6.4. Распределение унифицированных токовых сигналов с защитой цепи от разрыва
В распределенных системах с токовым выходным сигналом связи все потребители включаются последовательно, поэтому обрыв линии связи или отключение одного из потребителей приводит к тому, что одновременно прекращается поступление информационного сигнала ко всем остальным потребителям. Для того, чтобы сохранить протекание тока в цепи, параллельно зажимам потребителей на распределительной колодке подключается сигнальное защитное устройство (рис. 6.7, а), представляющее собой стабилитрон с нелинейной вольт-амперной характеристикой, отличающейся наличием порогового напряжения включения.
Рис. 6.7. Использование стабилитронов для защиты токовой цепи от разрыва:
а – схема включения;
б – вольт-амперная характеристика защитного устройства
В нормальном режиме падение напряжения Uн = IнRн на сопротивлении нагрузки Rн, создаваемое током Iн источника сигнала, меньше порогового напряжения Uп стабилитрон закрыт и ток через него практически равен нулю (точка В на вольт-амперной характеристике). При обрыве линии связи одного из потребителей (в точке А на рис. 6.7, б) напряжение на нагрузке скачком возрастает (так как источник сигнала стремится поддержать силу тока в цепи), стабилитрон открывается и в цепи сохраняется прежнее значение силы тока. Напряжение на зажимах потребителя становится равным Uп (точка С на вольт-амперной характеристике), а на зажимах источника напряжение возрастает на величину U = Uп - IнRн (предполагается, что источник сигнала, имеет соответствующий запас по напряжению).
6.5. Защита от дребезга контактов дискретных датчиков
Если применяют контактные датчики бинарного типа (0 отключено, 1 - включено), называемые часто «сухой контакт», то возникает проблема дребезга контактов - кратковременного отскакивания контактов друг от друга при срабатывании датчика, что достаточно для перехода МПС регулятора в непредусмотренное состояние. Для защиты от дребезга вводят инерционные элементы (а) или специальные операторы (б) в программе работы порта ввода (рис. 6.8).
Р
Контроллер
ис. 6.8. Аппаратная (а)
и программная (б)
защита от дребезга
контактов датчика
В случае использования бесконтактного датчика с двумя состояниями «0» и «1», то при переходе от одного состояния к другому на вход микропроцессорной системы (МПС) или микропроцессорного цифрового прибора (МЦП) кратковременно подается напряжение с промежуточной величиной между «0» и «1». Для быстродействующей МПС этого промежутка времени бывает достаточно, чтобы перейти в непредусмотренное алгоритмом состояние. Необходимо специальное устройство, обеспечивающее быструю смену сигналов. Для этого на выходе датчика или входе МПС включают компаратор. Он выполнен на операционном усилителе с двумя входами, один из которых подключен к источнику порогового напряжения Uп (рис. 6.9). Если напряжение на выходе датчика равно пороговому напряжению Uн или выше его, то на выходе компаратора появляется сигнал "1".
Контроллер
Рис. 6.9. Применение компаратора для формирования порогового сигнала бесконтактного бинарного датчика
Если аналоговые датчики и устройства согласования с МПС удалены друг от друга, то сигналы датчиков искажаются из-за сопротивления соединительной линии и электромагнитных помех, воздействующих на линию передачи (рис. 6.10, а). В этом случае преобразование сигнала осуществляют на месте установки датчика. Непосредственно к выходу датчика подключают миниатюрный преобразователь напряжения в частоту U0/f (рис. 6.10, б). При изменении физической величины изменяется частота электрического сигнала, которая не зависит от помех.
Рис. 6.10. Способы соединения аналоговых датчиков с МЦП:
а - через АЦП; б - путем преобразования напряжения в частоту;
в - с помощью RC и LC-генератора
В простейших случаях можно применять датчики с изменяемым выходным сопротивлением, включенные в цепь изменения частоты RC или LC-генератора (рис. 6.10, в). При изменении выходного сигнала датчика меняется частота генератора, на которой сигнал передается через линию связи.
Ввод частотно-изменяемого сигнала в МЦП осуществляется двумя способами. При первом частоту сигнала определяют с помощью счетчика на входе МПС. При втором способе частоту определяют с помощью подпрограммы работы микроЭВМ.