Устройство для ввода информации от аналоговых датчиков Советский патент 1987 года по МПК G06F3/05 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для организации ввда в ЭВМ информации от аналоговых датчиков, например от многодетекторных спектральных анализаторов.

Цель изобретения - цовьпление точности устройства за счет уменьшения нестабильности и неидентичности характеристик измерительных каналов.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 и 3 - примеры технической реализации бло- .ков управления и сопряжения соответственно; на фиг. 4 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг. 5 - блок-схема алгоритма ЭВМ по обслуживанию работы устройства.

Устройство содержит мультиплексор 1, усилитель 2, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 3, буферный регистр 4, формирователь 5 сигнала, блок 6 управления, регистр 7 кода усиления, блок 8 памяти (ОЗУ) и блок 9 сопряжения.

На фиг. 2 обозначены триггер 10 релсима, формирователь 11 импульсов, первый элемент И 12, первый элемент ИЛИ 13, счетчик 14, дешифратор 15, триггер 16 цикла, два элемента 17 и 18 задержки, второй элемент И 19 и второй элемент ИЛИ 20.

На фиг. 3 обозначены приемопередатчики 21, селекторы 22 вывода, селекторы 23 ввода, элемент ИЛИ 24, элемент И 25, регистр 26 адреса, регистр 27 данных, триггер 28 управления и триггер 29 режима. Обозначения сигналов на фиг. 3 соответствуют интерфейсу канала микроЭВМ Элект роника-60.

Устройство работает следующим образом.

В режиме Измерение проводится циклический опрос входных каналов. В режиме Калибровка производится измерение коэффициентов усиления эталонного сигнала формирователя 5 по каждому каналу, при необходимости - корректировка этих коэффициентов и занесение их в ОЗУ 8.

Рассмотрим работу устройства по блок-схеме алгоритма на фиг. 5.

После пуска программы оператор в соответствии с.требованиями прово- димогЬ эксперимента задает с терминала общее число циклов измерений и

0

5

периодичность калибровки. Затем ЭВМ через блок 9 записывает в ОЗУ 8 коды для режима калибровки (эти коды одинаковы для всех детекторов). Далее

программа устанавливает систему в режим Калибровка, в котором ЭВМ под управлением программы, производит оп- рос детекторов, работающих от источника эталонного сигнала, выполняет

0 расчет калибровочных коэффициентов для детекторов и производит запись калибровочных коэффициентов в ОЗУ 8. После этого программа задает режим Измерение (триггер TiO блока 6 уп равления устанавливается в О) и дает информацию о готовности системы к измерениям оператору и на терминал. Оператор включает физическую установку (если она не включена заранее). С установки поступает синхроимпульс СИ в блок 6 управления устройства. Программа проверяет наличие синхроимпульса по поступлению в блок 9 сигнала конца преобразования АЦП 3 (АЦП КП). Далее выполняется цикл опроса детекторов в режиме Измерение и подсчет числа выполненных циклов опроса. Затем программа проверяет необходимость к;злибровки. Если число выполненных циклов опроса соответствует заданному периоду калибровки, то программа снова записывает в ОЗУ коды для калибровки, задает режим Калибровка и вьшолняет калибровку.

5 Если же необходимости в калибровке нет, то программа проверяет все ли циклы опроса выполнены. После этого программа обрабатывает накопленную информацию и вьщает результаты оператору на терминал.

В режиме Калибровка из блока 9 в блок 6 управления поступает сигнал Калибровка. По этому сигналу триггер режима устанавливается в I и запускает формирователь 11. Сигнал Запуск эталона с второго выхода блока управления поступает на формирователь 5 сигнала. Эталонный сигнал воздействует на детекторы (источники информации). Сигналы с детекторов, соответствующие эталонному воздействию, в виде напряжений поступают на мультиплексор 1 каналов . Сигнал с формирователя 1I через элемент ИЛИ 13 поступает на установочный вход двоичного счетчика 14. На выходе последнего устанавливается код номера первого опрашиваемого

0

0

5

0

5

канала. В блоке управления этот код поступает на дешифратор 15. Сигнал ДС1 с дешифратора 15 поступает на мультиплексор 1 каналов. Напряжение U, , соответствующее эталонному воз- действию на первый детектор (источник сигнала), подается на вход уси- лителя 2. В режиме калибровки коэффициент передачи усилителя 2 одинако для всех каналов. С выхода усилите- ля 2 напряжение U подается на вход АЦП 3.

