專利名稱：監(jiān)測(cè)載波機(jī)的采集變送器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電力調(diào)度通信網(wǎng)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置。
電力線載波機(jī)是電網(wǎng)通信中的常用設(shè)備，用于對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)和故障診斷的采集變送裝置，通常主要包括采集電路(即輸入接口電路)、多路轉(zhuǎn)換開(kāi)送和變送電路三部分。進(jìn)入接口電路的各監(jiān)測(cè)點(diǎn)(模擬)信號(hào)多種多樣，導(dǎo)致現(xiàn)有方案在輸入接口電路和變送電路的設(shè)計(jì)上被迫采取了區(qū)別對(duì)待分別處理方法，即首先把監(jiān)測(cè)點(diǎn)信號(hào)按幅度、頻率或極性分為幾類，然后對(duì)于每一類信號(hào)分別設(shè)計(jì)專門的輸入接口電路和變送電路。由于設(shè)計(jì)時(shí)的具體構(gòu)思和對(duì)信號(hào)的分類方法不同，因此實(shí)際上很難用一個(gè)簡(jiǎn)單的電路形式描述?，F(xiàn)有方案需要有多種輸入接口電路和多種變送電路，因此電路設(shè)計(jì)難度大，成本和體積等各方面因素都最終限制了輸入路數(shù)的擴(kuò)充，根本無(wú)法對(duì)每臺(tái)通信設(shè)備進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)，其故障診斷準(zhǔn)確度較差。安裝時(shí)為把來(lái)自各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的輸入信號(hào)進(jìn)行幅度上的歸一化，須逐點(diǎn)進(jìn)行增益預(yù)調(diào)整(定標(biāo))。它不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且對(duì)定標(biāo)精度要求極高，直接制約著各點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)值的精度。
本實(shí)用新型的目的是針對(duì)上述存在的缺點(diǎn)，提供一種輸入接口電路和變送電路都通用，電路簡(jiǎn)單，可自動(dòng)定標(biāo)，故障診斷準(zhǔn)確度較高的采集變送裝置。
本實(shí)用新型的目的是采用如下措施實(shí)現(xiàn)的被監(jiān)測(cè)通信設(shè)備的64個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，與本裝置的64路輸入接口電路相接(參見(jiàn)圖1)，64路輸入接口電路的輸出端腳對(duì)應(yīng)連64路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，受控于控制處理器的64路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)每次接通一路，經(jīng)公用變送電路至控制處理器。其特征是來(lái)自通信設(shè)備64個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的模擬信號(hào)，分別與本裝置中由兩電阻構(gòu)成的各自輸入接口電路相連，輸入接口電路輸出分別接至64路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)U00～U63的兩個(gè)刀位Z和Y，模擬開(kāi)關(guān)U00～U63每片的控制端A、B、C匯接并且聯(lián)至譯碼器組件U100～U103的譯碼輸出端，譯碼器組件U100～U104數(shù)據(jù)輸入端腳連控制處理器選點(diǎn)碼輸出端口SC；U00～U63中每片模擬開(kāi)關(guān)的Z0、Y0分別接Y、Z，64路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)U00～U63的擲位端Z1匯接后連至公用變送電路的模擬開(kāi)關(guān)U200擲位Y1和X0，U200的刀位X送模擬開(kāi)關(guān)U201擲位Y1、Y0和X0及運(yùn)算放大器A1的反相輸入端，