Устройство для приема информации Советский патент 1989 года по МПК G08C19/28 

(X) QD Од CD

Изобретение относится к телемеханике и может быть применено в системах диспетчерского управления для накопления информации о развитии аварии. Устройство содержит блок 1 памяти, таймер 2, блоки 3 опроса, шифратор 4, регистры 5-7, счетчик 8, блок 9 фиксации аварии, индикатор 10, канал 11 связи, генератор 12 одиночных импульсов, элемент И 13, элементы 14 и 15 ИЛИ, АЦП 16 и нагрузочные элементы 17 и 18. Устройство фиксирует и накапливает измерения аналоговых величин. При этом измерения, изменяющиеся с большей скоростью, фиксируются с большей частотой. 3 ил.

Й77 domwKod

Изобретение относится к области телемеханики и может быть применено в системах диспетчерского управления

Цель изобретения - повышение ин- формативности устройства.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 - схема блока опроса; на фиг.З - электрическая схема, образуемая диодами и ре- зисторами, входящими в состав устройства.

Устройство содержит блок 1 памяти, таймер 2, блоки 3-k опроса (по числу датчиков), шифратор , регистр 5-7, счетчик 8, блок 9 фиксации аварии, индикатор 10, канал 11 связи, генератор 12 одиночных импульсов, элемент И 13, элементы ИЛИ И и 15, аналого-цифровой преобразователь 1б, нагрузочные элементы 17 и 18.

- Блок 3 опроса содержит интегратор 19, элемент 20 задержки, пороговый элемент 21, триггер 22, ключи 23 и 2Ц, элементы И 25 и 26, элементы ИЛИ 27 и 28, ограничительный элемент 29, элемент 30 дифференцирования, вы читатели 31 и 32, разделительные элементы 33 и 3.

Рассмотрим функционирование от- дельных узлов устройства. Изменяющееся во времени t входное напряжение x(t) поступает на первый вход блока 3 опроса. .Элемент 30 вычисляет производную dx/dt, которая с его выхода подается на вход вычитателя 31, на другой вход которого при открытом ключе 23 подается напряжение y(t) с выхода интегратора 19. Вычитатель 31 вычисляет разность

V(t) ff y(t) , (1)

где о( и р- известные коэффициенты. Эта величина подается на вход интегратора 19. Следовательно,

1 V(t).(2)

Таким образом,

.

Если первый ключ 23 закрыт, то уравнение (З) принимает вид

- о( -2(4)

dt dt

откуда следует, что

y(t) y(to) (t) (to), (5) где to фиксированный момент времени. В частности, y(to) О,

если

(6)

то

0

5

5

5

5

где

y(t) c/dx(t) ,

(7) (8)

W

(6)

(7) (8)

-4x(t) X(t) - X (t).

Если первый ключ 23 з акрыт, то уравнение (3) принимает вид

dy dx

dt - откуда следует, что

y(t) y(t) + (t) (tj, (5) где tg - фиксированный момент времени. В частности, если

y(t,) О, то

y(t) /dx(t), где dx(t) x(t) - x(to).

Если первый ключ 23 открыт, а коэффициенты о( и /ь выбраны таким образом, что

,(9)

то уравнение (3) принимает вид

dv.. dt -fty-(10)

Это уравнение имеет единственное и устойчивое решение

У О,(11)

Тое при открытом первом ключе 23 напряжение на выходе интегратора 19 стремится к нулю.

Рассмотрим момент t, когда практически выполняется условие (11)о Если в этот момент первый ключ 23 закрывается, то в соответствии с (6) и (7) напряжение на выходе интегратора 19 принимает значение, пропорциональное изменению входного напряжения за интервал времени

dt t - t

о

(12)

Таким образом, на вь1ходе интегратора 19 присутствует напряжение

y(t) o(x(t) - X(t,)), (13)

где to - последний момент, при котором был открыт первый ключ 23. Соотношения (1)-(3) полностью соответствуют прототипу.

