专利名称：监测载波机的采集变送器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电力调度通信网的自动监测装置。
电力线载波机是电网通信中的常用设备，用于对其进行监测和故障诊断的采集变送装置，通常主要包括采集电路(即输入接口电路)、多路转换开送和变送电路三部分。进入接口电路的各监测点(模拟)信号多种多样，导致现有方案在输入接口电路和变送电路的设计上被迫采取了区别对待分别处理方法，即首先把监测点信号按幅度、频率或极性分为几类，然后对于每一类信号分别设计专门的输入接口电路和变送电路。由于设计时的具体构思和对信号的分类方法不同，因此实际上很难用一个简单的电路形式描述。现有方案需要有多种输入接口电路和多种变送电路，因此电路设计难度大，成本和体积等各方面因素都最终限制了输入路数的扩充，根本无法对每台通信设备进行全面监测，其故障诊断准确度较差。安装时为把来自各监测点的输入信号进行幅度上的归一化，须逐点进行增益预调整(定标)。它不仅费时费力，而且对定标精度要求极高，直接制约着各点监测数值的精度。
本实用新型的目的是针对上述存在的缺点，提供一种输入接口电路和变送电路都通用，电路简单，可自动定标，故障诊断准确度较高的采集变送装置。
本实用新型的目的是采用如下措施实现的被监测通信设备的64个监测点，与本装置的64路输入接口电路相接(参见图1)，64路输入接口电路的输出端脚对应连64路转换开关，受控于控制处理器的64路转换开关每次接通一路，经公用变送电路至控制处理器。其特征是来自通信设备64个监测点的模拟信号，分别与本装置中由两电阻构成的各自输入接口电路相连，输入接口电路输出分别接至64路转换开关U00～U63的两个刀位Z和Y，模拟开关U00～U63每片的控制端A、B、C汇接并且联至译码器组件U100～U103的译码输出端，译码器组件U100～U104数据输入端脚连控制处理器选点码输出端口SC；U00～U63中每片模拟开关的Z0、Y0分别接Y、Z，64路转换开关U00～U63的掷位端Z1汇接后连至公用变送电路的模拟开关U200掷位Y1和X0，U200的刀位X送模拟开关U201掷位Y1、Y0和X0及运算放大器A1的反相输入端，运放A1输出端和模拟开关U201刀位Y、X相接后分成两路，一路接模拟开关U202掷位Y3、X3；另一路经电阻分压网络R12、R13接U202的掷位X0、X1、X2、Y0、Y1、Y2，U202刀位Y、X经电阻R16接运放A2同相输入端，A2输出端连运放A3、A4的同相输入端，A3、A4输出端分别经晶体三极管T1和T2接模拟开关U203的掷位Z0和Y0及A3、A4的反相输入端，运放A10、A11均构成电压跟随器，两输出分别送模拟开关U203掷位Z1和Y1，U203刀位Z和Y分别接运放A5、A6的同相输入端和经电容C2、C3分别跨接其掷位Z1和Y1，A5、A6的输出经R22和R23分别送运放A7的反相输入端和同相输入端，A7的输出一路送数／模转换器U207的参考电压输入端，另一路经分压电阻R26、R27送运放A8的同相输入端，数／模转换器U207的电流输出端接运放A9的反相输入端，运放A9的输出端经R28接至运放A8的反相输入端，A8的输出端接模拟开关U200的刀位Z，U200的两个掷位Z0和Z1分别经电阻R30和R31送控制处理器中的模／数转换器同相输入端Vi＋和反相输入端Vi－；或非门U205和U206构成RS触发器，其中U206一侧的触发端与模拟开关U200的控制端A、B、C相连汇接控制处理器二次锁存脉冲输出端CLK，数／模转换器U207的数据输入端接控制处理器的增益码输出端口SA，模拟开关U201的控制端A、B分别与模拟开关U202的控制端A、B相接并接至控制处理器的档位码输出端口SB。
本实用新型的优点是对通信设备可实现全面监测，64个输入接口电路通用，电路简捷；整个装置的变送电路只有一套，可实现自动定标，减轻安装时操作者的劳动强度。具有电路结构简单，对通信设备的故障诊断准确度高等优点。
图1为本实用新型的电路结构框图；图2为本实用新型的电路原理图；图3为控制处理装置使本实用新型进行自动定标的软件简化框图；图4为控制处理装置使本实用新型进行监测的软件简化框图。
