Устройство для ввода информации Советский патент 1988 года по МПК G06F3/00 

сх

Од

сх ;о

; Изобретение относится к автома- iJHxe и измерительной технике и может быть использовано для коммутации и преобразования сигналов от пара- метрических датчиков (тензометры, термометры, сопротивления и т.п.) В цифровой эквивалент и ввода послед него в измерительные информационные системы и управляющие вьшислительные |омплексы.

I Целью изобретения является повы- щение точности вводимой информации 4т параметрических датчиков при поручении на выходе устройства цифро- ого эквивалента, пропорционального ВХОДНОМУ сигналу с учетом знака.

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

I Устройство содержит первый и вто- рой генераторы 1 и 2 импульсов,эле- ijieHT НЕ 3, аналоговый коммутатор 4, 1|1сточник 5 напряжения, первый и второй элементы 6 и 7 задержки, элемент ИЛИ 8, первьш и второй счетчики 9 и :|0, дешифратор 11, мультиплексор 12, группу датчиков 13, преобразователь 4 напряжения во временной интервал, тервый и второй триггеры 15 и 16, ервый и второй элементы И 17.и 18, лемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 19 и делител 0 частоты.

: Устройство работает следующим образом.

Измеряемый сигнал U с датчика . представляет собой сумму полезного сигнала X, пропорционального измеряемому параметру Р, и аддитивной помехи Е, описываемой полиномом порядка п.

п-

X +

-

Zl a,t;, keo

(1)

ния датчика от замера к замеру;, NJ - результат отдельного замера

с номером i. Вьфажение для определителя системы

п

(3)

где t- - интервал времени между отдельными замерами. Этот определитель при его разложении по элементам первого столбца дает миноры га, являющиеся определителями Вандермонда, и при решении системы уравнений относитепьно X получают

h

.N;m, (-1)

1-1

X

5:М;т (-1)

i-i

(4)

После вычисления миноров га по правилам раскрытия определителей Вандермонда (2) выражение (4) преобразуется к виду

i-

- N;C;-:, (-1)

М;С:: . (-1)

(5)

биноминальные коэффициенты (число сочетаний из п-1 по i-1).

Изобретение относится к автоматике и измерительной технике и может быть использовано для коммутации и преобразования сигналов от параметрических датчиков в цифровой эквивалент и ввода последнего в измерительные информационные системы и управляющие вычислительные комплексы. Целью изобретения является повы- шение точности измерений сигналов от параметрических датчиков на фоне нормальной помехи, действующей на датчики. Устройство содержит два генератора импульсов, два счетчика, дешифратор, мультиплексор, источник напряжения питания датчиков, коммутатор, преобразователь напряжения во временной интервал, два триггера, два элемента задержки., два элемента И, элемент ИСКПЮЧАНЯЦЕЕ ИЛИ и элемент ИЛИ. Устройство позволяет ослабить влияние на результат измерения действия нормальной помехи, что достигается путем промежуточной обработки результатов отдельных измерений, 1 ил. (Л

где t. - время проведения замера с

номером i (i 1,...,n); а - коэффициенты аппроксимирующего полинома.

Дпя определения полезного сигнала X (не изменяющегося во времени и зависящего только от измеряемой вели- чины Р и тока питания датчика) необходимо решить систему уравнений вида

N;,

(2) 55

к 0

где М; - весовой коэффициент, учитывающий изменение тока питаМ;

1 при нечетном i; О при четном i.

(6)

Тогда

N;cn

(-1)

1(7)

поскольку сумма нечетных коэффициентов разложения бинома Ньютона степетП-1

ни п равна 2 .

Обьино для практических применений вполне достаточно квадратичного приближения при аппроксимации аддитивной помехи. При этом общее число

замеров n 4, а помеха представлена зависимостью

Е а. + а,Т

+ а

7-.

Как следует из (7) для этого случая (п 4)

N, - 3N, - N4

Из последнего выражения следует, что для измерения входного сигнала с датчика при поочередном от замера к замеру включении и выключении тока питания датчика необходимо при аппроксимации помехи полиномом второго порядка произвести 4 замера, просуммировать их с коэффициентами 1, -3, 3, -1 соответственно и полученный результат разделить на 4„

В предлагаемом устройстве это осуществляется следующим образом,

В исходном состоянии счетчик 9 сброшен, счетчик 10 и счетные триггеры 15 и 16 установлены в единичное состояние.

f

По первому тактовому сигналу от генератора 1 триггеры 15 и 16 и счетчик 10 устанавливаются в нулевое состояние, и через мультиплексор 12 по первому управляющему сигналу с дешифратора 11 к преобразователю 14 напряжения во временной интервал подключается первый из датчиков. На датчики в этот момент поступает напряжение питания от источника 5 напряжения через коммутатор 4, открытый сигналом управления с прямого выхода триггера 15, счетчик 9 установлен в режим прямого счета управляющим сигналом на его . первом управляющем входе. Через элемент 6 задержки, служащий для исключения влияния переходных процессов в мультиплексоре 12 на результат измерения, запускается преобразователь 14 напряжения во временной интервал, с выхода которого подается разрешающий сигнал на элементы И 17 и 18, Схемы ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ 19, на которую поступают сигналы с прямого выхода триггера 15 и с выхода второго триггера 16, формирует на своем выходе разрешаю- 1ЦИЙ сигнал на элемент И 18, разрешая тем самым поступление на вход счетчика 9 через элемент ИЛИ 8 частоты f с генератора 2 импульсов, поделенной

.

