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

4

СО

со ел

О5

с

Изобретение относится к автоматике и измерительной технике и предназначено для коммутации и преобразования в цифровую форму сигналов от параметрических датчиков (тензометри- ческих и др.). Изобретение может быть использовано как внешнее устройство для измерительных информационных систем и управляющих вычислительных комплексов или как автономное устройство для измерения деформаций. Целью изобретения является повышение точности устройства и возможности представления вводимой информации в наглядной форме. Устройство содержит преобразователь напряжения во временной интервал, два счетчика, дешифратор, мультиплексор , усилитель, триггер, аналоговый ключ, два генератора тактовых импульсов, датчик исходного кода, делитель напряжения, элементы И. Указанная цель достигается за счет исключеш-1я волны дрейфа напряжения питания информационных датчиков на результаты измерений и формирования датчиком исходного кода с учетом зависимости выходного сигнала от параметров измерительного датчика. 2 ил. о € (Л

го

Изобретение относится к автоматике и измерительной информационной технике, предназначено для коммутации и преобразования в цифровую форму сигналов от тензометрических дат- 1ЧИКОВ или от другого типа параметри- :ческих датчиков, может быть использовано как внешнее устройство для измерительных информационных систем и управляюпщх вычислительных комплексов или как автономное устройство дл измерения деформаций и является усо- вершенствованием устройства по авт, 1св. № 1339541.

I Целью изобретения является повьше ние точности устройства и наглядное- ти представления информации. I На фиг, 1 приведена функциональна Iсхема устройства; на фиг. 2 - типо- вая схема включения ,тензометрическо- го датчика.

Устройство содержит шесть элемен- :тов И 1-6, две схемы 7 и 8 задержки, регистр 9, инвертор 10, аналоговый |ключ 11, блок элементов ИЛИ 12, два генератора 13 и 14 тактовых импуль- Сов, счетчик 15, дешифратор 16, мультиплексор 17, усилитель 18, преобразователь 19 напряжения во вре- {менной интервал, триггер 20, задат- |чик 21 исходного кода, блок элементов И 22, вычитающий счетчик 23, фор

|Мирователи импульсов по переднему |24 и заднему 25 фронтам, суммирую 1щий счетчик 26, делитель 27 напряже- :ния,тензометрические датчики 28 и источник 29 их питания.

Устройство работает следующим об™ разом.

По сигналам с генератора 13 такг- товых импульсов счетчик 15 каналов задает последовательно увеличивающийся код на дешифратор 16, на выходах которого последовательно появляются сигналы, управляющие переключением каналов мультиплексора 17 или включением аналогового ключа 11 для подключения эталонных сигналов с датчиков 28, питаемых от блока 29, или сигнала с делителя 27 напряжения на вход измерительного тракта.

Первый канал дешифратора 16 отводится для измерения рабочего коэффициента деления частоты, с второго генератора 14 тактовых импульсов. На вход измерительного тракта подается сигнал с делителя 27 напряжения, делящего напряжение питания датчиков

28 в d раз,через аналоговый ключ 11, а на вычитающий счетчик 23 через блоки элементов ИЛИ 12 и И 22 подается исходный код М с переключателя за- датчика 21 исходного кода, соответствующий вьфажению

d-s

М 15

0

где

М d

S 5

0

код датчика исходного, кода; коэффициент деления делителя напряжения; тензочувствительность тен- зодатчиков (или коэффициент измеряемого физического параметра с параметром датчика для другого типа параметрических датчиков). По сигналу с генератора. 13 запускается также процедура алфавитно- цифрового преобразования: сброс Суммирующего счетчика 26, разрешение заряда накопительного устройства в преобразователе 19 напряжения во временной интервал через время, определяемое схемой 7 задержки для окончания переходных процессов в ключе 11, мультиплексоре 17 и усилителе tS, установка в единичное состояние триггера 20 по сигналу с формирователя

25 импульса по заднему фронту сигнала с генератора 13 тактовых импуль„ сов, определяющему окончание заряда накопительного устройства и начало преобразования входного напряжения во временной интервал, определяющий время поступления сигналов каQ либрованной частоты F с генератора 14 тактовых импульсов на счетный вход вычитающего счетчика 23 через элемент И 1.

Сброс триггера 20 производится от преобразователя 19 напряжения во временной интервал, выполненного, например, по схеме заряда конденсатора с последующим разрядом его эталонным током и определением момента перехода через нуль заряда этого конденсатора.

