Система контроля параметров Советский патент 1985 года по МПК G05B23/02 

ньш входом к информационному выходу третьего блока вычитания, а выходом - к второму информационному входу блока суммироваь ия, связанного информационным выходом с выходом вычислительного блока, причем четвертый управляющий вход второго блока управления связан с управляющим выходом второго блока вычитания, а третий управляющий выход второго блока управления связан с вторым управляющим входом второго блока вычитания, подключенного информационным входом к второму информационному входу вычислительного блока и к первому информационному входу третьего блока вычитания, связанного вторым информационным входом с первым информационным входом вычислительного блока, второй блок управления подключен четвертым управляющим выходом к управляющему входу блока умножения, пятым управляющим выходом - к второму управляющему входу третьего блока вычитания, щестым управляющим выходом - к второму управляющему входу блока суммирования, а пятым, щестым и седьмым управляющими входами - соответственно к управляющим входам блока умножения, третьего блока вычитания и блока суммирования.

1. СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ, содержащая по числу контролируемых параметров N первых аналого-цифровых преобразователей, соединенных информационными входами с выходами первого коммутатора, управляющими входами - с первыми управляющими входами N первых блоков памяти, с первым командным выходом блока управления, с управляющим входом третьего коммутатора и с управляющим входом второго блока памяти, а выходами - с соответствующими информационными входами второго коммутатора и с информационными входами соответствующих первых блоков памяти, подключенных выходами к информационным входам третьего коммутатора, причем первые информационные входы первого коммутатора подключены к информационным входам системы, вторые информационные входы - к выходам блока эталонов, а управляющий вход - к второму командному выходу блока управления, связанного пусковым входом с шиной «Пуск системы, остановочным входом - с шиной «Останов системы, а вторым командным выходом - с управляющими входами третьего блока памяти, блока регистрации и блока сравнения, соединенного выходом с информационным входом блока регистрации, а первым информационным входом - с выходом третьего блока памяти, отличающаяся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, введены второй аналого-цифровой преобразователь, формирователь адреса, вычислительный блок и датчик температуры, подключе15ный выходом к информационному входу второго аналого-цифрового преобразователя, соединенного выходом с информационным входом формирователя адреса, связанного управляющим входом с управляющим вход,ом второго аналого-цифрового преобразователя и с вторым командным выходом блока управления, а выходом - с вторыми управляющими входами первых блоков памяти, а вычислительный блок подключен первым информационным входом к выходу второго коммутатора, вторым информационным входом - к выходу второго блока памяти, третьим информационным входом - к выходу третьего коммутатора, командным входом - к второму командному выходу блока управления, а выходом - к второму информационному входу блока сравнения. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, (Л что вычислительный блок содержит три блока вычитания, блок суммирования, блок деления, блок умножения и второй блок управления, соединеный управляющим входом с командным входом вычислительного блока, с первыми управляющими входами первого, второго и третьего блоков вычитания и блока суммирования, подключенного первым информационным входом к второму информационсо о оо ному входу вычислительного блока и к информационному входу первого блока вычитания, соединенного вторым управляющим входом с первым управляющим выходом 05 второго блока управления, первым управ4: ляющим выходом - с вторым управляющим входом второго блока управления, а выходом - с первым информационным входом блока деления, подключенного первым управляющим входом к второму управляющему выходу второго блока управления, связанного третьим управляющим входом с управляющим выходом блока деления, соединенного вторым информационным входом с информационным выходом второго блока вычитания, а информационным выходом - с первым информационным входом блока умножения, подключенного вторым информацион

1

Изобретение относится к области информационно-измерительных систем и может быть использовано, в частности, при контроле сложного радиоэлектронного оборудования как в процессе его производства, так и при его эксплуатации.

На фиг. 1 представлена блок-схема системы контроля параметров; на фиг. 2 - блоксхема управления; на фиг. 3 - блок-схема вычислительного блока.

Система (фиг. 1) содержит объект 1 контроля (ОК)|, первый коммутатор 2 (коммутатор измеряемых сигналов), блок 3 эталонов (блок аналоговых эталонов), датчик 4 температуры, первые аналого-цифровые преобразователи (АЦП) 5i, ..., 5п, второй блок 6 памяти (память цифровых эквивалентов эталонов), второй аналого-цифровой преобразователь 7, формирователь 8 адреса, второй коммутатор 9, первые блоки 10 памяти, вычислительный блок 11, третий коммутатор 12, блок 13 сравнения, третий блок 14 памяти (память уставок), блок 15 регистрации, блок 16 управления.

