Устройство для ввода информации Советский патент 1993 года по МПК G06F3/05 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть

использованопри вводе информации о параметрах промышленных объектов в ЦВМ

Известно устройство для ввода информации, где подавление помех с частотой сетевого питающего напряжения достигается выбором фазы и такта работы импульсов управления АЦП Причем АЦП интегрирует входной сигнал в течение одного или нескольких периодов сети У таких устройств недостатком является большая сложность из-за большого времени интегрирования с

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для ввода информации, содерн ащее коммутаторы сигналов и нормирующие преобразователи, коммутатор сигналов преобразователей, АЦП и специализированные узлы управления и обработки результатов преобразования „ Недостатком устройства является низкая помехозащищенность с

Целью изобретения является повышение помехозащищенности устройства,

Указанная цель достигается тем, что в устройство для ввода информации, содержащее последовательно соединенные группу первых коммутаторов, группу нормирующих усилителей, второй коммутатор, и аналого-цифровой преобразователь, а таки(е блок оперативной памяти, информационные входы первых коммутаторов группы являются соответствующими информационными входами устройства, введены формирователь импульсов, первый и второй счетчики, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй элементы задержки, с первого по третий элементы И и полусумматор, причем управляющие входы первых коммутаторов группы соединены с выходом первого счетчика, счетный вход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ и с первым выходом формирователя импульсов, второй выход которого подсоединен к второму входу первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом первого элемента задержки, выход которого подключен к одному из входов второго элемента ИЛИ, другой вход которого соединен с выходом третьего элемента И, первый вход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, со счетным входом второго счетчика и с управляющим выходом аналого-цифрового преобразователя, стартовый вход которого подключен -к выходу второго элемента задержки, вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, первый выход второго счетчика

соединен с вторым, входом первого элемента И, выход которого подключен к входу управления записью блока оперативной памяти, информационный вход которого соединен с первым входом поQ лусумматора и информационным выходом аналого-цифрового пресзбразователя, управляющий вход второго коммутатора соединен с адресным входом блока опера7ивной памяти и с вторым выходом

5 второго счетчика, третий выход которого подключен к второму входу второго элемента И, а четвертый выход - к второму входу третьего элемента И, выход блока оперативной памяти под0 ключен к второму входу полусумматора, выход которого, выход первого счетчика,, второй быход второго счетчика и выход второго элемента И являются соответствующими выходами устройства,

5 вход формирователя импульсов является сетевым входом устройства

На фигс1 представлена функциональная схема устройства о

Устройство содержит формирователь

0 импульсов 1, первый счетчик 2, группу первых коммутаторов (КСЛ) 3 группу нормирующих усилителей 4, второй коммутатор (КСУ) 5, первый элемент ИЛИ 6, первый элемент 7 задержки, второй элемент ИЛИ 8, второй элемент 9 задержки, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 10, второй счетчик 11, первый элемент И 12, блок 13 оперативной памяти (БОП) , полусуммап тор 14, второй и третий элементы И 15, 16.

На фиго2 представлена временная диаграмма, поясняющая работу устройства, на которой показано изменение

5 напряжения 11 входного сигнала датчика во времени из-за наводки сетевой помехи на линию датчика„ Моменты времени на фигс,2 обозначены точTj , время