運(yùn)放A1輸出端和模擬開(kāi)關(guān)U201刀位Y、X相接后分成兩路，一路接模擬開(kāi)關(guān)U202擲位Y3、X3；另一路經(jīng)電阻分壓網(wǎng)絡(luò)R12、R13接U202的擲位X0、X1、X2、Y0、Y1、Y2，U202刀位Y、X經(jīng)電阻R16接運(yùn)放A2同相輸入端，A2輸出端連運(yùn)放A3、A4的同相輸入端，A3、A4輸出端分別經(jīng)晶體三極管T1和T2接模擬開(kāi)關(guān)U203的擲位Z0和Y0及A3、A4的反相輸入端，運(yùn)放A10、A11均構(gòu)成電壓跟隨器，兩輸出分別送模擬開(kāi)關(guān)U203擲位Z1和Y1，U203刀位Z和Y分別接運(yùn)放A5、A6的同相輸入端和經(jīng)電容C2、C3分別跨接其擲位Z1和Y1，A5、A6的輸出經(jīng)R22和R23分別送運(yùn)放A7的反相輸入端和同相輸入端，A7的輸出一路送數(shù)／模轉(zhuǎn)換器U207的參考電壓輸入端，另一路經(jīng)分壓電阻R26、R27送運(yùn)放A8的同相輸入端，數(shù)／模轉(zhuǎn)換器U207的電流輸出端接運(yùn)放A9的反相輸入端，運(yùn)放A9的輸出端經(jīng)R28接至運(yùn)放A8的反相輸入端，A8的輸出端接模擬開(kāi)關(guān)U200的刀位Z，U200的兩個(gè)擲位Z0和Z1分別經(jīng)電阻R30和R31送控制處理器中的模／數(shù)轉(zhuǎn)換器同相輸入端Vi＋和反相輸入端Vi－；或非門U205和U206構(gòu)成RS觸發(fā)器，其中U206一側(cè)的觸發(fā)端與模擬開(kāi)關(guān)U200的控制端A、B、C相連匯接控制處理器二次鎖存脈沖輸出端CLK，數(shù)／模轉(zhuǎn)換器U207的數(shù)據(jù)輸入端接控制處理器的增益碼輸出端口SA，模擬開(kāi)關(guān)U201的控制端A、B分別與模擬開(kāi)關(guān)U202的控制端A、B相接并接至控制處理器的檔位碼輸出端口SB。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)通信設(shè)備可實(shí)現(xiàn)全面監(jiān)測(cè)，64個(gè)輸入接口電路通用，電路簡(jiǎn)捷；整個(gè)裝置的變送電路只有一套，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定標(biāo)，減輕安裝時(shí)操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)通信設(shè)備的故障診斷準(zhǔn)確度高等優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本實(shí)用新型的電路原理圖；圖3為控制處理裝置使本實(shí)用新型進(jìn)行自動(dòng)定標(biāo)的軟件簡(jiǎn)化框圖；圖4為控制處理裝置使本實(shí)用新型進(jìn)行監(jiān)測(cè)的軟件簡(jiǎn)化框圖。
從圖1的實(shí)線框可見(jiàn)，本實(shí)用新型包括64路輸入接口電路，64路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，公用變送電路和譯碼器等；虛線框?yàn)楸槐O(jiān)測(cè)的通信設(shè)備(左框)和控制處理器(右框)。圖2中的符號(hào)為被測(cè)設(shè)備信號(hào)地， 為被測(cè)設(shè)備機(jī)架地， 為數(shù)字地， 為模擬地。
其工作原理是64路輸入接口電路由R00A、R00B～R63A、R63B構(gòu)成，每路的兩只電阻構(gòu)成一個(gè)電壓／電流變換器，把來(lái)自監(jiān)測(cè)點(diǎn)的模擬信號(hào)由電壓變?yōu)榕c之對(duì)應(yīng)的電流，然后經(jīng)64路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)中已被譯碼器U100～U104(型號(hào)為74HC139和CD4514)選中的一路模擬開(kāi)關(guān)輸出，此時(shí)模擬開(kāi)關(guān)U200(型號(hào)為CD4053)的X0與X接通，該電流送運(yùn)放A1(型號(hào)為OP－27)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