NO311108B1 - Switching device for processing analogue current and voltage signals - Google Patents

Abstract

A circuitry for processing analogical current and voltage signals to be further processed by microcomputers (4, 5) has at least two input modules (1) for processing voltage signals and at least two input modules (2) for processing current signals. Among these modules, at least one input module (1, 2) of each type is coupled by two constant current sources (3) to two microcomputers (4, 5). Two detachable connections (6, 7) arranged at the output of each of the other input modules (1, 2) make it possible to connect at least one input module (1, 2) to both microcomputers (4, 5), via two constant current sources (3), or to connect at least one input module (1) for voltage signals to one microcomputer (4) and at least one input module (2) for current signals to the other microcomputer (5), each time via a constant current source (3). The number of inputs of both microcomputers (4, 5) is the same and always smaller than that of the input modules (1, 2). The number of constant current sources (3) corresponds to the sum of the inputs of both microcomputers (4, 5). The advantage of this circuitry lies in the possibility to match the fixed and variable input modules (1, 2) so that the greatest possible freedom is ensured at the design stage with a minimal amount of hardware.

Description

Translated fromNorwegian

Oppfinnelsen angår en koplingsanordning for behandling av analoge strøm- og spenningssignaler for viderebearbeidelse i mikrodatamaskiner.The invention relates to a switching device for processing analogue current and voltage signals for further processing in microcomputers.

Ved moderne innovative, tekniske utviklinger er tendensen til systemløsninger et allment vanlig fenomen. Således er det i dag vanlig å anordne en systembeskyttelse i kraftverk. Denne forener et helt system av enkeltbeskyttelsesfunksjoner i et eneste maskinvare- hhv. programvarekonsept. En høyere integrasjonstetthet med hensyn til maskinvare, programvare og funksjonelle sammenknyttinger er i prinsipp ofte den eneste mulighet til å oppnå vesentlige forbedringer.In modern innovative technical developments, the tendency towards system solutions is a common phenomenon. Thus, it is common today to arrange system protection in power plants. This unites an entire system of individual protection functions in a single piece of hardware - or software concept. A higher integration density with regard to hardware, software and functional interconnections is in principle often the only possibility to achieve significant improvements.

I EP-A 0 283 889 er det beskrevet en bearbeidelsesmodul for registrering av analoge inngangsstørrelser, særlig for mikroprosessorsystemer. Et tilhørende programlager programmeres før målingstildragelsen, slik at halvlederbrytere aktiveres tilsvarende for hver måling. Ved denne bearbeidelsesmodul kan hver inngang koples fleksibelt og tjener til opptakelse av spenningsmåleverdistørrelser og strømmåleverdistørrelser, eller til tilpasning til følere, hvorved inngangskonfigurasjonen skjer bare ved hjelp av programmering. En ulempe ved denne bearbeidelsesmodul er at de på inngangen tilstedeværende måleverdier ikke kan registreres samtidig, da avfølingen av inngangene skjer serielt. For opptak av måleverdier i systemer ved hvilke forløp endrer seg raskt, er denne kopling derfor ikke egnet.In EP-A 0 283 889, a processing module for recording analog input quantities, particularly for microprocessor systems, is described. An associated program store is programmed before the measurement is carried out, so that semiconductor switches are activated accordingly for each measurement. With this processing module, each input can be connected flexibly and serves for the recording of voltage measurement values and current measurement values, or for adaptation to sensors, whereby the input configuration takes place only by means of programming. A disadvantage of this processing module is that the measured values present at the input cannot be recorded simultaneously, as the sensing of the inputs takes place serially. This connection is therefore not suitable for the recording of measured values in systems where processes change rapidly.

Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe en koplingsanordning ved hvilken antallet av innganger og utganger for strøm- og spenningssignalene kan varieres og en tilpasning til de forskjellige anvendelsestilfeller derved på enkel måte er mulig.The purpose of the invention is to provide a coupling device by which the number of inputs and outputs for the current and voltage signals can be varied and an adaptation to the different application cases is thereby possible in a simple way.

