Измерительное устройство с самоконтролем Советский патент 1986 года по МПК G05B23/02 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в автоматизированных управляющих системах в качестве подсистемы контроля и управления, нап - ример, температурным режимом.

Цель изобретения - повышение точности устройства.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2-6 показа ны функциональные схемы пульта управления, распределитель импульсов, первого (третьего) делителя частоты, блока индикации и третьего блока сравнения.

Устройство содержит пульт 1 управления S распределитель 2 импульсов, первый 3, второй 4 и третий 5 делите-- ли частоты, блок 6 индикации,, генера-- тор 7 контролируемой частоты, генератор 8 опорной частоты, блок 9 памяти кодов интервалов, блок 10 памяти эталонов частоты, счетчики 11 контроля и 12 адреса, регистры 13 знака и 14 контроля, первый 15, второй 16 и третий 17 блоки сравнения, первьй 18 и второй 19 коммутаторы, первый 20 и второй 21 триггеры управления, триггер 22 пуска5 первый 23 и второй 24 триггеры режима, триггер 25 самоконтроля, первый 26 и второй 27 триггеры знака, триггер 28 ошибки, блок 29 элементов И, первый - пятый элементы И 30-34, первый - седьмой элементы ИЛИ 35-41, первьш 42 и второй 43 одновибраторы, первый 44 и второй 45. выходы устройства, выходы 46 кода контролируемого параметра, выходы 47 кода числа импульсов, выход 48 пуска и выход 49 останова пульта 1 управления,первый - четвертый выходы 50-53 распределителя 2 импульсов, выходы 54, кодов частоты, параметра 55 и знака 56 блока 10 памяти эталонов, первьш 57 и второй 58 выходы регист- ра 13 знака, первый 59 и второй 60 выходы третьего блока 17 сравнения, выход 61 регистра 14 контроля., выход 62 триггера 28 ошибки, генератор 63 единицы, первые выключатели 64f- 64j , вторую группу выключателей 65 - 65 кнопки Пуск 66 и Останов. 67, счетчик 68, дешифратор 69, счетчик 70, схему сравнения 71, одновиб- ратор 71, группу индикаторов первый - третий индикаторы 74-76,схему 77 сравнения, первый 78 и второй 79 элементы 2И-ИЛИ, элемент И 80,

5

-Ю 15

2п js35 5 55

30

172

входы знака минус 81 и 82 первого и второго входов третьего блока 17.

Сущность изобретения состоит в повышении точности устройства путем использования естественной временной избыточности для организации тестового самоконтроля в паузах между моментами проверки объекта контроля.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы все элементы памяти устройства приводятся в исходное состояние с пульта 1 управления, Цепи установки в исходное на фиг. 1 не показаны. Кроме того, с пульта 1 управления задаются цифровой код, соответствующий требуемому значению контролируемого параметра N (выход 46, цифровой код Ng, соответствующий числу импульсов, которое должен выдать генератор 7 при частоте f , соответствующей нулевому значению параметра за интервал времени, определяемый кодом N, считываемым из нулевой ячейки блока 9 памяти. .

Значения N „ и NO задаются исходя из следующих расчетов.

Частота импульсов, фбрмируемых генератором 7, определяется выражением

i-i,i,

где fg - частота при t ОС;

(х; - крутизна преобразования;

t - значение контролируемого

параметра (температура).

За время J генератор 7 формирует

N NP t импульсов, где N f

N, fo .

Если выбрать t 1/л, получают

и t N - N.

N N + t

о

Из этого следует, что код N должен быть выбран таким, чтобы период следования импульсов на вьгкоде дели- теля 3 был кратен 1 /л . Тогда разность между числом импульсов N, сформированных генератором 7 за это время, и Ng кратна истинному значению контролируемого параметра t.

Работа устройства начинается по сигналу Пуск, формируемому оператором с пульта 1 управления. Этот сигнал поступает на вход S триггера 22, который устанавливается в единицу ; и запускает генераторы 7 и 8.На счетный вход счетчика 70 делителя 3 начинают поступать импульсы с выхода генератора 8. При поступлении на вход

делителя 3 чиспа импульсов, равного М,на его выходе появляется импульс, которьш проходит на выход 50 распределителя 2, а делитель 3 начинает повторный отсчет интервала, определяемого кодом NP, считываемым из блока 9 .

Этот импульс проходит через элемен ты ИЛИ 37 и 39 и подтверждает исходное состояние триггеров 26 и 27,счетчика 11 и устанавливает в единицу триггер 23. Триггер 23 открывает коммутатор 19 и импульсы, формируемые генератором 7, начинают поступать на вход делителя 5. В дальнейшем рабо та системы зависит от знака контролируемого параметра.

