Цифровая контрольно-измерительная система Советский патент 1984 года по МПК G06F17/00 

плексора соединен с информационным входом второго регистра, вход синхронизации которого соединен с выходом третьего мультиплексора, третий вход которого соединен с выходом ждущего генератора прямоугольных импульсов, тактирукиций выход второго регистра соединен с вторым входом элемента ИЛИ,

третий вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ-НЕ, выход элемента задержки соединен с вторым входом элемента И, выход котррого соединен с установочным входом второго регистра, вькод первого регистра подключен к второму входу узла сравнения.

1ЩФРОВАЯ КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА, содержащая коммутатор информационные входы которого являются информационными входами cиcтe a l, первый выход коммутатора соединен с информационным входом измерительного блока, управлякщий вход которого подключен к первому выходу переключателя режима, выход соединен синформационным входом аналого-цифрового преобразователя, регистрирующее устройство, блок памяти, вход которого подключен к второму выходу переключателя режима, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности функционирования системы и сокращения оборудования, в нее введен блок формирования ре13 i.«it,, зультата, включающий два регистра, узел сравнения, элементы ИЛИ-НЕ, И, ИЛИ, задержки, ждущий генератор прямоугольных, импульсов, мультиплексоры, причем информационный выход аналого-цифрового преобразователя подключен к информационному входу первого регистра, третий выход переключателя режима соединен с первшш и вторыми входами первого, второго и третьего мультиплексоров, с первыми входами злементов И, ИЛИ и ШШ-НЕ, выход блока памяти подключен к первому входу узла сравнения, группа выходов второго регистра и выход первого мультиплексора - к группам 9 входов блока памяти и регистрирующего устройства, тактирующий вход первого регистра, первый вход ждущего генератора прямоугольных импульсов и второй вход элемента ШШ-НЕ подключены к тактирукяцему выходу аналого-цифрового преобразователя, ыход элемента ШШ соединен с входом QD 9д 9) СЛ элемента задержки, с вторым входом ждущего генератора прямоугольных Импульсов и с тактирукнцими входами коммутатора, аналого-цифрового преобЕХ) разователя и регистрирующего устройства, вход которого соединен с вторым выходом коммутатора, управляющий вход аналого-цифрового преобразовате- тя подключен к четвертому выходу переключателя режима, первый выход узла сравнения соединен с третьими входами первого и второго мультиплексоров, второй и третий, выходы узла сравнения соединены соответственно с четвертым и пятым входами первого мультиплексора, выход второго мульти

Изобретение относится к вычислительной и измерительно-информационной технике и может быть использовано для получения и обработки измерительной информации, выполнения операций контроля, автоматизации управления технологическими процессами и научными экспериментами, в частнос ти при испытаниях прочности летатель ных аппаратов и других инженерных конструкций. Известна цифровая контрольно-измерительная система, содержащая ус тановленные на объекте испытаний первичные преобразователи (термопары, тензорезисторы), связанные через усилители с коммутатором аналоговых сигналов, выход которого через устройство связи ЭВМ подключен к входу ЭВМ l. Однако система имеет малую надежность, значительные эксплуатационные расходы .и энергопотребление. Существеннм4 недостатком систеьй 1 является также низкое быстродействие, обусловленное необходимостью послед довательного выполнения арифметических и логических операций, связанных с преобразованием измерительной информации. Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является цифровая измерительная система, содержащая измерительные преобразователи, выходы которых через коммутатор соединены с входом измерительного блока управляющий вход которого подключен к первому выходу переключат гля режима, а выход соедине с входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП), блок памяти, первый вход которого подключен к второму выходу переключа теля режима, и регистрирующее устройство. Второй вход блока памяти соединен с выходом АЩ, а выходы блока памяти - с входом регистрирующего устройства. В блоке памяти имеется К2 ячеек, в которых хранятся сформированные заранее m -разрядные значения функции, которая определяет требуемую зависимость результатов обработки от кода АЩ, соответствукедего выходному сигналу измерительного преобразователя, где К - количество требуегвлх зависимостей; п - разрядность кода на выходе АЦП. Работа известной систе - осуществляется следующим образом. Аналоговый сигнал измерительного преобразователя через коммутатор поступает на вход измерительного блока, режим работы которого устанавливается сигналом, поступивншм на управляюар й его вход с первого выхода переключателя режима. Измерительный блок преобразует поступивший на его вход сигнал измерительной информации в аналоговый сигнал, соответствующий требуемому виду и уровню. Аналоговый сигнал с выхода измерительного блока поступает на вход АЦП, который формирует на своем выходе двоичный код. С второго выхода переключателя режимас на первый вход блока памяти поступает сигнал, определяющий требуемую зону памяти, а на второй вход блока памяти подается цифровой сигнал с выхода АЦП. Сигналы, поступившие на входы блока памяти, определяют адрес той ячейки памяти, выборка содержимого которой как результата обработки измерительной информации производится в текущем цикле. Результат обработки в виде цифрового сигнала поступает с выхода блока памяти на вход регистрирующего устройства, которое фиксирует это знa feниe. Аналогичным образом производится обработка информации и от других измерительных преобразователей.