При работе на первом канале де- пшфратор 16 отпирает элемент И 4 и на вход загрузки вычитающего счетчика 23 поступает код М с зада,тчика 21. На выходе вычитающего счетчика 23, имеющего инверсные выходы, стоит многоразрядный элемент И 6, с выхода которого при каждом появлении логических

5

0

5

единиц на выходах вычитающего счетчика 23 появляется сигнал, по которому формируется короткий импульс на формирователе 24 импульсов, вновь загружающий через элемент И 4 и блоки элементов И 22 к ИЛИ 12 исходный код с задатчика 21 в счетчик 23. Таким образом, на выходе формирователя 24 импульсов частота следования импульсов f определяется выражением

F

м

а выходной код N на выходе суммирующего счетчика 26 определяется выражением

N f-T,

Т

- временной интервал, пропорциональный входному напряжению и и определяемый выражением

Т K U,

- коэффициент преобразования

аналоговой части измеритель- 30 ного тракта, определяемый коэффициентом усиления усилителя 18 и коэффициентом преобразования преобразователя 19 напряжения во временной интервал.

сигнала с делителя 27 напряжеультат измерений N- запишется

35

F V i,v,

М d

(4)

Этот результат записывается в регистр 9 сигналом записи в регистр с выхода элемента И 2, отпираемого через время, определяемое схемой 8 задержки - время процедуры аналого- цифрового преобразования.

При измерении сигналов на рабочих каналах второй 2 и четвертый 4 элементы И заперты, а пятый 5 и третий 3 элементы И открыты сигналом с выхода интвертора 10, и сигналы с формирователя 24 импульсов поступают на синхронизирующий выход устройства через элемент И 3 и на чтение через элемент И 5 кода Na. с регистра 9 и загрузку его в вычитающий счетчик 23 через блок элементоа ИЛИ 12. Частота F в соответствии с выражением (t) станет теперь делиться с коэффициентом N и на входе суммирующего счетчика 26 будет частота

10

-рЯБ

J

(5)

(1)

Выходной код в соответствии с выражениями (2) и (3) будет определяться выражением

N f

РОБ

к-и,

(6)

20

25

где и - измеряемый сигнал с тензо- метрического датчика.

Обычно тензометрические датчики имеют мостовую схему включения, представленную на фиг. 2.

Выходной сигнал U такого тензодат- чика для обычно имеющих место на практике деформаций, не превьшающих 10%, определяется вьражением (2)

-4Г(7)

где R г

V сопротивление одного плеча моста (для простоты рассматривается равноплечий мост с одним активным плечом); изменение сопротивления активного плеча датчика при наличии деформации материала, на который наклеен активный тензорезистор , напряжение питания датчика.

Величина деформации связана с изменением сопротивления выражением

45

RS

(8)

Преобразовав (8) в соответствии с (4)-(7), получим

50

4N S M-d

(9)

Из выражения (9) видно, что величина деформации , вычисленная по 55 результирующему коду N, не зависит для предлагаемого устройства ни от коэффициента преобразования К, ни от исходной частоты F второго генератора тактовых импульсов.

Единственным условием здесь является стабильность параметров К и F на время одного цикла измерений по всем каналам, включая канал измерения сигнала с делителя напряжения, :что легко практически осуществить. |Медленный дрейф параметров К и F данное устройство автоматически учитывает. Кроме того, выбрав величину М в соответствии с выражением

М -

S d

(10)

получим возможность представлять результат измерения деформации в стандартных относительных единицах кефорьгации

I Подбирая соответствуняпим образом i величину М для других типов парамет- рических датчиков, это устройство : может быть использовано и для рабоI

I Л,

Г7

1Ш

2/

П

ты с параметрическими датчиками любого вида.

Наличие в устройстве задатчика исходного кода позволяет исключить подгонку коэффициента деления в делителе напряжения под величину, кратную 10 (как это обычно делается в подобных устройствах), и тем самым повысить стабильность этого коэффициента деления сигнала за счет исключения нестабильных, элементов регулировки.

Формула изобретения

Устройство для ввода информации по авт. св. № 1339541, отличающееся тем, что, с целью повыше- имя точности устройства, в него введен делитель напряжения, включенный между шиной питания тензометрических датчиков и входом эталонного напряжения аналогового ключа.

iL

гв

.i..

П

gj

Фи.1

Фиг.2