При положительном значении парамет ра частота генератора 7 i ij, и, следовательно, число NO импульсов форми руется генератором 7 за время о т.е. импульс на выходе делителя 5 появляется раньше, чем импульс на выходе делителя 3. Импульс с выхода делителя 5 сбрасывает триггер 23, который закрьшает коммутатор 19. Одновременио этот импульс проходит на вход С триггера 24 и вход 5 триггера 26. В результате оба триггера переходят в единичное состояние. Триггер 26 фиксирует знак плюс контролируемого параметра, а триггер 24 открьшает коммутатор 18, в результате чего импульсы с выхода генератора 7 начинают поступать на вход счетчика 11. По окончании интервала времени, кратного делитель 3 формирует импульс, которьш проходит на выход 51 распределителя 2 импульсов. Этот импульс через элементы ИЛИ 38 и 35 также ходит на вход С триггера 24 и возвращает его в нулевое состояние. Триг- гер 24 закрьшает коммутатор 18, в результате чего в счетчике 11 запи- сьгоается число, кратное значению контролируемого параметра.

Высокий потенциал с инверсного выхода триггера 24 поступает на вход одн овибратора 43, который формирует импульс. Этот импульс проходит через элементы ИЖ 40 и И 32 на входы С регистров 13 и 14 и триггеров 20 и 21. В результате этого в регистр 14 за- письгоается значение контролируемого параметра, в регистр 13 - код знака параметра, а в триггеры 20 или 21 - управляющее воздействие, которое формируется блоком 17. Если значе226Д174

ние контролируемого параметра меньше требуемого, то в единицу устанавливается триггер 21 и на выходе 45 устройства появляется единичный сиг- 5 нал В противном случае в единицу переключится триггер 20 и единичный сигнал появляется на выходе 44 устройства.

С выхода регистра 14 код парамет- 10 ра поступает на индикацию в блок 6, а с выхода регистра 13 в блок 6 ин- дикации поступает код знака параметра.

При отрицательном значении пара- 15 метра частота генератора . В результате этого импульс на выходе 51 распределителя 2 появляется раньше импульса на выходе делителя 5. Он проходит на вход С триггера 24 и 20 вход S триггера 27. Триггер 27 фиксирует знак минус параметра, а триггер 24 открывает коммутатор 18 и счетчик 11 начинает считать импульсы генератора 7. Когда на делитель 25 5 поступает число импульсов, равное Ng , он выдает импульс, который проходит на вход С триггера 24 и возвращает его в ноль. Триггер 24 закрывает коммутатор 18 и поступление импульсов 2Q на счетчик 11 прекращается. В резуль- тате этого на счетчике 11 оказывается число, равное разности NQ - N , т. е. кратное значению контролируемого параметра. В дальнейшем работа элементов устройства аналогична описан35

НОИ выше.

При нулевом значении параметра за время на вход делителя 5 поступает NO импульсов. В результате этого импульсы на вькоде делителя 5 и выходе 51 распределителя 2 появляются одновременно. Они поступают на входы элемента И 30, который выдает импульс на вход одновибратора 42,

Последний формирует импульс на-входы R триггеров 24, 26 и 27, в результате чего они остаются в нулевом состоянии. Одновременно этот импульс через элементы ИЛИ 40 и И 32 проходит

на входы С регистров 13 и 14 и триггеров 20 и 21. В результате этого в регистры 13 и 14 записьшается код нулевого значения параметра, а в триггеры 20 и 21 - необходимые управляющие сигналы, сформированные блоком 1 7.

Очередной импульс, сформированный делителем 3, переводит счетчик 68

S1

(фиг. 3) в следующее состояние и проходит на выход 52 распределителя 2 . С выхода 52 распределителя 2 этот импульс проходит через элементь ИЛИ 37 и 39, устанавливает в исход- ное состояние триггеры 26 и 27, счетчик 11 и переключает в единичное состояние триггер 23, Одновременно этот же импульс поступает на 5 - вход триггера 25. В результате этого система переходит в режим самоконтроля .