Ovennevnte formål oppnås ved hjelp av oppfinnelsen som er kjennetegnet ved at det er anordnet minst to inngangsmoduler for behandlingen av spenningssignaler og minst to inngangsmoduler for behandlingen av strømsignaler, av hvilke minst én respektiv inngangsmodul via to konstantstrømkilder er forbundet med to mikrodatamaskiner, og at det på utgangen av de andre inngangsmoduler er anordnet to respektive, løsbare forbindelser som er kretskortkontakter, énpolede kretskortbrytere, f.eks. "dual-in-line"-brytere, eller énpolede, elektroniske brytere, via hvilke enten minst én inngangsmodul kan tilkoples til begge mikrodatamaskiner under mellomkopling av to konstantstrømkilder, eller minst én respektiv inngangsmodul for spenningssignalene kan forbindes med den ene mikroa^tamaskin, og minst én inngangsmodul for strømsignalene kan forbindes med den andre mikrodatamaskin via en respektiv konstantstrømkilde, og at antallet av innganger til begge mikrodatamaskiner er det samme, men imidlertid alltid mindre en antallet av alle inngangsmoduler, og at antallet av konstantstrømkilder svarer til summen av inngangene til begge mikrodatamaskiner, og at inngangsmodulene, de løsbare forbindelser og konstantstrømkildene er anordnet på et trykt kretskort.The above-mentioned purpose is achieved with the help of the invention, which is characterized by the fact that there are at least two input modules for the processing of voltage signals and at least two input modules for the processing of current signals, of which at least one respective input module is connected via two constant current sources to two microcomputers, and that on the output of the other input modules are provided with two respective, detachable connections which are circuit board connectors, single-pole circuit board switches, e.g. "dual-in-line" switches, or single-pole, electronic switches, via which either at least one input module can be connected to both microcomputers with the intermediate connection of two constant current sources, or at least one respective input module for the voltage signals can be connected to one microcomputer, and at least one input module for the current signals can be connected to the other microcomputer via a respective constant current source, and that the number of inputs to both microcomputers is the same, but always less than the number of all input modules, and that the number of constant current sources corresponds to the sum of the inputs to both microcomputers, and that the input modules, the detachable connections and the constant current sources are arranged on a printed circuit board.

Koplingen ifølge oppfinnelsen er delvariabel, dvs. bestemte inngangsmoduler er utelukkende anordnet for strømsignalene eller for spenningssignalene. De andre inngangsmoduler kan valgfritt forbindes med mikrodatamaskinene via de løsbare forbindelser. Da de ikke varierbare inngangsmoduler er forbundet med begge mikrodatamaskiner, blir også redundanskravene oppfylt. Det er imidlertid også mulig å oppnå en redundans med de variable inngangsmoduler. Ved hjelp av konstantstrømkildene elimineres forstyrrelsesinnvirkninger og overgangsmotstander, og det oppnås også en langtidskonstans av kalibreringen. Ved hjelp av anordningen av alle for koplmgsanordningen nødvendige byggedeler på et kretskort, sikres den forlangte kompakthet. Da hele kretskortet straks utskiftes ved en defekt i enkelte inngangsmoduler, oppnås også en stor servicevennlighet for koplingen.The coupling according to the invention is partially variable, i.e. specific input modules are arranged exclusively for the current signals or for the voltage signals. The other input modules can optionally be connected to the microcomputers via the detachable connections. As the non-variable input modules are connected to both microcomputers, the redundancy requirements are also met. However, it is also possible to achieve redundancy with the variable input modules. With the help of the constant current sources, disturbance effects and transition resistances are eliminated, and a long-term constancy of the calibration is also achieved. By means of the arrangement of all the building parts necessary for the coupling device on a circuit board, the required compactness is ensured. As the entire circuit board is immediately replaced in the event of a defect in some input modules, a great ease of service for the connection is also achieved.

Ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen består inngangsmodulene for spenningssignalene av en spenningstransformator, en etter denne innkoplet tilpasningskopling som er etterfulgt av et lavpassfilter, og inngangsmodulene for strømsignalene er oppbygd av en strømtransformator til hvilken det er tilkoplet en strøm-spenningsomformerkopling med tilpasning med etterfølgende lavpassfilter. Dette er den enkleste og mest prisgunstige oppbygning av inngangsmodulene.According to an embodiment of the invention, the input modules for the voltage signals consist of a voltage transformer, an adaptation coupling connected after this which is followed by a low-pass filter, and the input modules for the current signals are made up of a current transformer to which a current-voltage converter coupling is connected with adaptation with a subsequent low-pass filter. This is the simplest and most cost-effective structure of the input modules.

