Устройство для регистрации аналогового процесса Советский патент 1988 года по МПК G11C19/00 G11C27/00 

4 1С

Изобретение относится к автоматике и контрольно-измерительной технике и может быть использовано для регистрации однократных аналоговых процессов, в особенности в системах измерения механических и акустических импульсных процессов.

Целью изобретения,является повышение точности устройства.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схема шифратора; на фиг. 3 - схема второго блока мультиплексоров.

На фиг. 2 и 3 обозначены: РИ - раз ряды кодового слова информации; РД - разряды кода диапазона; РУ - разряды кода управления.

Устройство содержит регистры 1-4 сдвига, регистр 5, счетчик 6, RS-триг гер 7, блок 8 задания эталонного кода, элемент ИЛИ 9, первьй блок 10 мультиплексоров, блок 11 сравнения кодов, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 12, выпрямитель 13,, генератор 14 тактовых импульсов, компаратор 15, элемент И 16, шифратор 17 и втор.рй блок 18 мультиплексоров.

Шифратор 17 содержит элементы ШШ- НЕ 19-23 и элементы И-НЕ 24-27.

Второй блок 18 мультиплексоров содержит элементы И-НЕ 28-37.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии обнуляются регистры 1-4 сдвига, регистр 5, счетчик 6 и RS-триггер 7. По внешнему управляющему импульсу, поступающему . на вход установки порога срабатывания устройства, блок 8 задания кода вырабатывает сигнал, поступающий на входы элемента ИЛИ 9 и блока 10 мультиплексоров. По этому сигналу, прошедшему через элемент ИЖ 9 на управляющий вход регистра 5, код уставки с выхода блъка 8 задания кода через блок 10 мультиплексоров поступает на вход регистра 5, записывается в него и поступает на входы В блока 11 сравнения. С этого момента в регистре 5 хранится начальный код порога срабатывания устройства, а блок 10 мультиплексоров по окончании управляющего сигнала переключается на передачу сигналов с АЦП 12.

Входной знакопеременный сигнал, поступающий на вход устройства, преоб разуется выпрямителем 13 в униполярный

0

5

0

5

0

5

0

5

сигнал и поступает на информационньй вход десятиразрядного АЦП 12 (в общем случае М-разрядного АЦП).

В такт с импульсами генератора 14 униполярный сигнал преобразуется А1Щ 12 в последовательность цифровых отсчетов, поступающих одновременно в первый регистр 1 сдвига, на N входов блока 10 мультиплексоров и на N входов А блока 11 сравнения кодов. Синхронно с тактами генератора 14 цифровые отсчеты АЦП 12 продвигаются после- довательно через все ячейки первого регистра 1 сдвига, а цифровые отсчеты знака входной функции, сформированные компаратором 15 и соответствующие каждому цифровому отсчету АЦП 12, продвигаются последовательно через все ячейки регистра 2 сдвига.- На выходах основных регистров 1 и 2 сдвига последовательности цифровых отсчетов АЦП 12 и знака входной функщ1и появляются с задержкой во времени, определяемой временем прохождения одного отсчета через все ячейки регистров 1 и 2 сдвига.

Перезапись информации в регистры 3 и 4 сдвига зависит от численного значения кода уставки, записанного в регистр 5. Если численное значение кода уставки превьш1ает значение кода, поступающего на входы А блока 11 срав- . нения, то он не срабатывает, и RS- триггер 7 находится в исходном состоянии, запрещающем прохождение импульсов от генератора 14 через элемент И 16 на управляющие входы счетчика 6 и регистров 3 и 4 сдвига. При этом перезапись в регистры 3 и 4 не происходит. Как только значение кода на входах А блока 11 сравнения превысит значение кода уставки на его входах В, блок 11 сравнения срабатывает, и по его сигналу RS-триггер 7 переключается в единичное состояние, разрешающее прохождение тактовых импульсов от генератора 14 через элемент И 16 на .управляющие входы регистров 3 и 4 и счетчика 6. Одновременно в регистре 5 фиксируется новое значение уставки, представляющее собой значение кода АЦП 12 в момент срабатывания блока 11 сравнения.

Если вновь поступающие коды АЦП 12 меньше или равны новому значению уставки в регистре 5, то информация в регистрах 3 и 4 записывается и продвигается внутри их ячеек до момента .