Блок управления содержит (фиг. 2) генератор 17 опорной частоты, ключ 18, первый счетчик 19 импульсов, блок 20 хранения программы, регистр 21 команд, дещифратор 22 команд, дешифратор 23, блок 24 задержки, второй счетчик 25 импульсов, второй элемент 26 ИЛИ, коммутатор 27 команд.

Вычислительный блок (фиг. 3) содержит первый, второй и третий блоки вычитания 28-30, блок 31 суммирования, блок 32 деления, блок 33 умножения, второй блок 34 управления.

Устройство работает следующим образом.

Первый режим работы устройства - калибровка. Калибровка проводится один раз в процессе изготовления системы.

Второй режим - контроль параметров объекта. Этот режим является нормальным

эксплуатационным режимом системы и повторяется многократно.

Режим калибровки. Для обеспечения калибровки аппаратуры ее устанавливают

в испытательную камеру, в которой могут быть воспроизведены необходимые температуры, предусмотренные заданными условиями эксплуатации. После помещения системы в испытательную камеру устанавливают (выбирают органами управления) в блоке 16

управления программу калибровки и подачей органами управления команды «Пуск включают исполнение системой этой программы. С помощью регулирующих устройств испытательной камеры (на фиг. 1 не показано) постепенно изменяют интенсивность воздействия температуры на систему во всем диапазоне заданных условий эксплуатации. Скорость изменения температуры выбирается таким образом, чтобы за время калибровки всех аналого-цифровых преобразователей 5

приращение температура было достаточно малым, поскольку величина этого приращения и определяет нескомпенсированную температурную погрешность измерения.

Работа системы в целом и всех ее составных частей осуществляется по командам

формируемым блоком 16 управления. На рассматриваемом этапе блок 16 управления в соответствии с установленной программой обеспечивает периодическое исполнение программы калибровки всех аналого-цифровых преобразователей 5. Прекращение калибровки производится оператором после того, как будут воспроизведены температуры во всем заданном диапазоне температур.

Принцип калибровки всех аналого-цифровых преобразователей 5 одинаков. Поэтому достаточно рассмотреть работу во всех режимах для одного канала.