从图1的实线框可见，本实用新型包括64路输入接口电路，64路转换开关，公用变送电路和译码器等；虚线框为被监测的通信设备(左框)和控制处理器(右框)。图2中的符号为被测设备信号地， 为被测设备机架地， 为数字地， 为模拟地。
其工作原理是64路输入接口电路由R00A、R00B～R63A、R63B构成，每路的两只电阻构成一个电压／电流变换器，把来自监测点的模拟信号由电压变为与之对应的电流，然后经64路转换开关中已被译码器U100～U104(型号为74HC139和CD4514)选中的一路模拟开关输出，此时模拟开关U200(型号为CD4053)的X0与X接通，该电流送运放A1(型号为OP－27)变为电压信号，而其增益与模拟开关U201(型号为CD4052)的内部接点通断状况有关，A1输出信号送R12和R13组成的10倍衰减网络并经模拟开关U202(型号为CD4052)给运放A2(型号为OP－37)构成的10倍同相放大器，对于A1输出信号衰减与否取决于U202内部接点的通断状态，因此A2的输出信号对于被选中的监测点输入信号在来自端口SB的档位码控制下具有四个增益(即档位)级别即0.04、0.4、4、40，于是对于5mVp－p至50Vp－p的输入信号，均可找到一个合适的档位，使A2的输出信号幅度落在0.2Vp－p至2Vp－p之间。此信号送给由A3、A4(型号为OP－37)，U203(型号为CD4053)、A5、A6、A7(型号为OP－07)，U204～U206(型号为CD4001)及A10、A11(型号为TL072)构成的快速恢复交流／直流／绝对值变换电路，其中A4、T2、C3及U203的Y0－Y完成对A2输出信号的正峰值采样保持，A3、T1、C2及U203的Z0－Z完成对A2输出信号的负峰值采样保持，形成与A3、A4输入信号正、负峰值相对应的正、负直流电压，并由U203的Y和Z输出分别送给A6和A5的同相输入端，A5、A6、A7接成了高阻抗输入的差动放大器，于是对于交流信号，在A7的输出端可得到与A3、A4输入信号峰峰值相对应的正电压，而对于直流信号，在A7的输出端得到与A3、A4输入电压相对应的绝对值。A10和A11均接成电压跟随器，分别输出微小的正电压和负电压，用于提高电路在输入小信号时的灵敏度，以改善交流／直流／绝对值电路的线性。U205和U206组成的RS触发器用于控制U203的内部接点，利用二次锁存脉冲CLK的上升沿使上述电路处于交流／直流／绝对值变换状态，而利用模／数转换器的转换结束标志脉冲INTR的下降沿使C2、C3上的电压迅速泄放，为下一个监测点做好准备。运放A8、A9(型号为OP－07)和数／模转换器U207(型号为DAC0832)构成窗口式程控增益放大器，其增益受控于由控制处理器端口SA送入U207数据输入端D0～D7的增益控制码，这部分电路的电压增益在1.25倍和12.5倍之间变化，共有256个等级。于是对于监测点输入的5mVp－p～50Vp－p交流信号或±5mV～±50V的直流信号，利用控制处理器端口SA、SB送来合适的档位控制码和增益控制码，最终总能使A8输出的直流电压十分接近＋2.5V，完成了自动定标，而其微小误差则利用控制处理装置的软件修正。U200的作用是抵消电路中每个总的零点漂移，当在二次锁存脉冲CLK控制下，U200的A、B、C为逻辑“1”时其内部X1、Y1、Z1分别与X、Y、Z相通，此时来自监测点的信号被Y1－Y短接入地，A1的反相输入端由接某路输入接口电路改接经R1入地，因此A8输出的是电路本身零点漂移，并通过U200的Z－Z1、R31送往控制处理器中模／数转换器的反相输入端Vi－；当U200的A、B、C为逻辑“0”时，U200的Z1与Z断开，但由于C5的保持作用，模／数转换器反相输入端Vi－仍保持在上述零点漂移的电压数值上，此时Z0与Z相通，把A8输出的带有相同零点漂移的采集变送输出电压，经电阻R30送给模数转换器的同相输入端Vi＋，从而使模／数转换器的转换结果中抵消了电路中总的零点漂移。