，而其增益與模擬開(kāi)關(guān)U201(型號(hào)為CD4052)的內(nèi)部接點(diǎn)通斷狀況有關(guān)，A1輸出信號(hào)送R12和R13組成的10倍衰減網(wǎng)絡(luò)并經(jīng)模擬開(kāi)關(guān)U202(型號(hào)為CD4052)給運(yùn)放A2(型號(hào)為OP－37)構(gòu)成的10倍同相放大器，對(duì)于A1輸出信號(hào)衰減與否取決于U202內(nèi)部接點(diǎn)的通斷狀態(tài)，因此A2的輸出信號(hào)對(duì)于被選中的監(jiān)測(cè)點(diǎn)輸入信號(hào)在來(lái)自端口SB的檔位碼控制下具有四個(gè)增益(即檔位)級(jí)別即0.04、0.4、4、40，于是對(duì)于5mVp－p至50Vp－p的輸入信號(hào)，均可找到一個(gè)合適的檔位，使A2的輸出信號(hào)幅度落在0.2Vp－p至2Vp－p之間。此信號(hào)送給由A3、A4(型號(hào)為OP－37)，U203(型號(hào)為CD4053)、A5、A6、A7(型號(hào)為OP－07)，U204～U206(型號(hào)為CD4001)及A10、A11(型號(hào)為TL072)構(gòu)成的快速恢復(fù)交流／直流／絕對(duì)值變換電路，其中A4、T2、C3及U203的Y0－Y完成對(duì)A2輸出信號(hào)的正峰值采樣保持，A3、T1、C2及U203的Z0－Z完成對(duì)A2輸出信號(hào)的負(fù)峰值采樣保持，形成與A3、A4輸入信號(hào)正、負(fù)峰值相對(duì)應(yīng)的正、負(fù)直流電壓，并由U203的Y和Z輸出分別送給A6和A5的同相輸入端，A5、A6、A7接成了高阻抗輸入的差動(dòng)放大器，于是對(duì)于交流信號(hào)，在A7的輸出端可得到與A3、A4輸入信號(hào)峰峰值相對(duì)應(yīng)的正電壓，而對(duì)于直流信號(hào)，在A7的輸出端得到與A3、A4輸入電壓相對(duì)應(yīng)的絕對(duì)值。A10和A11均接成電壓跟隨器，分別輸出微小的正電壓和負(fù)電壓，用于提高電路在輸入小信號(hào)時(shí)的靈敏度，以改善交流／直流／絕對(duì)值電路的線性。U205和U206組成的RS觸發(fā)器用于控制U203的內(nèi)部接點(diǎn)，利用二次鎖存脈沖CLK的上升沿使上述電路處于交流／直流／絕對(duì)值變換狀態(tài)，而利用模／數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志脈沖INTR的下降沿使C2、C3上的電壓迅速泄放，為下一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)做好準(zhǔn)備。運(yùn)放A8、A9(型號(hào)為OP－07)和數(shù)／模轉(zhuǎn)換器U207(型號(hào)為DAC0832)構(gòu)成窗口式程控增益放大器，其增益受控于由控制處理器端口SA送入U(xiǎn)207數(shù)據(jù)輸入端D0～D7的增益控制碼，這部分電路的電壓增益在1.25倍和12.5倍之間變化，共有256個(gè)等級(jí)。于是對(duì)于監(jiān)測(cè)點(diǎn)輸入的5mVp－p～50Vp－p交流信號(hào)或±5mV～±50V的直流信號(hào)，利用控制處理器端口SA、SB送來(lái)合適的檔位控制碼和增益控制碼，最終總能使A8輸出的直流電壓十分接近＋2.5V，完成了自動(dòng)定標(biāo)，而其微小誤差則利用控制處理裝置的軟件修正。U200的作用是抵消電路中每個(gè)總的零點(diǎn)漂移，當(dāng)在二次鎖存脈沖CLK控制下，U200的A、B、C為邏輯“1”時(shí)其內(nèi)部X1、Y1、Z1分別與X、Y、Z相通，此時(shí)來(lái)自監(jiān)測(cè)點(diǎn)的信號(hào)被Y1－Y短接入地，A1的反相輸入端由接某路輸入接口電路改接經(jīng)R1入地，因此A8輸出的是電路本身零點(diǎn)漂移，并通過(guò)U200的Z－Z1、R31送往控制處理器中模／數(shù)轉(zhuǎn)換器的反相輸入端Vi－；當(dāng)U200的A、B、C為邏輯“0”時(shí)，U200的Z1與Z斷開(kāi)，但由于C5的保持作用，模／數(shù)轉(zhuǎn)換器反相輸入端Vi－仍保持在上述零點(diǎn)漂移的電壓數(shù)值上，此時(shí)Z0與Z相通，把A8輸出的帶有相同零點(diǎn)漂移的采集變送輸出電壓，經(jīng)電阻R30送給模數(shù)轉(zhuǎn)換器的同相輸入端Vi＋，從而使模／數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換結(jié)果中抵消了電路中總的零點(diǎn)漂移。