Работа устройства по шагам для цикла калибровки одного преобразователя 5. Шаг 1. По команде с блока 16 управления аналого-цифровой преобразователь 7 преобразует сигнал с датчика 4 в цифровой код, который поступает на формирователь 8 адреса. Шаг 2. По команде с блока 16 управления коммутатор 2 подключает на вход подлежащего калибровке преобразователя 5 с блока эталонов 3 эталонное значение физической величины, лежащее вблизи нижней границы выбранного диапазона преобразователя 5. Далее с блока 16 управления подается команда управления на формирователь 8 адреса. Формирователь 8 формирует двоичный код адреса на блоки 10 памяти, причем старшие разряды двоичного кода адреса являются результатом преобразования аналого-цифровым преобразователем 7 сигнала датчика температуры, первый (младщий) двоичный разряд формируется на этом шаге нулевым (соответствует нижнему значению эталона). Этот младший разряд формируется с подачей команды с блока 16 управления. После формирования адреса формирователем 8 на блок 10 памяти, блок 16 управления формирует последовательно команды запуска преобразователя 5 и записи результата преобразования на блок 10 памяти, по которым эталонное значение физической величины Хэк , лежащее вблизи нижней границы дипазона преобразования АЦП 5, преобразуется в цифровой код Удц и записывается в блок 10 памяти. Шаг 3. На этом шаге производятся действия аналогичные шаг-у 2 с той лИшь разницей, что на вход АЦП 5 подается значение эталонной физической величины: лежащее внутри диапазона преобразования, вблизи его верхней границы, а код адреса формируется с единицей в младшем разряде (соответствует верхнему значению эталона), для чего блок 16 управления подает команду установки «единицы на формирователь 8 адреса. Таким образом, после выполнения описанной последовательности действий в. блоке 10 памяти по двум соседним адресам, соответствующим мгновенному значению температуры, будут записаны коды нижнего и Уэв верхнего значений эталонов, являющихся результатом преобразования калибруемым преобразователем значений эталонов Хэн и Хэв- Далее блок 16 управления последовательно обеспечивает выполнение описанных операций для других анаЛогоцифровых преобразователей 5. После завершения калибровки всех преобразователей цикл калибровки с некоторой задержкой, необходимой для приращения температуры, повторяется для другого значения температуры. Время одного цикла калибровки составитТц 22ЕТ„, + Т, гдеТц,.- время одного преобразования i-м преобразователем 5 с учетом его подключения к эталонам и записи в блок 10 памяти; п - число калибруемых преобразователей;гп - число калибруемых диапазонов измеряемых величин каждога преобразователя;Ъ - время задержки между циклами. Время одного цикла Тц должно выбираться с учетом условия V, ,(2) где V, - скорость изменения интенсивности дестабилизирующего фактора; At - цена единицы младщего разряда преобразователя 7 (температуры). После того, как интенсивность дестабилизирующего воздействия в камере изменится от нижнего значения до верхнего или наоборот для каждого значения температуры (с дискретностью единицы младщего разряда преобразователя 7), в блоках 10 памяти записываются значения преобразованных преобразователями 5 эталонных величин блока 3 эталонов для различных значений температуры. Шаг 4. На этом шаге в блок 6 памяти (блок, хранящий цифровые эквиваленты эталонов) вручную или автоматизированными методами оператор заносит цифровые значения аналоговых эталонов, полученные при проверке этих эталонов в подразделении поверки (например, в лаборатории измерительной техники, ведомственных или государственных метрологических органах). Необходимость связи цифровых данных, заносимых в блок 6 памяти и аналоговых величин формируемых блоком 3 эталонов показана на фиг. 1 пунктиром), поскольку средства получения цифровых эквивалентов эталонов не входят в предлагаемую систему, а являются принадлежностью органов поверки. Операции, предусмотренные щагом 4, могут быть выполнены и до описанных ранее шагов. Таким образом, в блоке 6 памяти записаны действительные цифровые значения аналоговых эталонов Хэн, Хэа , а в блоке 10 памяти - цифровые значения этих же эталонов, полученные с помощью преобразователя 5 и отличающиеся от действительных значений на величину температурной погрещности. Эти значения эталонов определяются в соответствии с (1) выражениями; (t)X3B+b(t) (t)x3B+b(t), где , УЭЗ -результаты преобразования соответственно нижнего Хзи и верхнего Хэв значений аналоговых эталонов. Зависимости K(t) и b(t) нелинейны и однозначны. Поэтому значения Узд , yjg , а также Хдц и Xjj могут быть использованы для коррекции результатов измерения сигналов с ОК в процессе его контроля.

Режим контроля параметров.

Для контроля параметров ОК оператор устанавливает в блок 16 управления (выбирает органами управления не показанными на фиг.) программу контроля и запускает систему путем подачи команды «Пуск. Учитывая аналогию работы системы по контролю всех сигналов ОК, рассмотрим работу пр.и контроле одного сигнала также по шагам, сохранив сквозную нумерацию шагов.

Шаг 5. На этом шаге в соответствии с заложенной программой блок 16 управления выдает команды на подвключение коммутатором 2 того или иного контролируемого сигнала ОК к одному из преобразователей 5. В результате этих действий в выходном регистре преобразователя 5 оказывается записанным цифровой код измеряемой величины

(t)x + b(t),(4)

где X - значение контролируемой аналоговой величины ОК.

Шаг 6. На этом шаге по командам с блока 16 управления коммутатор 9 подключает выход необходимого преобразователя 5 к входу вычислительного блока 11, коммутатор 12 подключает выход соответствующего блока 10 памяти к входу вычислительного блока 11, блок 6 памяти всегда подключен к вычислительному блоку 11, преобразователь 7 преобразует сигнал с датчика 4 температуры, соответствуюш.ий температуре, действуюш,ей в данный момент времени на блоки системы в цифровой код, поступаюш.ий на формирователь 8 адреса, который хранит эту информацию. Таким образом, система подготовлена для выполнения вычислительным блоком операций с величинами у, Уд ,

УЭВ ЭН ЭЬ Шаг 7. Поскольку на шаге 6 с помощью преобразователя 7 определен код температуры, а в блоке 10 памяти хранятся значения Уэн УЭВ значений температур, и зависимости K(t) и b(t) однозначны, то в вычислительном блоке 11 вычисляется

(y-i/3H ).(5)

Вычислительный блок работает следующим образом.

Значения цифровых эквивалентов верхнего и нижнего (соответственно ХЭБ и Хаа) эталонов считываются из блока 6 памяти по командам блока 16 управления и поступают на один и тот же вход блока 28 вычитания. По проведению вычитания на выходном регистре блока (на фиг. 3 не показан) хранится разность .