Известная система обладает высоким быстродействием, что связано с отсутствием вычислений в процессе функционирования путем их предварительного выполнения и занесения результатов вычислений в постоянные запоминающие устройства 2j ,

Однако реализация известной системы требует значительных объемов памяти. Так, например, при использовании 12-14-разрядного АЦП и выполнении только одного оператора обработки требуется блок памяти, содержащий 4096-16384 m -разрядник ячеек, где Щ- разрядность представления результатов обработки.

Кроме того, большой объем фиксируемых результатов обработки затрудняет последующий их анализ, поскольку в известной измерительной системе не предусмотрено проведение операций контроля. Подобная задача возникает, например , при обработке данных массовой тензометрии, когда на объекте устанавливаются десятки тысяч тензодатчиков и существенное сокращение объема фиксируемых результатов достигается путем вьщеления только тех данных, которые находятся внутри (вне некоторых установленных границ. Не- достатки сужают область применения известного устройства.

Целью изобретения является повышение удобства эксплуатации и сокращение оборудования.

Поставленная цель достигается тем, что в систему, содержащую коммутатор, информационные 9ходы которого являются информационными входами системы, первый выход коммутатора соединен с информационным входом измерительного блока, управляющий вход которого подключен к первому выходу переключателя режима, выход соединен с информационным входом АЦП, регистрирующее устройство, блок памяти, вход которого подключен к второму выходу переключателя режима, введен блок формирования результата, включающий два регистра, узел сравнения,

элементы ИЛИ-НЕ, И, ИЛИ, задержки, ждущий генератор-прямоугольных импульсов, мультиплексоры, причем информационный выход АЦП подключен к информационному входу первого регистра, третий выход переключателя режима соединен с первыми и вторыми входами первого, второго и третьего мультиплексоров, с первыми входами элементов И, ИЛИ и ИЛИ-НЕ, выход блока памяти подключен к первому входу узла сравнения, группа выходов второго регистра и выход первого мультиплексора - к группам входов блока памяти и регистрирующего устройства, тактирующий вход первого регистра, первый вход ждущего генератора прямоугольных импульсов и ВГорой вход элемента ИЛИ-НЕ подключены к тактирукмцему выходу АЦП, выход элемента ИЛИ соединен с входом элемента задержки, с вторым входом ждущего генератора прямоугольных импульсов и с тактирующими входами коммутатора, АЦП и регистрирующего устройства, вход которого соединен с вторым выходом коммутатора, управляющий вход АЦП подключен к четвертому выходу переключателя режима, первый выход узла сравнения соединен с третьими входами первого и второго мультиплексоров, второй и третий выходы узла сравнения соединены соответственно с четвертым и пятым входами первого мультиплексора выход второго мультиплексора соедине с информационным входом второго регистра, вход синхронизации которого соединен с выходом третьего мультиплексора, третий вход которого соединен с выходом ждущего генератора прямоугольных импульсов, тактирующий выход второго регистра соединен с вторым входом элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ-НЕ, выход элемента задержки соединен с вторым входом элемента И, выход которого соединен с установочньм входом второго регистра, выход первого регистра подключен к второму входу узла сравнения.

На фиг.1 представлена схема контрольно-измерительной системы, на фиг.2 - схема блока формирования результата.