支持本實(shí)用新型工作的控制處理器可選用通用單片開(kāi)發(fā)機(jī)，也可對(duì)進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，其軟件結(jié)構(gòu)主要由以下兩大部分構(gòu)成。圖3是當(dāng)本實(shí)用新型初次安裝在被監(jiān)測(cè)設(shè)備上，對(duì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)定標(biāo)時(shí)控制處理器的軟件簡(jiǎn)化框圖，初始化后首先將選點(diǎn)控制碼鎖存至數(shù)據(jù)輸出端口SC，然后將增益控制碼和檔位控制碼分別鎖存至數(shù)據(jù)輸出端口SA和SB，再啟動(dòng)模／數(shù)轉(zhuǎn)換器，待轉(zhuǎn)換結(jié)束后讀取A／D轉(zhuǎn)換結(jié)果，然后判斷該結(jié)果是否逼近了設(shè)定的2.5V所對(duì)應(yīng)的數(shù)字量，如已逼近則將此結(jié)果作為該點(diǎn)定標(biāo)碼，連同此時(shí)的增益控制碼和檔位控制碼一起存入軟件表格，該點(diǎn)定標(biāo)結(jié)束；如未逼近則按特定規(guī)律修改增益控制碼或檔位碼，并重復(fù)上述過(guò)程，直至滿足逼近條件。當(dāng)一點(diǎn)定標(biāo)結(jié)束，并將該點(diǎn)的定標(biāo)碼、增益控制碼和檔位控制碼存入軟件表格后，將選點(diǎn)控制碼加1，并將增益控制碼和檔位控制碼置初始值。然后進(jìn)行下一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的定標(biāo)，如此循環(huán)直至全部點(diǎn)定標(biāo)完畢，程序自動(dòng)轉(zhuǎn)向監(jiān)測(cè)軟件部分。
圖4是本實(shí)用新型進(jìn)入正常監(jiān)測(cè)狀態(tài)后控制處理器的軟件簡(jiǎn)化框圖。初始化后按選點(diǎn)控制碼的指向把該點(diǎn)的檔位控制碼、增益控制碼從軟件表格中調(diào)出，并連同選點(diǎn)控制碼一起分別鎖存至數(shù)據(jù)輸出端口SB、SA、SC，然后啟動(dòng)模／數(shù)轉(zhuǎn)換器A／D，待轉(zhuǎn)換結(jié)束后，讀取A／D轉(zhuǎn)換結(jié)果。之后計(jì)算A／D轉(zhuǎn)換結(jié)果與該點(diǎn)在定標(biāo)時(shí)存入軟件表格的定標(biāo)碼之間的相對(duì)誤差和絕對(duì)誤差。若誤差超限，則發(fā)出告警信號(hào)并送出故障標(biāo)志；如誤差未超限則進(jìn)行下一點(diǎn)，并重復(fù)上述過(guò)程，直至全部監(jiān)測(cè)點(diǎn)完成，將選點(diǎn)控制碼清零后進(jìn)行下一周期的重復(fù)工作。
權(quán)利要求1.一種監(jiān)測(cè)載波機(jī)的采集變送器，具有采集電路、多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)和變關(guān)電路，其特征是來(lái)自通信設(shè)備64個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的模擬信號(hào)，分別與本裝置中由兩電阻構(gòu)成的各自輸入接口電路相連，輸入接口電路輸出分別接至64路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)U00～U63的兩個(gè)刀位Z和Y，模擬開(kāi)關(guān)U00～U63每片的控制端A、B、C匯接并且聯(lián)至譯碼器組件U100～U103的譯碼輸出端，譯碼器組件U100～U104數(shù)據(jù)輸入端腳連控制處理器選點(diǎn)碼輸出端口SC；U00～U63中每片模擬開(kāi)關(guān)的Z0、Y0分別接Y、Z，64路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)U00