на 3 делителем 20 частоты следования импульсов.

Счетчик 9 заполняется за интервал времени, заданный преобразователем 14 напряжения во временной интервал, импульсами частоты f/3. Это будет результат первого измерения N,, выражение (9). Второй тактовый импульс с

10 генератора 1 перебрасывает триггер 15 в единичное состояние, при этом коммутатор 4 закрывается, счетчик 9 переключается в реясим обратного счета (второй управляющий вход), а элемент

15 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 19 формируют на своем вьгходе запрещающий сигнал и через элемент НЕ 3 теперь открыт элемент И 17 дпя заполнения счетчика 9 импульсами частоты f (без дштения на

20 3) при очередном измерении. В результате на счетчик 9 добавляется член 3Nj со знаком минус, выражение (9),

Следующий (третий) тактовый импульс с генератора 1 импульсов пере25 брасывает триггер 15 в нулевое и

триггер 16 в единичное состояние, при этом коммутатор 4 открывается, счетчик 9 устанавливается в режим прямого счета (первый управляющий вход),

30 а элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 19 не меняет своего состояния, и третий замер вновь производится при открытом элементе И 17, т.е. счетчик 9 заполняется импульсами частоты f при третьем замере и на него добавляет35

40

45

50

55

ся член 3Nj со знаком плюс, выражение (9) .

Следующий (четвертый) тактовый нмпульс с генератора 1 импульсов устанавливает триггеры 15 и 16 в единичные состояния, следовательно,закрывает коммутатор 4, изменяет выходной сигнал элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 19, устанавливает счетчик 9 в режим обратного счета (второй управляющий вход). Во время заполнения счетчика 9 импульсами открывается элемент И 18 и залолняющая частота f/3, т.е. работает делитель 20 частоты.

На счетчик 9 добавляется член N со знаком минус, выражение (9), и результат преобразований может быть считан со старших (т-2) разрядов счетчика 9 (т - общее количество его раз- ) .

Тем самым выполнена операция деле- яеия полученной на счетчике 9 суммы.. на 4, т,е. получают результат изме51

рений по первому каналу согласно вы - 1 ажению (9) .

I Этот результат считьгоается на ре- ifHCTpaTop по синхросигналу, посту- ающему на управляющий вход устройства через элемент 7 задержки (с вы- триггера 16 при поступлении .(чередного тактового импульса с гене- гатора 1, при этом происходит пере- 1лючение счетчика 10 и мультиплексор

2 подключает очередной датчик 13 на иход преобразователя 14 напряжения йо временной интервал. Чтение резуль- в регистратор производится при Этом за время, (определяемое; элементом 6 задержки, после чтения резуль- taTa счетчик 9 сбрасывается и повторяется цикл из четырех измерений для Очередного датчика, подключенного чеЙез мультиплексор 12.

формула изобретения

I Устройство для ввода информации, содержащее два генератора импульсов, источник напряжения, группу датчиков, Два счетчика, дешифратор, мультиплексор, преобразователь напряжения,ком- щутатор, два элемента задержки, элемент ИЛИ, элемент НЕ, вькод первого генератора соединен через первый элемент задержки с управляющим входом преобразователя напряжения, выход Элемента ИЛИ соединен со счетным входом первого счетчика, выходы которого вляются информационными выходами устройства, выход второго элемента адержки является синхронизирующим выходом устройства, выходы второго счетчика соединены с входами дешифратора, выходы которого соединены с

96

адресными входами мультиплексора, выход которого соединен с информационным входом преобразователя напряжения, вьжод источника напряжения со-, единен с информационным входом коммутатора, выход которого соединен с входами питания датчиков, выходы которых соединены с информационными

входами мультиплексора, вход второго элемента задержки соединен со счетным входом второго счетчика, отличающееся тем, что, с целью повышения точности вводимой информации, в устройство введены два триггера, делитель частоты, два элемента И, элемент.ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ,син- хровход первого триггера соединен с выходом первого генератора, прямой выход первого триггера соединен с управляющим входом коммутатора, первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и первым управляющим входом первого счетчика, инверсный выход первого триггера соединен с синхровхо- дом второго триггера и вторым управляющим входом первого счетчика, выход второго триггера соединен со счетным входом второго счетчика и

вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮП1ЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с третьим входом второго элемента И и через элемента НЕ - с третьим входом первого элемента И, выход второго генератора соединен с вторым входом первого элемента И и через делитель частоты с вторым входом второго элемента И, выход преобразователя напряжения соединен с первыми входами

первого и второго элементов И, выходы которых соединены с первьм и вто- рь1м входами элемента-ИЛИ,