Многоканальный преобразовательАНАлОг-КОд Советский патент 1981 года по МПК H03K13/17 

(54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АНАЛОГ - КОД

Изобретение относится к измерител ной технике и может быть использован для измерения многомерных сигналов, представленных в аналоговой форме. По основному авт.св. № 744969 известен многоканальный преобразователь аналог-код, содержащий п блоков сравнения, преобразователь код - напряжение , п первых логических элементов И, коммутатор каналов, первый логический элемент ИЛИ, k вторых логических элементов И, выходной регистр, двоичный счетчик, блок управления, m третьих логических элементов И, первые m групп переключателей второй логический элемент ИЛИ, сумматор и триггер Llj. Однако это устройство не позволяе производить уточнение значений коэффициентов управления регрессии вида С1о+-а Х + - ,, связывающего искомую неизмеряемую ве личину с косвенными измеряемыми параметрами X,(), что является существенным недостатком, так как для реальных объектов с течением времени эти коэффициенты меняют свои значения и требуется их корректировка, а в некоторых случаях они неизвестны и требуется их определение. Цель изобретения - повьшение точности преобразования. Поставленная цель достигается тем, что в многоканальный преобразователь аналог - код, содержащий п блоков сравнения, первые входы которых соединены с соответствующими п шинами входного сигнала, вторые входы соединены с выходами преобразователя кода в напряжение, а выходы подключены соответственно к первым входам п первых элементов И, вторые входы которых соединены с соответствующими п выходами коммутатора канадюв, а выхогды п первых элементов И соединены с соответствующими п входами первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к первым, входам k вторых элемен- 3 тон и, выходы которых соединены с со ответствующими k входами выходного регистра, а вторые входы подключены к соответствующим k первым-выходам счетчика, вторые выходы которого соединены с соответствующими k входами преобразователя кода в напряжение, блок управления, выходы с первого по третий которого соединены соответ ственно управляющим входом счетчика, установочными входами счетчика и выходного регистра и управляющим входом коммутатора, четвертый выход соединен с единичным установочньпч входом триггера, нулевой установочный вход которого подключен к выходупер вого элемента ИЛИ, а единичной --выход триггера подключен к первым входам m третьих элементов И, вторые входы ко торых соединены с соответствующими выходами коммутатора каналов, а третьи входы подключены к первому выход блока управления, а выходы через соответствующие первые m групп переклю чателей соединены с соответствующими входами второго элемента ИЛИ, выходы которого соединены с соответствующими входами сумматора, управляющий вход которого соединен с пятым выходом блока управления, введены накапливающий сумматор, регистр сдвига, узел сравнения, третий элемент ИЛИ и- m дополнительных групп переключателей, причем выходы коммутатора через m дополнительных групп переключателей соединены со входами третьего элемента ИЛИ, выходы которого соединены с первыми входами узлов срав нения, вторые входы которого соединены с выходами выходного регистра, а выход подключен к управляющему вхо ду регистра сдвига, установочный вхо которого подключен к пятому выходу блока управления, а выход подключен шестому входу блока управления и к п :зому управляющему входу накапливающе сумматора, информационные входы кото рого соединены с выходами сумматора, а второй и третий управляюпще входы соединены соответственно с седьмым и восьмым выходами блока управления. На чертеже предсталена структурна схема многоканального преобразователя аналог - код. Устройство содержит п шин 1 входных сигналов п блоков 2 сравнения, преобразователь 3 кода в напряжение, первые п элементов И 4, коммутатор 5 каналов, первый логический элемент ИЛИ 6, вторые k элементов И 7, k-разрядный выходной регистр 8, k-разрядный двоичный счетчик 9, блок 10 управления, третьи m логических элементов И 11, первые m групп переключателей 12 по q штук в каждой группе, второй логический элемент ИЛИ 13, сумматор 14, триггер 15, накапливающий сумматор 16, регистр 17 сдвига, узел 18 сравнения, третий логический элемент ИЛИ 19, вторые m групп переключателей 20 по k штук в каждой группе. Предлагаемое устройство работает в трех режимах. 1.Преобразование п-канальной аналоговой информации в. цифровой ко,г.. 2.Преобразование п-канальной аналоговой информации в цифровой код с одновременным измерением неизкаряемой величины, связанной с измеряемыми аналоговыми параметрами управлением линейной регрессии. 3.Преобразование п-канальной аналоговой информации в цифровой код с одновременным измерением неизмеряемой величины, связанной с измеряемыми аналоговыми параметрами уравне- нием линейной регрессии, уточнение или определение коэффициентов этого уравнения. В первом режиме в начале работы блок управления 10 приводит в нулевое состояние выходной регистр 8 и двоичный счетчик 9. При преобразовании входного сигнала д-го канала (1 9 Г|) счетные импульсы .