Система содержит измерительные преобразователи 1, коммутатор 2, измерительный блок 3, переключатель 4 режима, АЦП 5, блок 6 формирования $1 результата, блок 7 памяти, регистри-1 рукндее устройство 8, связи 9-14, регистр 15, узел 16 сравнения, элемент ИЛИ-НЕ 17, ждущий генератор 18 прямоугольных импульсов, мультиплексоры 19 и 20, элемент И 21, мультиплексор 22, регистр 23, элемент ИЛИ 2 и элемент 25 задержки. Измерительные преобразователи 1 представляют собой, например, тензоили терморезисторы с соответствующими измерительнь1ми цепями. Коммутатор 2 в счетиом режиме подключает измерительные преобразователи, начиная с первого, к входу измерительного блока 3 и формирует код номера подключенного канала на своем цифровом выходе. При поступлении на вход коммутатора тактирующе го сигнала Конец обработки производится подключение последующего канала. После подключения канала с наибольшим номером снова подключается первый канал. Измерительный блок 3, например усилитель, преобразует поступившие на его вход сигналы измерительной информации в аналоговые сигналы, соответствующие требуемому виду и уровню входных сигналов А1Щ 5. Сигнал, поступивший на управлякяций вход измерительного блока 3, задает, например, коэффициент усиления при работе в разных диапазонах измерения. Переключатель 4 предназначен для задания режимов работы систе1«а и отдельных ее блоков. Он представляет собой набор механических переключателей, в завиеимости от положения ко торых на соответствукщие его выходы подаются управляющие сигналы. При поступлении сигнала Конец об работки на тактируюа91й вход А1Щ 5 последний приводится в исходное состояние. На информационном выходе АЦП 5 устанавливается нулевой код и начи нается преобразование аналогового сигнала, присутствующего на его выход ej по любому известнсдау алгоритму (например, поразрядного или разверты

вающего уравновешивания, двойного интегрирования, считывания и т.п.) в цивровой двоичный код. Формирование кода на цифровом выходе АЦП 5 сопровождается вьщачей сигнала Конец 5S преобразования на тактирукицем выходе. Сигнал с переключателя 4, поступающий на управлякнций вход АЦП 5, поСигнал с выхода элемента И 21 поступает иа установочный вход регистра 23 и переводит последний в состояние, соответствующее m -разрядному коду 0111. Этот код поступает с выхода блока б на вход блока 7 памяти. С выхода блока 7 памяти содержимое ячейки, отвечающее заданному адресу 8 зволяет при необходимости выбрать (задать) требуемый алгоритм аналогоцифрового преобразования. Блок 6 формирования результата обеспечивает формирование промежуточных и конечного результатов обработки измерительной информации и синхронизацию работы всей системы. В блоке 7 памяти имеется К2 ячеек, в которых хранятся сформированные заранее п -разрядные значения функции, обратной той, которая задает требуемую зависимость результатов обработки от кода АЦП 5, соответствующего выходному сигналу измерительного преобразователя 1, где К , m и п совпадают с определенными ранее. Выборка ячейки памяти производится сигналами, поступающими на входы блока 7 памяти с выходов переключателя 4 и блока 6, причем сигнал переключателя 4 задает зону памяти, а разрядный код с выхода t1 блока 6 определяет адрес ячейки в выбранной зоне. Регистрирующее устройство 8 при поступлении на его тактирующий вход сигнала Конец обработки регистрирует результат обработки, пост5П1ающий с выхода блока 6, и код номера канала, поступаюи 1й с цифрового выхода коммутатора 2. Функционирование систеьы определяется положением переключателя 4, устанавливаемого на этапе подготовки устройства к работе, и алгоритм действия блока 6, При установлении переключателем 4 режима Измерение к .. входам регистра 23 через мультиплексоры 20 и 22 подключаются соответственно выход узла 16 сравнения и Btaход ждущего генератора 18. Работа системы начинается при формировании переключателем 4 сигнала Пуск на связи 10. Этот сигнал через элемент ИЛИ 24 поступает на тактирую091Й выход блока 6 в качестве сигнала Конец обработки и через элемент 25 задержки на вход элемента И 21, открытого по другому своему входу сигналом Измерение на связи 10.