ками время задержки

преобразования АЦП t

пр

Устройство работает следующим образом оНапряжение сетевой частоты подается на вход формирователя 1, который на своем первом выходе формирует импульсы в моменты нулевой фазы сетевого напряжения, а на втором вы- j ходе - в моменты фазы (на фиГс2, точки t и t, соответственно) о Им51пульс с первого выхода формирователя поступает на счетный вхол первого счетчика 2, состояние которого де.шифрируется в кед 3, и к входам норпирующих усилителей k подключаются соответствующие датчики о На выходах нормирующих усилителей k формируются Нормированные сигналы подключенных датчиков, которые выставляются на входах КСУ 5о Одновременно импульс с первого выхода формирователя 1 поступает через элемент ИЛИ 6 на вход первого элемента задержки 7, где задерживается на время Тд и далее, через второй элемент ИЛИ 8 и второй элемент задержки 9 подается на стартовый вход АЦП Юо Время задержки Т следует выбирать из соотношения ъ к-д .j время, необ ходимое для завершения переходных процессов в линиях датчиков, подключенных в момент нулевой фазы сетево го напряжения (в информационно-изме рительных системах эта величина обыч но составляет 1-3 мс); нм время установления выходного сигнала нормирующего усилителя k (в устройстве применены нормирующие усилители, име ющие время установления : 1 мс) „ . Начальное состояние второго счетчика 11 держит открытым первый ключ КСУ 5, соединяющий выход первого нор мирующего усилителя группы k с аналоговым входом АЦП 10„ Таким образом при поступлении первого запускающего импульса (момент времени t на фиг„2 АЦП 10 преобразует в цифровой код сигнал от датчика, подключенного к первому нормирующему усилителю о Время t „р преобразования АЦП 10 дол но быть значительно меньше периода сетевого напряжения (в устройстве применён АЦП поразрядного кодирова ния, имеющий время преобразования $250 мкс)о Результат преобразования с информационного выхода АЦП 10 поступает на информационный вход БОП 13 на адресный вход которого поступает код номера открытого ключа КСУ 5 с выхода второго счетчика По Сигнал конца преобразования с управляющего выхода АЦП 10 через схему И 12 поступает на вход записи БОП 13, при этом D соответствующую ячейку БОП записывается результат преобразования сигнала первого нормирующего усилителя АО Кроме того, сигнал конца пре8Gобразования поступает на сислиый вход второго сметчика 11 и, через третий элемент И 1б и второй элемент ИЛИ 8 - на вход второго элемента за-( держки 9, Второй счетчик 11 имеет коэффициент пересчета N х 2 Причем прямой выход старшего разряда счетчика соединен с входом второго элемента И 15, а.инверсный - с входом первого элемента И 12. Таким образом, при первых N. состояниях счетчика 11 разрешающий сигнал присутствует на первом элементе И 12, а при следующих N состояниях - на втором элементе И 15о По сигналу конца преобразования счетчик 11 переходит в следующее состояние, открывая тем самым следующий ключ КСУ 5 и устанавливая следующий адрес на адресном входе БОП 13 Кроме того, задержанный сигнал конца преобразования запускает АЦП 10, в котором производится аналого-цифровое преобразование сигнала от следующего нормирующего усилителяо Время задержки второго элемента задержки 9 зависит в основном от быстродействия КСУ 5 и БОП 13 и, при полупроводниковой элементной базе, составляет не более нескольких микросекунд. Результат следующего аналого-цифрового, пре образования записывается в соответствующую ячейку БОП 13, и далее аналогичным образом производится преобразование -и запись в БОП 13 сигналов от остальных нормирующих усилителей 4о При установке N-ro состояния счетчика 11 запирается третий элемент И 1б и очередной сигнал конца преобразования не пройдет на запускающий вход АЦП Юо При этом на выходах счетчика П установится исходный (начальный) адрес ключа КСУ 5, а старший его разряд поменяет свое состояниео Первый элемент И 12 закроется, а второй элемент И 15 - откроется I Таким образом, за период времени (смо фиго 2) производится аналого-цифровое преобразование сигналов от N подключенных датчиков и запись результатов этих преобразований в соответствующие N ячеек БОП 13 Далее, в момент времени t (см фиГо 2) формирователь 1 на своем втором выходе формирует импульс, который поступает на вход первого элемента задержки. 7. Qepes время Tj процесс преобразования сигналов тех же N датчиков повторится, с той лишь разницей, что результаты вторичных преобразований не записываются в БОП 13 (так как.элемент И 12 заперт), а усредняются в полусумматоре 1 с результатами первичных преобразований, которые поступают с выхода БОП 13 на ВХОД полусумматора 1A« Таким образом на выходе полусумматора 14 в течение времени tg-t (смо фиГс2) формируются усредненные значения двух преобразований сигналов от каждого из N датчиков Причем момент приема информации потребителем определяется сигналом конца преобразования, который проходит через открытый элемент И 1$о При этом адрес датчика характеризуется состояниями первого и вто рого счетчиков 2 и 11 с, При поступлении следующей нулефазы сетевого напряжения, по сигналу формирователя 1 открываются сл эдующие ключи в КСД 3 и процесс аналого-цифрового преобразования сиг налов от новых N датчиков повторяетсяТаким образом, на выходе устройства за каждый период сетевого напряжения формируются усредненные ре88зультаты преобразований сигналов от N датчиков Причем первичное и вторичное преобразования сигнала от кажДого датчика производятся в моменты, когда переменная составляющая сетевой помехи находится в противофазе, и, значит, в усредненном результате отсутствует. На фиг,2 показан случай, когда наведенная на -линии датчиков сетевая помеха и напряжение сети на входе формирователя 1 совпадают по фазе Однако первичное и вторичное преобразования сигналов датчиков всегда производятся со сдвигом на 180 по фазе сетевого напряжения, поэтому наличие сдвига фаз между наведённой помехой и напряжением на входе формирователя 1 не приводит к искажению усредненного результата преобразования В зависимости от назначения устройства, типа датчиков выходной сигнал усредненного результата преобразования может быть далее подвергнут линеаризации, масштабированию и т„п. Таким образом, в данном устройстве осуществляется защита результатов измерения сигналов датчиков от наводимых сетевых помех на линии датчиков, что повышает точность устройства

ПЗ

N

j23

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА ИНФОРМАЦИИ, содержащее последовательно соединенные группу первых коммутаторов, группу нормируюи1их .усилителей, второй коммутатор и аналого-цифровой преобразователь, а также блок оперативной памяти, причем информационные входы первых коммутаторов группы являются соответствующими информационными входами устройства, о тли мающееся тем, что, с целью повышения помехозащищенности устройства, в него введены Формирователь импульсов, первый и второй счетчики, первый и второй элементы ИЛИ, -перпый и второй элементы задержки, с первого по третий элементы И и полусумматор, причем управляющие входы первых коммутаторов группы соединены с выходом первого счетчика, счетный вход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ и с первым выходом формирователя импульсов , второй выход которого подсоединен к второму входу первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом первого элемента задержки, выход которого подключен к одному из входов второго элемента ИЛИ, другой вход которого соединен с выходом третьего элемента И, первый вход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, со счетным входом второго счетчика и с управляющим выходом аналого-цифрового преобразователя, стартовый вход которого подключен к выходу второго элемента задержки,вхол которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, первый выход второго счетчика соединен с вторым входом первого элемента И выход которого подключен к входу управления записью блока оперативной памяти, информационный вход, которого соединен с первым входом полусумсл матора и информационным выходом анас лого-цифрового преобразователя, управляющий вход второго коммутатора соединен с адресным входом блока оперативной памяти и с вторым выходом второго счетчика, третий выход кото|0 рого подключен к второму входу второго элемента И, а четвертый выход - к второму входу третьего элемента И, выход блока оперативной памяти под4Ь. ключен к второму входу полусумматора, XI выход которого, выход первого счетjOO .чика, второй выход второго сметчика и выход второго элемента И являются соответствующими выходами устройства, .вход формирователя импульсов является сетевым входом устройства о

i4 is

i3

tnp. Д

20fic

if

(Риг. 2