3t4

переполнения счетчика 6 импульсами генератора 14.

Количество импульсов, переполняю- ЩР5Х счетчик 6, соответствует числу отсчетов АЦП 12, которое необходимо записать в регистр 3. Импульсом переполнения от счетчика 6 RS-триггер 7 вновь возвращается в исходное состояние, по которому останавливается за- пись в регистры 3 и А. При этом в регистре 4 оказываются зафиксированными коды диапазона, в котором была осуществлена регистрация всей реализации входного сигнала, В регистре 3 при этом фиксируется участок входного процесса, соответствующий моменту срабатывания блока 11 сравнения, причем начало этого участка начинается раньше момента срабатывания блока 11 сравнения на время задержки информации в регистре 1, за счет чего обеспечивается запись предыстории импульсного сигнала.

Массив информации в регистре 3 ока зывается зарегистрированным в оптимальном диапазоне, соответствующем максимальной амплитуде входного сигнала, т.е. в регистре 3 фиксируются коды с оптимальной разрядной группой состоящей из семи соседних значащих разрядов (в общем случае из S разрядов) , выбранных блоком 18 мультиплексоров.

Выбор оптимальной разрядной группы

для случая четырех диапазонов осуществляется по управляющим сигналам -на выходе шифратора 17 следующим образом. На входы шифратора 17 поступают три старших разряда кода с выхода регистра 5. В общем случае для К диапазонов, определяемых по формуле

К N - S + 1,

где N - количество разрядов АЦП;

S - количество разрядов, фиксируемых в регистре 3,

на входы шифратора 17-поступают (К-1) старших разрядов кода.50

Шифратор 17, исходя из местонахождения старшей логической единицы кода на его входе, вырабатывает соответствующий управляющий четырехразрядный позиционный код (в общем случае К- 55 разрядный код), который;поступает на управляющие входы блока 18 мультиплексоров. Этот код может принимать значения 1000, 0100, 0010, 0001, причем

Q g Q

5 п

р0

5

0

5

71

сигнал логической 1 является разрешающим, а сигнал логического О - запрещающим. Одновременно на других выходах шифратора 17 формируется двух- разрядньш код диапазона, поступающий на входы второго дополнительного регистра 4 сдвига.

. В общем случае формируется М-раз- рядный код диапазона, связанный с числом К диапазонов зависимостью К 2.В зависимости от кода на управляющих входах блока 18 мультиплексоров он подключает на свои выходы разрядную группу, состояшую из семи соседних значащих разрядов, выбранных из десяти разрядов с выхода регистра 1 (в общем случае S соседних значащих разрядов из N разрядов).

Количество возможных разрядных групп, состоящих из S соседних значащих разрядов, равно количеству диапазонов К, а состав разрядной группы задается управляющим кодом с выхода шифратора 17, в зависимости от ко- -.торого на выход, старшего значащего разряда блока 18 мультиплексоров на время регистрации всей реализации входного сигнала подключается только один разряд из состава (1-К) разрядов, а на выходы последующих разрядов подключаются, соответственно, разряды с номерами, на единицу больше пре- дьщущих, т.е. вес которых в два раза меньше веса предыдущих разрядов.

Устройство работает таким образом при однократном срабатывании блока 11 сравнения, что является частным :лучаем. Типичным случаем является многократное срабатывание блока 11 сравнения, например, при возрастании переднего-фронта импульса, многократных импульсных сигналах и т.д.

При многократном срабатывании блока 11 сравнения, в том числе и в процессе записи в регистры 3 и 4, происходят, соответственно, подтверждение 1 разрешающего состояния RS-триггера

7 и одновременно каждый раз сброс счетчика 6 в исходное состояние не- зависимо от результата счета. Одновременно происходят изменение кода уставки в регистре 5 и в соответствии с этим, при условии изменения местоположения старшей логической 1, изменение кода диапазона и изменение состава разрядной группы на выходе блока 18 мультиплексоров.