Рассмотрим функционирование схемы, изображенной на фиг.З, для чего обозначим:

токи, протекающие через диоды и.35- соответственно;

потенциал на k-м входе этой схемы.

. J..

It/

УЬток

При

Jk О,

R 7 г(и)

удовлетворяет соотношению

«акс

если у,: 0иу,а

j j О в противном случае.

Аналогично, ток i удовлетворяет соотношению: 1ц 7 О, если У ь 0 и у ,};

ij, и в противном случае.

Таким образом, если на входах рассматриваемой электрической цепи присутствуют потенциалы у, то только через два (максимум) резистора 33 ю протекают токи: через резистор, под-, ключенный к максимальному положительному потенциалу у,, протекает ток i, а через резистор, подключенный к минимальному отрицательному потенциалу 15 у, протекает ток i. Как следует из (13),

y(t) c(x(t) - x(t)). (17)

Из изложенного следует, что только

жение на выходе интегратора 19 становится (как показано выше) нулевым.

После прекращения сигнала на управляющем входе первого ключа 23 он закрывается и напряжение на выходе интегратора 19 вновь изменяется до тех пор, пока не достигнет указанной величины.

Таким образом, сигнал на выходе порогового элемента 21, входящего в состав блока опроса 3-k, возникает тогда, когда входное напряжение х за время лс изменилось на величину

,

I4X

и при этом

Л X

в

макс

m

I А X J.

ЭТИХ соотношениях й: илх „, изменяются за время (12), где

Ч на двух (максимум) разделительных эле-Ю момент появления предыдущего сигнаментах 33 имеется разность потенциало и, следовательно, только на выходах двух вторых вычитателей 32 имеется напряжение, отличающееся от нуля. Соответственно, на входах только двух пороговых элементов 21 в данный момент времени может присутствовать сигнал,, вызывающий срабатывание этих элементов. В прототипе такой сигнал мог появиться на входах всех пороговых элементов 21 одновременно. Таким образом, частота срабатывания пороговых элементов 21 в предлагаемом устройстве резко снижается (по сравне-.. нию с известным), а срабатывают только те из них, которые соответствуют наибольшему изменению измерения х j.

Срабатывание порогового элемента 21 происходит в тот момент, когда напряжение на его входе не меньше некоторой величины. Это же напряжение присутствует на выходе второго вычитате- ля 32 и соответствует некоторому наг. пряжению

I У I У на выходе интегратора 19.

(18)

Итак, срабатывание порогового элетот момент, , выходе интеграмента 21 происходит в когда напряжение у на тора 19 достигает величины, удовлетворяющей соотношению (18) и наибольшей (по модулю) по сравнению с напряжениями на выходах других интеграторов. В этот момент на выходе порогового элемента 21 возникает прямоугольный импульс, который поступает на управляющий вход первого ключа 23 и открывает его. После этого напряжение на выходе интегратора 19 становится (как показано выше) нулевым

После прекращения сигнала на управляющем входе первого ключа 23 он закрывается и напряжение на выходе интегратора 19 вновь изменяется до тех пор, пока не достигнет указанно величины.

Таким образом, сигнал на выходе порогового элемента 21, входящего в состав блока опроса 3-k, возникает тогда, когда входное напряжение х за время лс изменилось на величину

,

I4X

и при этом

Л X

в

макс

m

I А X J.

ЭТИХ соотношениях й: илх „, изменяются за время (12), где

Ч момент появления предыдущего сигнала на выходе соответствующего порогового элемента 21.

Устройство функционирует следующим образом.

5 Датчики сигнализации вырабатывают напряжения х, поступающие на первый вход соответствующего блока опроса 3-k. .

Количество пэтих блоков равно чис- 0 лу датчиков. Все блоки 3 опроса связаны циклической цепью, проходящей через третий вход и второй выход каждого блока 3 опроса и замыкающейся через элемент ИЛИ 15.

По этой цепи циркулирует так называемый сигнал переноса. При этом в каждый блок 3-k опроса сигнал переноса поступает в моменты времени ,

t t . . .г j с .j. . . .