Триггер 25 нулевьм сигналом с инверсного выхода переключает коммутаторы 18 и 19 на передачу частоты не с выхода генератора 7, ас выхода делителя 4, закрьшает элемент И 32, блок 29 элементов И и открывает элемент И 33,

В результате этого после срабаты- вания триггера 23 через коммутатор 19 на вход делителя 5 начинают поступать импульсы проверочной частоты с выхода делителя Д. В дальнейшем работа устройства в цикле самоконтро ля полностью совпадает с основным режимом.В конце цикла самоконтроля триггер 24 возвращается в исходное состояние,одновибратор 43 формирует импульс, который через элементы: ИЛИ 40 и И 33 поступает на управляющие входы блоков 15 и 16 сравнения. К моменту прихода этого импульса на входах блока 15 сравнения присутствуют измеренное и эталонное значения параметра, а на входах блока 16 - определенное устройством и эталонное значение знака параметра. Если значение или знак параметра не совпадают с эталоном, на выходе соответст вующего блока сравнения появляется импульс, который проходит через элемент ИЛИ 41, сбрасывает в ноль триггер 22 пуска и устанавливает в единицу триггер 28 ошибки, который включа ет индикацию отказа системы. Устройство прекращает работу.

Если в процессе самоконтроля отка устройства не обнаруживается,, то следующий импульс с выхода делителя 3 проходит на выход 50 распределителя 2. Этот импульс сбрасьшает триггер 25, переключив тем самым устройство в режим контроля. Кроме того, по заднему фронту этого импульса в счет чик 12 добавляется единица, в результате чего из блока 10 считьшается новый код проверочной частоты и соот176

ветствующие ему эталоны, которое используются при очередном цикле самоконтроля устройства.

После возвращения триггера 25 в исходное состояние открывается блок 29 элементов И, в результате чего код и знак параметра поступают в качестве адреса на вход блока 9. По этому адресу из блока 9 считьгоается код числа Мр который соответствует той точке диапазона изменения параметра, в которой работает устройство Этот код поступает на вход делителя 3 и используется при очередном цикле контроля.

Формула изобретения

Измерительное устройство с самоконтролем, содержащее распределитель импульсов, блок индикации,- пульт управления , генератор контролируемой частоты, блок памяти кодов интервалов, счетчик контроля, первый и второй коммутаторы, блок элементов И, генератор опорной частоты, соединенный выходом с синхронизирующим входом первого делителя частоты, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности, в него введены второй и третий делители частот блок эталонов частоты, счетчик адреса, регистры знака и контроля, три блока сравнения, два триггера управления, два триггера режима, триггер самоконтроля, два триггера знака, триггер ошибки, пять элементов И, семь элементов ИЛИ, два одновибратора, триггер пуска, соединенный выходом с входом генератора опорной частоты и входом генератора контролируемой частоты, подключенног выходом к первым информационным входам первого и второго коммутаторов, выход первого коммутатора соединен со счетным входом счетчика контроля подключенного выходом к информационному входу регистра контроля, к первым информационным входам первого блока сравнения и к первым информационным входам третьего блока сравнения, подключенного вторым информацИ - онным входом к первому информационному выходу пульта управления, соединенного вторым информационным выходом с информационным входом третьего делителя частоты, связанного выходом с первым входом первого элемен

та Rnii, с первым входом первого элемента И, с входом сброса первого триггера режима и с первым входом второго элемента И, соединенного выходом с установочным входом первого триггера знака, подключенного прямым выходом к первому информационному входу третьего блока сравнения, к первому информационному входу регистра знака, к первому входу блока элементов И, к пе рвому информационному входу второго блока сравнения,связанного выходом с первым входом седьмого элемента ИЛИ, соединенного выходом с вторым входом второго элемента ИЛИ и установочным входом триггера ошибки, подключенного выходом к первому входу блока индикации, выход Останов пульта управления подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, связанного выходом с входом сброса триггера пуска, подсоединенного установочным входом к выходу Пуск пульта управления, выход генератора опор

ной частоты соединен с входом синхро- дом с вторым входом пятого элемента низации второго делителя частоты, связанного Быходом с вторыми информационными входами первого и второго коммутаторов , соединенных управляющими входами с инверсным выходом триггера само- зо контроля, с вторым входом блока элементов И, с первым входом третьего элемента И, с инверсным входом четвертого элемента И, подключенного выИ, соединенного выходом с установочным входом второго триггера знака, связанного выходом с первьм информационным входом второго блока сравне.- ния,с первым информационным входом третьего блока сравнения, с вторым информационным входом регистра зн ка и с третьим входом блока эле ментов И, соединенного четвертым входом с выходом регистра контроля, синхронизирующий вход которого соединен с синхронизирующими входами первого и второго.триггеров управления, регистра знака и с выходом третьего элемента И, подключенно го вторым входом к выходу шестого элемента И, к первому входу четверто го элемента И, третий выход распреде лителя импульсов связан с вторым вхо дом третьего элемента ИЛИ и с устано вочным входом триггера самоконтроля, четвертый выход распрег -пителя импуль сов соединен с вторым входом четвер-- того элемента ИЛИ, выход второго ком мутатора соединен с синхронизирующим входом третьего делителя частоты, вы ход блока элементов И соединен с адресным входом блока памяти интервалов, первый и второй выходы третьего блока сравнения соединены соответст-, венно с информационными входами первого и второго триггеров управления, выходы которых являются управляющими вькодямк устройства, выходы регистра