Det er videre en fordel at det i stedet for respektive fire løsbare forbindelser, hvorved to er fra en inngangsmodul for spenningssignalene og to fra en inngangsmodul for strømsignalene, er anordnet en topolet, firetrinns bryter ved hvilken hver rottilkopling er forbundet med en konstantstrømkilde av hvilke hver er forbundet med en mikrodatamaskin, og at - i den første bryterstilling - er inngangsmodulen for spenningssignalene forbundet med begge mikrodatamaskiner, i den andre bryterstilling er inngangsmodulen for strømsignalene forbundet med begge mikrodatamaskiner, i den tredje bryterstilling er den ene inngangsmodul forbundet med den ene mikrodatamaskin og den andre inngangsmodul forbundet med den andre mikrodatamaskin, og i den fjerde bryterstilling er inngangsmoduler og mikrodatamaskiner forbundet med hverandre i motsatt rekkefølge. Med bryteren skjer tilordningen av inngangsmodulene til mikrodatamaskinene på meget enkel måte da ledningsføring for de fire muligheter allerede er anordnet i bryteren.It is further an advantage that instead of respective four detachable connections, whereby two are from an input module for the voltage signals and two from an input module for the current signals, a two-pole, four-step switch is arranged whereby each root connection is connected to a constant current source of which each is connected to a microcomputer, and that - in the first switch position - the input module for the voltage signals is connected to both microcomputers, in the second switch position the input module for the current signals is connected to both microcomputers, in the third switch position one input module is connected to one microcomputer and the second input module connected to the second microcomputer, and in the fourth switch position, input modules and microcomputers are connected to each other in the opposite order. With the switch, the assignment of the input modules to the microcomputers takes place in a very simple way, as wiring for the four possibilities is already arranged in the switch.

En ytterligere utforming av oppfinnelsen består i at de to mikrodatamaskiner er forbundet med konstantstrømkildene via en respektiv flatkabel med flatkabelkontakter. Dette er den mest oversiktlige og enkleste måte for innbyrdes forbindelse av to koplinger på atskilte kretskort med flere inn- og utganger.A further design of the invention consists in the two microcomputers being connected to the constant current sources via a respective flat cable with flat cable connectors. This is the clearest and simplest way of interconnecting two connections on separate circuit boards with several inputs and outputs.

Ved hjelp av avstemmingen av de faste og variable inngangsmoduler til aktuelle krav oppnås størst mulig frihet med minimal maskinvareinnsats ved prosjekteringen.With the help of matching the fixed and variable input modules to current requirements, the greatest possible freedom is achieved with minimal hardware input during the design.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningen, der fig. 1 viser et blokkskjema av koplingsanordningen ifølge oppfinnelsen med ti inngangsmoduler, og fig. 2 illustrerer de mulige forbindelser av kretskortkontaktene.The invention will be described in more detail in the following with reference to the drawing, where fig. 1 shows a block diagram of the connection device according to the invention with ten input modules, and fig. 2 illustrates the possible connections of the circuit board connectors.

På fig. 1 er det vist fem inngangsmoduler 1 for behandling av spenningssignaler, og fem inngangsmoduler 2 for behandling av strømsignaler. Inngangsmodulene 1 for spenningssignalene, som alle er likt oppbygd, består av en spenningstransformator 8 til hvilken det er tilkoplet en tilpasningskopling 9 som er etterfulgt av et lavpassfilter 10. Inngangsmodulene 2 for strømsignalene er likeledes alle likt oppbygd og består av en strømtransformator 11 som på sekundærsiden er forbundet med en strøm-spennings-omformerkopling 12 til hvilken det er tilkoplet et lavpassfilter 13. To inngangsmoduler 1 for spenningssignalene og to inngangsmoduler 2 for strømsignalene er på utgangen forbundet med to respektive konstantstrømkilder 3. Konstantstrømkildene 3 for en inngangsmodul 1, 2 er hver tilkoplet til en mikrodatamaskin 4, 5.In fig. 1 shows five input modules 1 for processing voltage signals, and five input modules 2 for processing current signals. The input modules 1 for the voltage signals, which are all identically constructed, consist of a voltage transformer 8 to which is connected an adaptation coupling 9 which is followed by a low-pass filter 10. The input modules 2 for the current signals are likewise all identically constructed and consist of a current transformer 11 as on the secondary side is connected to a current-voltage converter connection 12 to which a low-pass filter 13 is connected. Two input modules 1 for the voltage signals and two input modules 2 for the current signals are connected at the output to two respective constant current sources 3. The constant current sources 3 for an input module 1, 2 are each connected to a microcomputer 4, 5.