514

Последнее срабатывание блока 11 сравнения означает, что входной сигнал достиг своего максимального значения и относительно этого момента будет зарегистрирован участок входного процесса в оптимальном диапазоне измерения. Все предыдущие участки, записанные при предыдущих срабатываниях блока 11 сравнения в регистры 3 и 4, при последующих его срабатываниях заменяются на новые. Так как счетчик 6 каждый раз при срабатывании блока 11 сравнения сбрасывается в исходное состояние, то он затем начи- нает вновь подсчет импульсов, поступающих на управляющие входы регистров 3 и 4 до переполнения счетчика 6. При этом цифровые отсчеты разрядной группы, зарегистрированные регист- ром 3 вместе со значением знака функции, и код диапазона, зарегистрированный регистром 4, всегда однозначно связаны с моментом последнего срабатывания блока 11 сравнения кодов, т.е. С моментом достижения входным сигналом своего максимального значения.

По окончании регистрации может быть осуществлен вывод информации с устройства путем подачи на его тактирующий вход импульсов. Частота вых импульсов определяется режимом работы внешнего воспринимающего информацию устройства.

При этом на выход устройства пос тупают информация в виде семиразрядного кода зарегистрированного параметра (в общем случае 5 разрядного кода) И дополнительного знакового разряда, который может быть использован как старший разряд -кода параметра, а также служебная информация в виде двухразрядного кода диапазона (в общем случае М-разрядного кода).

Формула изобретения

Устройство для регистрации аналогового процесса, содержащее аналого- цифровой преобразователь, стробиру- ющий вход которого соединен с первым выходом генератора тактовых импульсов, второй выход которого соединен с входом

управления сдвигом первого регистра

., . сдвига и первым входом элемента И,

второй вход которого соединен с прямым выходом КЗ-триггера, R-вход которого соединен с выходом счетчи

5

О

Q

5

5

д

Ь

716

ка, S-вход - с выходом блока сравнения кодов и входом сброса в нулевое состояние счетчика, тактирующий вход которого соединен с выходом элемента И и первым входом управления сдвигом второго регистра сдвига, выходы которого являются информационными выходами устройства, вход ана- ЛОГО-1ЩФРОВОГО преобразователя соединен с выходом выпрямителя, вход которого соединен с входом компаратора и является входом устройства, выход компаратора соединен с входом третьего регистра сдвига, вход управления сдвигом которого подключен к второму выходу генератора тактовых импульсов, выход третьего регистра сдвига подключен к первому входу второго регистра сдвига, блок задания эталонного кода, вход которого является входом установки порога срабатывания устройства, выходы блока задания эталонного кода соединены с соответствующими вторыми входами первого блока мультиплексоров, первые входы которого подключены к соответствующим выходам аналого-цифрового преобразователя, входу первого регистра сдвига и первой группе входов блока сравнения кодов, вторая группа входов которого подключена к соответствующим выходам регистра, входы которого подключены к.соответствующим выходам первого блока мультиплексоров, управляющий вход которого подключен к стробирующему выходу блока задания эталонного кода и первому входу элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом блока сравнения кодов, а выход - со стро- бирующим входом регистра, второй вход управления сдвигом второго регистра сдвига является тактирующим входом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены шифратор, второй блок мультиплексоров и четвертый регистр сдвига, выходы которого являются выходами кода диапазона устройства, первьй и второй входы управления сдвигом четвертого регистра сдвига подключены соответственно к первому и второму входам управления сдвигом второго регистра сдвига, а входы - к соответствующей первой группе выходов шифратора, вторая группа выходов которого подключена к соответствующим входам управления второго блока мультиплексоров, выходы

которого соединены с соответствующими входами второго регистра сдвига, а входы - с соответств.ующими выходами первого регистра сдвига, входы шифратора подключены к соответствующим выходам старших разрядов регистра.

Изобретение относится к автоматике и контрольно-измерительной технике и1 может быть использовано для регистрации однократных аналоговых процессов, в особенности в системах измерения механических и акустических импульсных процессов. Целью изобретения является повышение точности устройства. Поставленная цель достигается введением шифратора 17, второго блока 18 мультиплексоров и четвертого регистра 4 сдвига. Входной знакопеременный сигнал преобразуется выпрямителем в униполяр- tom сигнал с вьщелением знака компаратором 15, что обеспечивает дополнительное расширение в два раза диапазона измерения. Использованием блока 11 сравнения совместно с шифратором 17, а также блока 18 мультиплексоров обеспечиваются адаптивное вьщеление и регистрация цифровых отсчетов АЦП 12 преобразуемого импульсного процесса в оптимальном диапа- зоне измерения. 3 ил. iP (Л

Таблица uctnuHHOcmu

Фиг. 2.

; состоянив