Сигнал с выхода элемента ИЛИ 13 также устанавливает в 1 инверсньй выход триггера 16 цикла. Этим обес- печивается цикл опроса всех источников информации и сигнал с выхода элемент а ИЛИ 13 через .элемент 18 задержки и элемент ИЛИ 20 в виде сигнала Запуск АЦП поступает на со- ответствующий вход АЦП 3. После окончания преобразования сигнал конца преобразования поступает на первый вход блока 9. Код результата преобразования с выхода АЦП 3 передается в регистр 4. Блок 9 под управлением ЭВМ подает сигнал на управляющий вход регистра 4 и код результата передается из регистра в ЭВМ, последняя по этому коду рассчитывает калибровочный коэффициент для первого канала измерений.

Сигнал Конец преобразования с выхода АЦП 3 поступ ает на второй вход блока 6 управления. Этот сигнал поступает на счетный вход счетчика 14, и на выходе счетчика устанавливается номер следующего канала. Сигнал ДС2 с дешифратора 15 открывае второй канал мультиплексора 1 . Кроме того, сигнал конца преобразования поступает на элемент 17 задержки. Здесь он задерживается на время, необходимое для ввода в ЭВМ кода результата первого канала и его обра ботки по программе. С выхода элемента 17 сигнал поступает на второй вхо элемента И 19. По первому входу элемент И 19 открыт сигналом с триггера 16 цикла на время опроса всех N каналов. С выхода элемента И 19 сигнал через элемент ИЛИ 20 поступает на запуск АЦП 3.

При опросе N-ro канала сигнал дешифратора ДС сбрасывает триггер 16 цикла, после чего сигнал конца преобразования не поступает на запуск АЦП 3.

.

j вЮ

5 20. 35тд45

50

Завершается режим калибровки тем, что ЭВМ через блок 9 записывает в соответствующие ячейки ОЗУ 8 калибровочные коэффициенты для каждого измерительного канала.

Блок 9 сопряжения работает в программном режиме. При обращении к внешнему устройству центральный процессор вьщает сигналы КВУ и ВДА (01-12), обеспечивающие выбор любого регистра внещнего устройства, адрес Koi oporo находится в пределах 160000-177776. Сигналы КСИА и КСИП обеспечивают синхронизацию, а сигналы КВвод и КВы- вод определяют какой цикл обращения к каналу выполняется.

При работе устройства центральный процессор в цикле Вьгоод обращается к триггеру 28 управления и записывает в него 1. Этим в ОЗУ 8 задается т акой режим адресации, при котором адрес ОЗУ 8 принимает из блока 9, а не из блока 6. Затем, обращаясь к регистру 26 адреса и регистру данных 27, центральный процессор заносит в ОЗУ 8 коды для соответствующего режима работы. В триггер 28 записывается О, что соответствует адресации ОЗУ 8 от блока 6. После этого центральньш процессор, обращаясь к триггеру 29, переводит устройство или в режим Калибровка (если в ОЗУ 8 заносились одинаковые коды), или в режим Измерение (если в ОЗУ 8 заносились результаты калибровки).

После окончания калибровки ЭВМ блок 9 подает в блок 6 управления сигнал режима Измерение. Этот сигнал устанавливает триггер 10 режима в О. Сигнал Запуск эталона не формируется. Высокий потенциал с инверсного выхода триггера 10 режима поступает на первый вход элемента И 12. Теперь синхроимпульс СИ от источника излучения (информации) через элементы И 12 и ИЛИ 13 поступает на установочные входы счетчика 14, триггера 16 цикла и через элементы 18 и 20 на вход запуска АЦП 3.

Код номера канала с второй группы выходов блока 6 управления 6 поступает в ОЗУ 8. При работе системы в режиме измерения ОЗУ 8 работает в режиме считывания. Код номера канала используется как адрес. Из соответствующей ячейки ОЗУ 8 извлекается калибровочный коэффициент и переписывается в регистр 7. Код калибровочного коэф513

фициента из регистра 7 поступает в усилитель 2 и соответствующим образом меняет его коэффициент усиления. Теперь напряжеш- е Ц с первого детектора - источника информации, поступает на вход АЦП 3 умнолсенным на калиб- ровочньн коэффициент, учитывающий индивидуальные особенности этого измерительного канала. Результат преобразования записывается в регистр 4, а сигнал конца преобразования, поступив в блок б управления, устанавливает в счетчике 14 номер следующего канала. По коду номера канала из ОЗУ 8 извлекается соответствующий калибровочный коэффициент и переписывается регистр 7. В усршителе 2 устанавливается соответствующий коэффициент усиления. Напряжение U, подаете на вход Аид 3 умноженным на коэффициент Таким образом, производится опрос всех N каналов и для каждого канала измеряемое напряжение умножггется на калибровочный коэффициент, вычисленный в режиме калибровки и записанный в ОЗУ 8,

При опросе последнего N-ro канала сигнал с дешифратора 15 ДСН сбрасывает триггер цикла. Этим заканчивается цикл опроса всех N детекторов (источников информации)-.

Новый цикл опроса начинается с приходом очередного синхроимпульса СИ.

При длительном процессе измерения характеристики изхмерительиых каналов могут изменяться.