支持本实用新型工作的控制处理器可选用通用单片开发机，也可对进行专门设计，其软件结构主要由以下两大部分构成。图3是当本实用新型初次安装在被监测设备上，对各监测点信号进行自动定标时控制处理器的软件简化框图，初始化后首先将选点控制码锁存至数据输出端口SC，然后将增益控制码和档位控制码分别锁存至数据输出端口SA和SB，再启动模／数转换器，待转换结束后读取A／D转换结果，然后判断该结果是否逼近了设定的2.5V所对应的数字量，如已逼近则将此结果作为该点定标码，连同此时的增益控制码和档位控制码一起存入软件表格，该点定标结束；如未逼近则按特定规律修改增益控制码或档位码，并重复上述过程，直至满足逼近条件。当一点定标结束，并将该点的定标码、增益控制码和档位控制码存入软件表格后，将选点控制码加1，并将增益控制码和档位控制码置初始值。然后进行下一个监测点的定标，如此循环直至全部点定标完毕，程序自动转向监测软件部分。
图4是本实用新型进入正常监测状态后控制处理器的软件简化框图。初始化后按选点控制码的指向把该点的档位控制码、增益控制码从软件表格中调出，并连同选点控制码一起分别锁存至数据输出端口SB、SA、SC，然后启动模／数转换器A／D，待转换结束后，读取A／D转换结果。之后计算A／D转换结果与该点在定标时存入软件表格的定标码之间的相对误差和绝对误差。若误差超限，则发出告警信号并送出故障标志；如误差未超限则进行下一点，并重复上述过程，直至全部监测点完成，将选点控制码清零后进行下一周期的重复工作。
权利要求1.一种监测载波机的采集变送器，具有采集电路、多路转换开关和变关电路，其特征是来自通信设备64个监测点的模拟信号，分别与本装置中由两电阻构成的各自输入接口电路相连，输入接口电路输出分别接至64路转换开关U00～U63的两个刀位Z和Y，模拟开关U00～U63每片的控制端A、B、C汇接并且联至译码器组件U100～U103的译码输出端，译码器组件U100～U104数据输入端脚连控制处理器选点码输出端口SC；U00～U63中每片模拟开关的Z0、Y0分别接Y、Z，64路转换开关U00～U63的掷位端Z1汇接后连至公用变送电路的模拟开关U200掷位Y1和X0，U200的刀位X送模拟开关U201掷位Y1、Y0和X0及运算放大器A1的反相输入端，运放A1输出端和模拟开关U201刀位Y、X相接后分成两路，一路接模拟开关U202掷位Y3、X3；另一路经电阻分压网络R12、R13接U202的掷位X0、X1、X2、Y0、Y1、Y2，U202刀位Y、X经电阻R16接运放A2同相输入端，A2输出端连运放A3、A4的同相输入端，A3、A4输出端分别经晶体三极管T1和T2接模拟开关U203的掷位Z0和Y0及A3、A4的反相输入端，运放A10、A11均构成电压跟随器，两输出分别送模拟开关U203掷位Z0和Y0及A3、A4的反相输入端，运放A10、A11均构成电压跟随器，两输出分别送模拟开关U203掷位Z1和Y1，U203刀位Z和Y分别接运放A5、A6的同相输入端和经电容C2、C3分别跨接其掷位Z1和Y1，A5、A6的输出经R22和R23分别送运放A7的反相输入端和同相输入端，A7的输出一路送数/模转换器U207的参考电压输入端，另一路经分压电阻R26、R27送运放A8的同相输入端，数/模转换器U207的电流输出端接运放A9的反相输入端，运放A9的输出端经R28接至运放A8的反相输入端，A8的输出端接模拟开关U200的刀位Z，U200的两个掷位Z0和Z1分别经电阻R30和R31送控制处理器中的模/数转换器同相输入端Vi+和反相输入端Vi-；或非门U205和U206构成RS触发器，其中U206一侧的触发端与模拟开关U200的控制端A、B、C相连汇接控制处理器二次锁存脉冲输出端CLK，数/模转换器U207的数据输入端接控制处理器的增益码输出端口SA，模拟开关U201的控制端A、B分别与模拟开关U202的控制端A、B相接并接至控制处理器的档位码输出端口SB。
专利摘要本实用新型属于电力调度通信网的自动监测设备。被监测通信设备的64个监测点，与本装置的64路输入接口电路相接，64路输入接口电路的输出端脚对应连64路转换开关，受控于控制处理器的64路转换开关经公用变送电路至控制处理器。本实用新型的优点是对通信设备可实现全面监测，故障诊断准确度高，64个输入接口电路通用，电路简单；整个装置的变送电路只有一套，可实现自动定标，减轻安装时操作者的劳动强度。
文档编号H04B3/46GK2165575SQ9322805
公开日1994年5月18日 申请日期1993年4月29日 优先权日1993年4月29日
发明者宁曰湧, 张艾东, 蔡晓, 贡奎生, 于洪贤, 佟玉国, 王语新, 王海岩, 周静波 申请人:大庆石油管理局供电公司, 沈阳计算机厂