первый вход аналого-цифрового преобразователя 2 значение измеряемого параметра (сопротивление) сравнивается с постоянным значением на втором входе аналого-цифрового преобразователя 2, что позволяет измерять параметр значительно точнее, по сравнению с известными измерительными системами, так как любые текущие изменения параметров источника опорного напряжения 3 и источника тока 10 не сказываются на точность измерений.

При работе с датчиком 7, имеющим выходной сигнал в виде ЭДС или напряжения, выходы датчика 7 подключены к первой и второй линиям устройства для подключения каналов 4, что обеспечивает подачу измеряемого напряжения через коммутатор каналов 1 на первый вход аналого-цифрового преобразователя 2.

При работе с датчиком 7, имеющим выходной токовый сигнал, выходы датчика 7 подключены к третьей и второй линиям устройства для подключения каналов 4, при этом ключ 5 замыкается, что обеспечивает подачу измеряемого падения напряжения на сопротивлении нагрузки 6 через коммутатор каналов 1 на первый вход аналого-цифрового преобразователя 2. При работе с датчиком 7, имеющим выходной сигнал в виде сопротивления, токовые выходы датчика 7 подключены к четвертой и пятой линиям устройства для подключения каналов 4, которые связаны с источником тока 10, а измерительные выходы датчика соединены с первой и второй линиями, что обеспечивает подачу измеряемого напряжения на сопротивлении нагрузки 6 через коммутатор каналов 1 на первый вход аналого-цифрового преобразователя 2.

Возможность промышленного применения заявленного технического решения не вызывает сомнений, так как оно может быть изготовлено промышленным способом с использованием известных технических средств (коммутатор каналов, аналого-цифровой преобразователь, управляемые электронные ключи), что обусловливает, по мнению заявителя, его соответствие критерию "промышленная применимость".

Использование заявленного решения по сравнению со всеми известными средствами аналогичного назначения обеспечивает следующие преимущества:

- преобразователь при измерении сопротивлений не зависит от источника опорного напряжения, что повышает точность измерений;

- преобразователь позволяет использовать различные виды датчиков, имеющие выходные электрические сигналы в виде тока, напряжения или сопротивления, что расширяет его функциональные возможности;

- источник тока постоянно имеет общую точку со схемой преобразователя, что повышает точность измерений.