называемые далее моментами опроса. В этом случае, если между двумя последовательными моментами опроса t и , напряжение х изменилось на величину (15), то на первом выходе блока 3-k опроса в момент опроса t . возникает сигнал Ч Этот сигнал, свидетельствующий в происшедшем изменении, поступает на обработку в другие узлы устройства. На время этой

0 обработки циркуляция-сигнала переноса блокируется блоком 3-k, а затем возобновляется. В этом случае, ее- , ли между моментами опроса t j и t . изменения не было, сигнал переноса

С практически без задержки проходит сквозь блок 3-k. Итак, циркуляция сигнала переноса сопровождается вы- дачей сигналов .Г блоками 3-k опроса, связанными с теми датчиками, напря5

0

5

7 15

жения на которых изменились на вели- чину (15) между двумя последовательными моментами опроса. Одновременно с выдачей сигнала Г на первом выходе блока - опроса , на третьем выходе этого блока возникает напряжение х.

Рассмотрим, как происходит дальнейшая обработка сигнала . Вначале он поступает на k-й вход элемента ИЛИ I t и на k-й вход шифратора 4, который вырабатывает код номера К.

Этот код записывается в регистр 6 номера датчика. Одновременно па сигналу, прошедшему с k-ro входа элемента ИЛИ И через элемент И 13 на вход таймера 2, в регистр 7 времени с выхода таймера 2 записывается текущее время. Кроме того, в этот же момент напряжение х с третьего выхода блока 3-k опроса преобразуется аналого-цифровым преобразователем 1б в код и записывается в третий регистр 5Таким образом, в регистрах 5-7 формируется сообщение о некотором переключении, содержащее величину напряжения, номер датчика и время, когда произошло измерение. Это сообщение передается в блок 1 памяти, куда оно записывается по адресу, сформированному в счетчике 8.

Сигнал переноса, пришедший на второй вход очередного блока 3 опроса , поступает на входы элементов И 25 и 2б. Если в этот момент тригге 22 находится в состоянии О, то сигнал переноса через элемент И 26 и элемент ИЛИ 28 попадает на второй выход блока 3 опроса и продолжает свое распространение. Если же в этот момент триггер 22 находится в состоянии 1, то сигнал переноса попадает на второй выход блока 3 опроса через элемент И 25, ограничительный элемент 29 и элемент ИЛИ 28, Одновременно с этим на выходе элемента И 25 и на первом выходе блока опроса 3

f

который обрабавозникает сигнал тывается так, как описывалось выше„ Элемент 29 задерживает распространение сигнала переноса на время этой обработки.

Кроме того, сигнал f поступает на вход .второго ключа 2k блока 3-k опроса. В результате на третьем выходе этого блока и на входе аналого-цифрового преобразователя 1б появляется на напряжение с выхода k-ro датчика. Пе

редача с выхода аналого-цифрового преобразователя 16 описывалась выше.

Следующий ввод входного напряжения произойдет после того, как это напряжение вновь изменится на величину (15). Таким образом, входное напряжение вводится в блок 1 памяти только при существенном изменении его величины (вне зависимости от знака изменения). Тем самым исключается необходимость в периодическом вводе напряжения, слабо изменяющегося во времени, а частота ввода резко изменяющегося напряжения увеличивается.

Счетчик 8 адреса вычисляет сумму количества поступающих на его вход импульсов, которая и является адресом очередного сообщения в блоке 1 памяти 1 . Эта сумма вычисляется по моду- ° 1макс где М„, - максимальное количество сообщений, размещаемых- в блоке 1 памяти. Таким образом, блок 1 памяти функционирует по принципу стека: вновь поступившее сообщение вытесняет из памяти самое старое из хранимых там сообщений.

Сигнал на счетный вход счетчика 8 адреса поступает с выхода элемента И 13, т.е. адрес очередного сообщения формируется во время, возникновения очередного сигнала.

Сигнал с выхода элемента И 13 поступает также и на вход блока 9 фиксации аварии, благодаря чему его состояние изменяется одновременно с измерением.