～U63的擲位端Z1匯接后連至公用變送電路的模擬開(kāi)關(guān)U200擲位Y1和X0，U200的刀位X送模擬開(kāi)關(guān)U201擲位Y1、Y0和X0及運(yùn)算放大器A1的反相輸入端，運(yùn)放A1輸出端和模擬開(kāi)關(guān)U201刀位Y、X相接后分成兩路，一路接模擬開(kāi)關(guān)U202擲位Y3、X3；另一路經(jīng)電阻分壓網(wǎng)絡(luò)R12、R13接U202的擲位X0、X1、X2、Y0、Y1、Y2，U202刀位Y、X經(jīng)電阻R16接運(yùn)放A2同相輸入端，A2輸出端連運(yùn)放A3、A4的同相輸入端，A3、A4輸出端分別經(jīng)晶體三極管T1和T2接模擬開(kāi)關(guān)U203的擲位Z0和Y0及A3、A4的反相輸入端，運(yùn)放A10、A11均構(gòu)成電壓跟隨器，兩輸出分別送模擬開(kāi)關(guān)U203擲位Z0和Y0及A3、A4的反相輸入端，運(yùn)放A10、A11均構(gòu)成電壓跟隨器，兩輸出分別送模擬開(kāi)關(guān)U203擲位Z1和Y1，U203刀位Z和Y分別接運(yùn)放A5、A6的同相輸入端和經(jīng)電容C2、C3分別跨接其擲位Z1和Y1，A5、A6的輸出經(jīng)R22和R23分別送運(yùn)放A7的反相輸入端和同相輸入端，A7的輸出一路送數(shù)/模轉(zhuǎn)換器U207的參考電壓輸入端，另一路經(jīng)分壓電阻R26、R27送運(yùn)放A8的同相輸入端，數(shù)/模轉(zhuǎn)換器U207的電流輸出端接運(yùn)放A9的反相輸入端，運(yùn)放A9的輸出端經(jīng)R28接至運(yùn)放A8的反相輸入端，A8的輸出端接模擬開(kāi)關(guān)U200的刀位Z，U200的兩個(gè)擲位Z0和Z1分別經(jīng)電阻R30和R31送控制處理器中的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器同相輸入端Vi+和反相輸入端Vi-；或非門U205和U206構(gòu)成RS觸發(fā)器，其中U206一側(cè)的觸發(fā)端與模擬開(kāi)關(guān)U200的控制端A、B、C相連匯接控制處理器二次鎖存脈沖輸出端CLK，數(shù)/模轉(zhuǎn)換器U207的數(shù)據(jù)輸入端接控制處理器的增益碼輸出端口SA，模擬開(kāi)關(guān)U201的控制端A、B分別與模擬開(kāi)關(guān)U202的控制端A、B相接并接至控制處理器的檔位碼輸出端口SB。
專利摘要本實(shí)用新型屬于電力調(diào)度通信網(wǎng)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備。被監(jiān)測(cè)通信設(shè)備的64個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，與本裝置的64路輸入接口電路相接，64路輸入接口電路的輸出端腳對(duì)應(yīng)連64路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，受控于控制處理器的64路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)經(jīng)公用變送電路至控制處理器。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)通信設(shè)備可實(shí)現(xiàn)全面監(jiān)測(cè)，故障診斷準(zhǔn)確度高，64個(gè)輸入接口電路通用，電路簡(jiǎn)單；整個(gè)裝置的變送電路只有一套，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定標(biāo)，減輕安裝時(shí)操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。
文檔編號(hào)H04B3/46GK2165575SQ9322805
公開(kāi)日1994年5月18日 申請(qǐng)日期1993年4月29日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月29日
發(fā)明者寧曰湧, 張艾東, 蔡曉, 貢奎生, 于洪賢, 佟玉國(guó), 王語(yǔ)新, 王海巖, 周靜波 申請(qǐng)人:大慶石油管理局供電公司, 沈陽(yáng)計(jì)算機(jī)廠