Tre inngangsmoduler 1 for spenningssignalene og tre inngangsmoduler 2 for strømsignalene er forbundet med løsbare forbindelser 6, 7 som omfatter kretskortkontakter 14. De fire mulige kontaktforbindelser fremgår av fig. 2. Slik det her kan innses, kan altså en inngangsmodul 1, 2 forbindes med begge mikrodatamaskiner 4,Three input modules 1 for the voltage signals and three input modules 2 for the current signals are connected by detachable connections 6, 7 which comprise circuit board contacts 14. The four possible contact connections are shown in fig. 2. As can be seen here, an input module 1, 2 can be connected to both microcomputers 4,

5, eller den ene inngangsmodul 1 kan tilkoples til den ene og den andre inngangsmodul 2 kan tilkoples til den andre mikrodatamaskin 4, 5, eller omvendt.5, or one input module 1 can be connected to one and the other input module 2 can be connected to the other microcomputer 4, 5, or vice versa.

Kretskortkontaktene 14 er via konstantstrømkilder 3 forbundet med mikrodatamaskinene 4, 5. Da koplm<g>sanorclningen vanligvis er anordnet på en eneste lederplate, blir med henblikk på servicevennlighet og av oversiktsgrunner forbindelsen mellom konstantstrømkildene 3 og mikrcKktamaskinene 4, 5 realisert med flatkabler 15.The circuit board connectors 14 are connected via constant current sources 3 to the microcomputers 4, 5. As the connection is usually arranged on a single conductor plate, for ease of service and for reasons of overview, the connection between the constant current sources 3 and the microcomputers 4, 5 is realized with flat cables 15.

I overensstemmelse med kravene blir noen inngangsmoduler 1, 2 fast oppkoplet, og ved de andre kan ledningsføringen velges via kretskortkontaktene 14. Derved oppnås en meget stor fleksibilitet for koplingen. Videre sikres også den for noen signaler nødvendige, redundante bearbeidelse.In accordance with the requirements, some input modules 1, 2 are permanently connected, and in the case of the others, the wiring can be selected via the circuit board contacts 14. This results in a very high degree of flexibility for the connection. Furthermore, the redundant processing necessary for some signals is also ensured.

Claims (4)