Генератор 12 одиночных импульсов служит для запуска устройства. При его включении импульс на выходе генератор 12 обнуляет счетчик 8 и блок 9 .фиксации аварии, устанавливает в начальное состояние блоки 3 опроса и формирует на выходе элемента ИЛИ 15 стартовый сигнал переноса.

0

5

Блок 9 фиксации аварии путем анализа среднего периода поступления си|- налов измерения изменившихся напряжений определяет момент начала аварии,а затем через некоторое время вырабатывает сигнал завершения аварии.

Сигнал завершения аварии с выхода блока 9 поступает (в виде сигнала О) на входы элемента И 13 и индикатора 10. Этим завершается работа устройства (поскольку элемент И 13 перестает вырабатывать сигналы, запускающие счетчик 8, управляющий блоком 1 памяти, о чем диспетчер может судить по состоянию индикатора 10.

Формула изобретения

Устройство для приема информации, содержащее блоки опроса, объединенны вход элемента дифференцирования и первый вход первого ключа,в каждом и которых являются информационным входом устройства, выход элемента дифференцирования в каждом блоке опроса соединен с первым входом первого вычитателя, выход которого через интегратор подключен к первому входу второго ключа, выход которого соединен с вторым входом первого вычитателя, второй вход второго ключа объединен с первым входом тригге- ра и соединен с выходом порогового элемента, первый и второй выходы триггера подключены к первым входам соответственно первого и второго элементов И, выход второго элемента И соединен с первым входом первого элемент ИЛИ, выход первого элемента И через элемент задержки подключен к второму входу первого элемента ИЛИ и непосредственно к второму входу первого ключа и первому входу второго элемента ИЛИ,выход которого соединен с вторым входом триггера, выходы первых элементов И всех блоков опроса соединены с соответствующими входами шифратора и первого элемента ИЛИ, генератор одиночных импульсов, выход которого подключен к первым входам счетчика, блока фиксации аварии второго элемента ИЛИ и вторым входам вторых элементов ИЛИ всех блоков опроса, аналого-цифровой преобразователь, выход которого подключен к входу первого регистра, таймер, выход которого и выход шифратора сое- динены с входами соответственно второго и третьего регистров, выходы первого, второго и третьего регистров подключены к информационным входам блока памяти, выход которого сое

1509:)69

10

динен с каналом связи, выход первс)Г о элемента ИЛИ подключен к первому входу элемента И, выход которого соединен с входом таймера и вторыми входами счетчика и блока фиксации аварии, выход которого подключен к входу индикатора и второму входу элемента И, выходы счетчика соединены с управляющими входами блока памяти, выход второго элемента ИЛИ подключен к объединенным вторым входам первого и второго элементов И первого блока опроса, выход первого элемента ИЛИ каждого предыдущего блока опроса соединен с объединенными вторыми входами первого и второго элементов И каждого последующего блока опроса, выход первого элемента ИЛИ последнего блока опроса подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, выход первого ключа каждого блока опроса соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, отличающее- с я тем, что, с целью повышения информативности устройства, в него введены первый и второй нагрузочные элементы и в каждый блок опроса второй вычитатель, ограничительный элемент и первый и второй разделительные элементы, выход интегратора в каждом блоке опроса подключен к первому входу второго вычитателя и первому выводу ограничительного элемента, второй вывод которого соединен с вторым входом второго вычитателя- и объединенными входом и выходом соответственно пер- первого и второго разделительных эл.- ментов, выход второго вычитателя подключен к входу порогового элемон- та, первый вывод первого нагрузочного элемента соединен с входами вторых разделительных элементов всех блоков опроса, первый вывод второго нагрузочного элемента соединен с выходами первых разделительных элементов всех блоков опроса, вторые выводы первого и второго нагрузочных элементов подключены к шине нулевого потенциала.

Редактор В.Бугренкова

Составитель З.Низамутдинова

Техред А.КравчукКорректор Н.Король

Заказ 5817/50

Тираж 518

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. k/S

«А« «««««««.«.м«..к..,,«.«.« ...«.«..«.,

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина,101

Подписное