Затем блок 16 управления формирует команду на считывание из блока 10 памяти значений уэа и Уэа. Информация, пройдя через коммутатор 12, поступает на вход блока 29 вычитания, который после выполнения операции на выходном регистре хранит разность УЭВ -Уэ 1Блок 16 управления своей следующей командой считывает из преобразователя 5

код измеренной величины у, который поступает на вход третьего блока 30 вычитания вычислительного блока.

Далее из блока 10 памяти считывается значение , . Разность у-у хранится на выходном регистре блока 30.

Блок 32 деления вычисляет выражение

у и подает частное на первый вход блока 33, который вычисляет произведение

Хэв:1Хэя ) 5 6-5эн «

получая второй сомножитель на свой второй вход от блока 30.

Произведение поступает на блок суммирования, где складывается с величиной Хэя Функции внутреннего управления вычислительным блоком выполняет блок 34, который по командам с блока 16 управления формирует необходимый набор микрокоманд. В результате на выходе блока формируется выражение:

(y-y-)+x

ш

Уаь-Ssi,

Здесь учтена поправка на температуру окружающей среды, действующую в момент измерения, поскольку значения Уэ„ и Уэ считываются по адресам, соответствующим коду температуры в момент измерения.

0 Шаг 8. На этом щаге производится сравнение цифрового эквивалента измеряемой величины, полученного в результате действий щагов 5-7, с предельно допустимыми значениями (уставками) записанными в блоке 14 памяти. Цифровой код измеряемой величины с вычислительного блока 11 поступает по команде с блока 16 управления на блок 13 сравнения, сюда же последовательно по командам блока 16 управления от блока 14 памяти поступают значения нижнего и верхнего допустимых значений измеряемой величины. Выходными сигналами блока 13 являются результаты контроля: сигнал «Годен «Негоден, которые поступают на блок 15 регистрации. Регистрация результатов контроля производится по команде блока 16

5 управления, который для обеспечения удобства восприятия выдает на блок 15 регистрации дополнительную информацию, например код номера контролируемого параметра. Блок 16 управления (фиг. 2) рещает следующие задачи: формирует заданную по

0 программе последовательность команд на блоки системы, формирует команды как в виде одиночных сигналов, так и в виде цифровых кодов.

Блок 16 управления работает следующим образом.

В исходном состоянии счетчики 19 и 25 обнулены, а ключ 18 закрыт сигналом дешифратора 23. Для запуска устройства оператор с помощью органов управления подает

команду «Пуск на элемент ИЛИ 26, которая через этот элемент поступает на счетчик 25 и блок 24 задержки и переводит счетчик шага программы из нулевого в единичное положение. Двоичный код первого шага программы, вырабатываемый счетчиком 25, поступает на блок 20 хранения программы, блок 24 задержки формирует команду считывания и производится считывание первого слова программы из блока 20 хранения программы. Слова программы, записанные в блоке 20 хранения программы последовательно, состоят из двух частей: первая часть - код временной задержки следующей команды, а вторая часть - код команды выдаваемой с блока 16 управления на другие блоки устройства. Код временной задержки заносится в счетчик 19, на счетный вход которого поступают через ключ 18 импульсы опорной частоты с генератора 17. ИмпульсЫопорной частоты подсчитываются счетчиком 19, который выдает сигнал переполнения в момент времени, когда сумма ранее введенного числа и числа импульсов, поступивших на вход

счетчика, превысит полную емкость счетчика. Сигнал переполнения через элемент ИЛИ 26 поступает на счетный вход счетчика 25 и последний формирует код адреса следующего шага программы. Далее процесс повторяется

до считывания последней команды программы, которая возвращает в исходное состояние счетчики 19 и 25. Вторая часть записанных в блоке 20 хранения программы слов поступает на регистр команды 21. Эта часть

в свою очередь также разделена на две части. Часть разрядов цифрового кода с регистра 21 в виде цифрового управляющего кода через коммутатор 27 поступает на управляемые устройства, например коммутатор 2, блоки 10 памяти. Другая часть в виде

двоичного кода команды, дешифрируется дешифратором 22. Дешифратор команды 22 непосредственно формирует команды управления на все блоки системы в виде потенциальных уровней длительностью, соответствующей длительности шага программы. Коммутатор 27 также управляется сигналами с дешифратора 22.

/7углТ 0cmano6 |