Дпя обеспечения стабильности характеристик каналов программа предусматривает повторение режимов Калибровка через определенные интервалы времени. Это позволяет менять калибровочные коэффициенты в ОЗУ 8 в соответствии с изменением характеристик каналов и, следовательно, компенсировать возникающие нестабильности. Формула изобр етения

Устройство для ввода информации от аналоговых датчиков, содержащее г льтиплексор, аналого-цифровой преобразователь, буферный регистр, блок

5

Q

5

796 6

управления и блок сопряжения, входы- выходы которого являются управляющими, входами-выходами устройства, информационные входы мультиплексора яв ляются информатдионными входами устройства, первый вход блока управления является синхронизирующим входом устройства, Быходь первой группы блока управления соединены с адресными вхо- мультиплексора, первый выход блока управления соединен с входом запуска аналого-цифрового преобразователя, информационные выходы которого соединены с информационными входами буферного регистра, выходы которого являются информационными выходами устройства, выход сигнала Конца преобразования аналог о-цифрового преобразователя соединен с вторым входом блока управления и первым входом блока сопряжения, первый выход которого соединен с управляющим входом буферного регистра, отличающее- с я тем, что, с целью повышения точности , устройства за счет уменьшения нестабильности и неидентичности характеристик измерительных каналов, уст1)ойство содержит формирователь сиг- , блок памяти, усилитель и регистр кода усиления, выходы которого соединены с управляющими входами уси- .Г1ителя5 выход которого соединен с ин- формационны м входом аналого-цифрового преобразователя, выход мультиплек5 сора соединен с информационным входом усилителя5 второй выход блока управления соединен с входом формирователя сигнала, выход которого является выходом эталонного сигнала устройства, выходы второй группы блока управления соединены с входами адреса чтения блока памяти, В.ЫХОДЫ которого соединены с входами регистра кода усиления, второй выход, выходы первой группы и

выходы второй группы блока сопряжения соединены соответственно с управляющим входом, входами адреса записи и информационными входами блока памяти, третий и четвертый выхоцы блока сопряжения соединены соответственно с третьим и четвертым входами блока управления .

0

0

0

r

f JAOOЛ - i

1 HwAW

шщ

12

Ь t t ftfji-i

N jc-

e S /УГ///7

,l

C)

„..

jcrms tVf/f ff/fe ff/ ff f t/исла (/f/e/ a reffi/ffffOi

ffO/rt/fffroffftil

JOfTucti 6 ff3y ffoaao Зля

Зааамие , Cf uf/yoS/ta

(a

U/fflOC A/ ffe/nefffTTOpffif, floScf/mfM щих Pff y/rry/rcr/iwaSff cf/fjviy- a

fvc efTT/fff/JifSpoffe v ir/x (ft/i uef frroiS л ffe/nefimt ae

3af7uc6 a ff3S /rcf/7L/d aaffv- f/irfif ffO9 f/c e rrrcrS

тг8

I1

1

9 j ooc3a

JOOCDOf

figS27

ЭСХЭОСОС

jcxx:3cx

Заасгние режима

CJf

-Я

t.

(/7pac /f ffe/rre/frrf 7/ c S

1

IT.

ПП-П

П

JTL

а

л

jn.

л.

,,

фиаЛ

/7affci/em i tf /fffo a/rjyoca.

ид/зооот/га cfffOfr e e/ef Vi ifurfl aiftfU

/ffMfavcr /ffSy/fer/TTcr/rraS I фц95

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для организации ввода в ЭВМ информации от аналоговых датчиков, например от мно- годетекторных спектральных анализаторов . Цель изобретения - повышение точности устройства за счет уменьшения нестабильности и неидентичности характеристик измерительных каналов. Устройство содержит мультиплексор 1, усилитель 2, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 3, буферньш регистр 4q формирователь сигнала 5, блок управления 6, регистр кода усиления 7, блок памяти 8, блок сопряжения 9. Устройство имеет два режима работы - Калибровка и Измерение. В режиме калибровки производится определение и корректировка коэффициентов усиления эталонного сигнала каждого измерительного канала. После окончания калибровки значения коэффициентов усиления заносятся в блок памяти 8. В режиме Измерение сигналы от аналоговых датчиков через мультиплексор и усилитель поступают на АЦП. Коэффициент усиления для каждого канала извлекается из ОЗУ и хранится в регистре кода усиления. Цифровой код с выходов АЦП поступает в буферньш регистр и далее на информационные выходы устройства. Периодичность калибровки измерительных каналов задается оператором с пульта ЭВМ. 5 ил. (Л со Ьф 05

Составитель В, Файзрахманов Редакторе. Копча Техред И.Попович Корректор С, Черни

Заказ 1891/44 Тираж 673Подписное

ВНИШШ Государственно1 о комитета СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4