Разработка структурной схемы

Структурная и функциональная схемы разработанного устройства представлены на рисунках 2.1 и 2.2 соответственно.

Рисунок 2.1. Структурная схема многоканального дистанционного вольтметра

Дистанционный вольтметр является устройством, позволяющим удалённо измерять значения переменных синусоидальных напряжений от нескольких различных источников (шесть каналов в данной реализации) и представлять полученную информацию на шести трёхразрядных семисегментных индикаторах.

Разработка устройства обусловлена необходимостью постоянного контроля энергоснабжения оборудования, расположенного на некотором удалении от места нахождения человека. В настоящее время устройство применяется для контроля трёх фаз входного напряжения подаваемого на промышленный нормализатор и трёх фаз снимаемого напряжения. Расстояние от места измерения до места индикации составляет 800 м.

Конструктивно вольтметр выполнен в виде двух модулей - модуля измерения и передачи, располагающегося непосредственно в месте измерения, а так же модуля приёма и индикации, устанавливаемого на рабочем месте. Связь между двумя модулями организуется с помощью пары проводов (в настоящее время используется телефонная пара). Канал связи гальванически развязан от узлов устройства, находящихся под опасным напряжением, передача информации производится токовым сигналом, имеющим значение до 30 мА.

Рисунок 2.2. Функциональная схема многоканального дистанционного вольтметра

Аналого-цифровое преобразование производится с помощью АЦП, интегрированного в МК ATmega8. Для измерения действующего значения переменного напряжения реализован алгоритм детектирования пика синусоидального сигнала и его последующее умножение на амплитудный коэффициент синусоиды.

Питание модуля измерения и передачи производится через без трансформаторный блок питания от первого канала измеряемого напряжения. При падении напряжения на этом канале ниже уровня 90В модуль отключается. Светодиод HL1 служит для индикации процесса передачи информации приёмному модулю.

Питание модуля приёма и индикации осуществляется от внешнего источника постоянного напряжения 7-25В. В нормальном режиме на всех индикаторах отображаются значения измеряемого напряжения, соответствующие определённому каналу. При отсутствии посылок от передатчика в течении более 2-х периодов обновления (примерно 1,4 сек.) на всех индикаторах отображается слово «Err», что сигнализирует о нарушении канала связи, либо неисправности передатчика. Индикация возвращается в нормальный режим после получения очередной посылки. Снижение напряжения по какому-либо из каналов, кроме первого, ниже 100В приводит к индикации прочерка «-» на соответствующем индикаторе, остальные каналы отображаются в нормальном режиме.

В данном исполнении вольтметра производится измерение исключительно сетевого переменного напряжения, однако внеся минимальные изменения в программную часть МК передающего модуля, а так же изменив номиналы резисторов делителей напряжения R5-R10 и R11-R16, возможно измерять и постоянное напряжение по всем или нескольким отдельным каналам.

- ИВ - измерительный вход.

- АЦП - аналого-цифровой преобразователь.

- УЭ - управляющий элемент.

- КС - канал связи.

- БП - блок питания.

- МК - микроконтроллер.

- БИ - блок индикации.

- МИП - модуль измерения и передачи.

- МПО - модуль приема и отображения.

Интересное из раздела

Обзор современных систем спутниковой навигации
спутниковая навигационная глобальное позиционирование На сегодняшний день в мире существует несколько навигационных систем, использующих искусственные спутни ...

Генератор цифровых тестовых сигналов
Ускорение научно-технического прогресса, развитие автоматизации процессов производства требует постоянного совершенствования систем сбора и переработки информации. Наибол ...

Амплитудная модуляция
Исследование различных видов модуляции необходимо для определения требуемых свойств каналов, сокращения избыточности модулированных сигналов и улучшения исп ...