в зоне, определяемой положением пе- . реключателя 4, поступает на вход блока 6. Сигнал Конец обработки, поступая на тактирующие входы коммутатора 2, АЦП 5 и регистрирующего устройства 8, вызывает соответственно подключение очередного канала коммутатора 2, сброс и запуск АЦП 5, регистрацию кодов на выходе блока 6 и выходе коммутатора 2. По завершении процесса аналого-цифрового преобразования АЦП 5 фop шpyeт тактирующий вход блока 6. По этому сигналу в регистр 15 записывается код с выхода АЦП 5, запускается ждущий генератор 18, однако сигнал Конец обработки не формируется, так как элемент ИЛИ-НЕ 7 закрыт по входу,

Узел 16 сравнения сравнивает поступившие на его вход коды и по результату сравнения (больше, равно или меньше) определяет первую старшую цифру результата обработки О или 1 соответственно, которая с выхода мультиплексора 20 записывается в регистр 23 при поступлении на его тактирующий вход первого тактирующего импульса от ждущего генератора 18 через мультиплексор 22. В каждом последукмцем такте регистр 23 осуществляет сдвиг О в выходнсм коде на один разряд в сторону младших, а в позицию, из которой производится сдвиг, записывается полученный в этом такте результат сравнения.

Процесс определения результата обработки осуществляется за m тактов и завеошается формированием на так тирующем выходе регистра 23 сигнгша, который через элемент ИЛИ 24 поступает на выход блока 6, на вход ждущего генератора 18, который прекращает формировать тактирующие импульсы, а также через элемент 25 задержки и элемент И 21 на установочный вход регистра 23. Время задержки, формируемое элементом 25, должно быть достаточным для восприятия регистрирующим устройством 8 результата обработки с выхода блока 6.

Процесс определения результатов обработки при измерении в последукйцих каналах аналогичен.

При установлении переключателем 4 режима Контроль к входам регистра 23 через мультиплексоры 20 и 22 подключаются соответственно четвертая и пятая линии этой шины и производится запись в регистр 23 кода, соответстующего граничному значению результата обработки. Запись осуществляется путем формирования разрядов кода, начиная со старших, при этом по связи

10 поступают тактирующие импульсы

для записи каждого разряда. Кроме того, положение переключателя 4 определяет на связи 10 сигналы, соответствуиицие требуемому условию контроля

(результат обработки больше, меньше или рёвен установленному граничному значению) , Сигналл поступают на входы мультиплексора 19, подключающего выбранный вход узла 16 сравнения к

выходу блока 6.

Работа системы в режиме Контроль начинается при формировании переключателем 4 сигнала Пуск, который через элемент ШШ 24 поступает на выход блока 6 и воспринимается, системой как сигнал Конец обработки при работе в режиме Измерение. Однако внутри блока 6 элемент И 21 закрыт по своему входу сигналом Контроль

на связи 10, и поэтому сигнал Конец обработки не проходит на установочный вход регистра 23. По завершении процесса аналого-цифрового преобразования АЦП 5 формирует тактирующий

сигнал Конец преобразования, который поступает на вход блока 6. По этому сигналу в регистр 15 записывается код с выхода АЦП 5 и на выходе блока 6 формируется сигнал Конец

обработки, так как элемент ИПИ-НЕ 17 открыт по своему входу сигналом Контроль, на связи 10. Узел 16 сравнения производит сравнение поступивших на его вход двух кодов. Выбранный

выходной сигнал уэла 16 (больше,

меньше или равно) как результат контероля через мультиплексор 19 поступает на выход. Состояние регистра 23 при этом не изменится. Остается также неизменным адрес, по которому тфоисходит обращение в блок 7 памяти и, следовательно, остается прежним код, отвечаю1ций заданному граничному значению.

Процесс контроля в других каналах аналогичен.

Вычисление в качестве результата сравнения кодов условия Равно позволяет без дополнительных временных и аппаратурных затрат определять эквипотенциальные контуры для различных уровней исследуемых параметров. В предлагаемой системе результаты обработки получают поразрядно, начиная со старших, что позволяет умень- шить задержку в передаче сигналов управлеиия, исключить буферные накопи- s тели в линии связи. Эти преимущества делают целесообразным использование предлагаемых устройств в телеметрии и системах управления.