ходом к управляющим входам первого и второго блоков сравнения, выход первого блока сравнения соединен с вторым входом седьмого элемента ИЛИ, второй информационный вход первого блока сравнения связан с вторым выходом блока памяти эталонов частоты, связанного первым выходом с информационным входом второго делителя частоты, третьим выходом - с вторым информационным входом второго блока сравне

ния, а входом - с выходом счетчика

I

адреса, подключенного счетным входом

к входу сброса триггера самоконтроля к первому входу третьего элемента И и к первому выходу распределителя импульсов, соединенного вторым выходо с первым входом четвертого элемента ИЛИ, подключенного выходом, к первому входу пятого элемента И, к второму входу первого элемента Инк второму входу первого элемента ИЛИ, соединенного выходом с синхронизирующим входом второго триггера режима, под

ключеиного прямым выходом к второму информационному входу первого комму татора, инверсным выходом - к собственному информационному входу и к входу второго одновибратора, связанного выходом с первым входом шестого элемента ИЛИ, подключенного вторым входом к первому входу пятого элемента ИЛИ, к входу сброса второго триггера режима и к выходу первого одновибратора, соединенного входом с выходом первого элемента И, вторые информационные входы второго татора соединены с выходом первого триггера режима, подключенного установочным входом к входу сброса счетчика контроля, к выходу третьего элемента ИЛИ и к второму входу пятого элемента ИЛИ, связанного выходом с входом сброса первого и второго триггеров знака, инверсньш выход второго триггера знака соединен с вторым входом второго элемента И, первый триггер знака связан инверсным выхо

дом с вторым входом пятого элемента зо

35 0 5

0

5

И, соединенного выходом с установочным входом второго триггера знака, связанного выходом с первьм информационным входом второго блока сравне.- ния,с первым информационным входом третьего блока сравнения, с вторым информационным входом регистра знака и с третьим входом блока элементов И, соединенного четвертым входом с выходом регистра контроля, синхронизирующий вход которого соединен с синхронизирующими входами первого и второго.триггеров управления, регистра знака и с выходом третьего элемента И, подключенного вторым входом к выходу шестого элемента И, к первому входу четвертого элемента И, третий выход распределителя импульсов связан с вторым входом третьего элемента ИЛИ и с установочным входом триггера самоконтроля, четвертый выход распрег -пителя импульсов соединен с вторым входом четвер-- того элемента ИЛИ, выход второго коммутатора соединен с синхронизирующим входом третьего делителя частоты, ход блока элементов И соединен с адресным входом блока памяти интервалов, первый и второй выходы третьего блока сравнения соединены соответст-, венно с информационными входами первого и второго триггеров управления, выходы которых являются управляющими вькодямк устройства, выходы регистра

9122641710

знака и регистра контроля соединены ционному входу первого целителя с соответствующими входами блока ин- частоты, связанного выходом с дикации, выход блока памяти кодов входом распределителя импупь- интервалов подклечен к информа- сов.

Л56

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в автоматизированных управляющих системах в качестве ,. подсистемы контроля и управления, например, температурным режимом. Цель изобретения - повышение точности устройства, достигается введением новых блоков и связей. Устройство содержит пульт управления, распределитель импульсов, три делителя частоты, блок индикации, генератор контролируемой частоты, генератор опорной частоты, блок памяти кодов интервалов, блок памяти эталонов частоты,счетчик конт- роля, счетчик адреса, регистр знака, регистр контроля, три блока сравнения два коммутатора,девять триггеров,блок элементов И, пять элементов И, семь элементов ИЛИ, два одновибратора.6 ил. ш N0 ND 05 J

S3

4S

(7

Я.31.

§5

.л«

48

Фиг.2.

ад

t1

70

Фиг.З

3(5)

Л

72

ФигМ

,да

Фиг. б

Редактор Е.Папп

Составитсгль Н.Горбунова

Техред И.Попович Корректор О.Луговая

Заказ 2201 Тираж 836Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятиег г„ Ужгород, ул. Проектная, 4