Translated fromNorwegian

1. Koplmgsanordning for behandling av analoge strøm- og spenningssignaler for viderebearbeidelse i mikrodatamaskiner, karakterisert ved at det er anordnet minst to inngangsmoduler (1) for behandlingen av spenningssignaler og minst to inngangsmoduler (2) for behandlingen av strømsignaler, av hvilke minst én respektiv inngangsmodul (1, 2) via to konstantstrømkilder (3) er forbundet med to mikrodatamaskiner (4, 5), og at det på utgangen av de andre inngangsmoduler (1, 2) er1. Connection device for processing analog current and voltage signals for further processing in microcomputers, characterized in that at least two input modules (1) are arranged for the processing of voltage signals and at least two input modules (2) for the processing of current signals, of which at least one respective input module (1, 2) via two constant current sources (3) are connected to two microcomputers (4, 5), and that at the output of the other input modules (1, 2) there isanordnet to respektive, løsbare forbindelser (6, 7) som er kretskortkontakter (14), énpolede kretskortbrytere, f.eks. "dual-in-line"-brytere, eller énpolede, elektroniske brytere, via hvilke enten minst én inngangsmodul (1; 2) kan tilkoples til begge mikrodatamaskiner (4, 5) under mellomkopling av to konstantstrømkilder (3), eller minst én respektiv inngangsmodul (1) for speriningssignalene kan forbindes med den ene mikrodatamaskin (4), og minst én inngangsmodul (2) for strømsignalene kan forbindes med den andre mikrodatamaskin via en respektiv konstantstrømkilde, og at antallet av innganger til begge mikrodatamaskiner (4, 5) er det samme, men imidlertid alltid mindre enn antallet av alle inngangsmoduler (1, 2), og at antallet av konstantstrømkilder (3) svarer til summen av inngangene til begge mikrodatamaskiner (4, 5), og at inngangsmodulene (1, 2), de løsbare forbindelser (6, 7) og konstantstrømkildene (3) er anordnet på et trykt kretskort.provided with two respective detachable connections (6, 7) which are circuit board connectors (14), single-pole circuit board switches, e.g. "dual-in-line" switches, or single-pole, electronic switches, via which either at least one input module (1; 2) can be connected to both microcomputers (4, 5) with the intermediate connection of two constant current sources (3), or at least one respective input module (1) for the sparing signals can be connected to one microcomputer (4), and at least one input module (2) for the current signals can be connected to the other microcomputer via a respective constant current source, and that the number of inputs to both microcomputers (4, 5) is the same, but always less than the number of all input modules (1, 2), and that the number of constant current sources (3) corresponds to the sum of the inputs of both microcomputers (4, 5), and that the input modules (1, 2), the detachable connections (6, 7) and the constant current sources (3) are arranged on a printed circuit board.2. Koplingsanordriing ifølge krav 1, karakterisert ved at inngangsmodulene (1) for spenningssignalene består av en spenningstransformator (8) og en etter denne innkoplet tilpasningskopling (9) som er etterfulgt av et lavpassfilter, og at inngangsmodulene (2) for strømsignalene er oppbygd av en strømtransformator (11) til hvilken det er tilkoplet en strøm-spennings-omformerkopling (12) med tilpasning med etterfølgende lavpassfilter (13).2. Switching arrangement according to claim 1, characterized in that the input modules (1) for the voltage signals consist of a voltage transformer (8) and a matching coupling (9) connected after this, which is followed by a low-pass filter, and that the input modules (2) for the current signals are made up of a current transformer (11) to which is connected a current-voltage converter coupling (12) with adaptation with a subsequent low-pass filter (13).3. Koplm<g>sanor(ining ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det i stedet for respektive fire løsbare forbindelser (6, 7), hvorved to er fra en inngangsmodul (1) for spenningssignalene og to er fra en inngangsmodul (2) for strømsignalene, er anordnet en topolet, firetrinns bryter ved hvilken hver rottilkopling er forbundet med en konstantstrømkilde (3) av hvilke hver er forbundet med en mikrodatamaskin (4, 5), og at i den første bryterstilling er inngangsmodulen (1) for spenningssignalene forbundet med begge mikrodatamaskiner (4, 5), i den andre bryterstilling er inngangsmodulen (2) for strømsignalene forbundet med begge mikrodatamaskiner (4, 5), i den tredje bryterstilling er den ene inngangsmodul (1) forbundet med den ene mikrodatamaskin (4) og den andre inngangsmodul (2) forbundet med den andre mikrodatamaskin (5), og i den fjerde bryterstilling er inngangsmodulene (1, 2) og mikrodatamaskinene (4, 5) forbundet med hverandre i motsatt rekkefølge.3. Connection according to claim 1 or 2, characterized in that instead of respective four detachable connections (6, 7), whereby two are from an input module (1) for the voltage signals and two are from an input module ( 2) for the current signals, a two-pole, four-stage switch is arranged whereby each root connection is connected to a constant current source (3) each of which is connected to a microcomputer (4, 5), and that in the first switch position the input module (1) is for the voltage signals connected to both microcomputers (4, 5), in the second switch position the input module (2) for the current signals is connected to both microcomputers (4, 5), in the third switch position one input module (1) is connected to one microcomputer (4 ) and the second input module (2) connected to the second microcomputer (5), and in the fourth switch position the input modules (1, 2) and the microcomputers (4, 5) are connected to each other in the opposite order.4. Koplmgsanordning ifølge ett av kravene 1-3, karakterisert ved at de to mikrodatamaskiner (4, 5) er forbundet med konstantstrømkildene (3) via en respektiv flatkabel (15) med påmonterte flatkabelkontakter.4. Connection device according to one of claims 1-3, characterized in that the two microcomputers (4, 5) are connected to the constant current sources (3) via a respective flat cable (15) with attached flat cable connectors.