от блока управления 10 последовательно поступают на вход двоичного счетчика 9, содержимое которого поступает на входные шины преобразователя 3 кода в напряжение. В момент равенства линейноступенчатого напряжения, которое вырабатывается на выходе преобразователя кода 3 в напряжение и поступает на блоки 2 сравнения с входным сигналом д-го канала на выходе д-ой схемы 2 сравнения появляется импульс, который, проходя через д-ый элемент И 4, открытый д-ым выходом коммутатора 5 каналов, поступает через элемент ИЛИ 6 на входы элементов И 7 и передает содержимое k-разрядного двоичного счетчика 9, которое соответствует в этот момент времени, значению измеряемого аналогового сигнала д-го канала на k-разрядный выходной регистр 8. В результате завершения преобразования сигнала д-го 58 канала в выходном регистре 8 находит ся цифровое значение измеряемого ана логового сигнала д-го канала. Во втором режиме до начала работы на m группах переключателей 12 устанавливаются соответствующие значения величины коэффициентов с () уравнения регрессии, блоком- 10 управ ления в накапливающий сумматор 14 за. носится постоянная величина Яд, регистр 8 и двоичный счетчик 9 устанав ливаются в нулевое состояние, тригге 15 устанавливается в единичное состояние. При преобразовании входного сигнала д-го канала Xfvсчетные импульсы от блока 10 управления последовательно поступают на вход двоичного счетчика 9 и одновременно каждый из них, проходя через р-ный (1 4 Pi i) элемент И 11, открытый р-ым выходом коммутатора 5 каналов, передает через, элемент ИЛИ 13 значение р-го коэффициента с(р уравнения регрессии, набранное на р-ой группе переключателей 12, на вход сумматора 14. Таким образом, в зависимости от того, сколько счетных импульсов проходит через р-ый логический элемент И II, столько же раз набранный на соответствую11 переключателях 12 коэффициент ор слагается сам с собой в сумматоре 14. Прохождение упомянутых счетных импульсов через р-ый элемент И 11 прекращается в момент равенствалиней но-ступенчатого напряжения, которое вырабатывается на выходе преобразователя 3 код - напряжение, с выходным . сигналом д-го канала. Сравнение этих напряжений происходит на соответствующем д-ом блоке 2 сравнения. В результате этого равенства на вькоде блока 2 сравнения д-го канала вырабатывается импульс, который, проходя через д-ый логический элемент И 4, открытый д-ым выходом коммутатора .5 каналов, поступает через элемент ИЛИ 6 на нулевой установочный вход триггера 15 и устанавливает его в нулевое состояние. Тем самьгм триггер 15 запирает элементы И П. Кроме того, импульс с выхода элемента ИЛИ 6 поступает на входы элементов И 7 и передаетсодержимое k-разрядного двоичного счетчика 9, которое соответствует в этот момент времени значению измеряемого аналогового сигнала д-г6 канала на k-разрядный выходной регистр 8. В результате завершения пре-г 7 образования сигнала д-го канала в . k-разрядном выход1 ом регистре 8 находится цифровое значение измеряемого аналогового Сигнала д-го канала, а к содержимому сумматора 14 прибавляется произведение цифрового значения преобразованного аналогового сигнала д-го канала и соответствующего коэффициента управления регрессии. Перед измерением сигнала очередного входа блок 10 управления производит гашение содержимого k-разрядного двоичного счетчика 9 и k-разрядного выходного регистра 8, а также устанавливает .в единичное состояние триггер 15. Процесс преобразования происходит аналогично. Измерение же неизмеряемой величины у завершается тогда, .когда все косвенные измеряемые пара- метры Х связанные с v и характеризукщие его изменения, будучи преобразованными, произведут через соответствующие элементы И 11 -передачу соответствуюсциХ им коэффициентов а ураннения регрессии, набранных заблаговременно на соответствукяцих переключателях. 12, через элемент ИЛИ 13 в сумматор 14. В третьем режиме работы устройст а, кроме выполнения функции второго режима, также производитсяуточнение или опеределение коэффициентов уравнения регресии, при которых устройство показьшает на сколько единиц изменяется функция, если значение одного из аргументов изменяется на единицу, а все остальные аргументы при этом остаются неизменными. Уточнение или определение коэффициентов уравнения регрессии производится следующим образом. Перед началом работы устррйства в этом режиме на m группах переключателей 20 соответственно набираются такие диапазоны для параметров Х, которые с большей вероятностью встречаются в процессе преобразования соответствующих переменных Х. Блоком 10 управления производятся все подготовительные операции второго режима работы. Кроме того, накапливающий сумматор 16 устанавливается в нулевое состояние и устройством 10 управления при передаче коэффициента в сумматор. 14 Производится установка в единичное .состояние младшего разряда регистра 17 сдвига. Принцип работы устройства во многом идентичен второму режиму. Отличие 8 состоит в том, что в процессе работы устройства па узле сравнения 18 производится сравнение преобразованных аналоговых переменных X; , поступающих на входные шины блока 18 с выходов выходного регистра 8 с соответствующими заданными значениями диапазонов для этих переменных, набранных заблаговременно на m группах переключателей 20. В случае равенства сравниваемых значений на выходе блока 18 вырабатывается импульс, который поступает на шину сдвига 17 регистра и производит сдвиг единицы на один разряд. В случае соответственного равенства всех значений преобразуемых параметров Х- с заранее набранными на переключателях 20 диапазонами для параметров Xj на старшем разряде регистра 17 сдвига возникает сигнал, который фиксируется в блоке 10 управления и одновременно производит передачу содержимого сумматора 14 в накапливающий сумматор 16. После S таких передач (S задается на блоке 10 управления кратным степени числа два содержимое накапливающего сумматора 16 представляет собой сумму, из которой путем деления на число S (деление практически сводится к определению места запятой в делимом и для заданного S оно заранее известно)получается среднее значение величины Перед началом очередного цикла измерений на одной из групп переключате лей 20 (например, первой группе)предшествующее значение задаваемого диапа зона для параметра Х р, меняется на единицу |х 2- f значения осталь ных параметров на переключателях 20 остаются неизменными и управляющим сигналом с блока управления 10 накапливающий сумматор 16 перводится в режим вычитания. Теперь в тех случаях, когда в процессе преобразования имеет место равенство всех значений преобразуемых параметров XT с соответствующими, заранее заданными на переключателях 20 диапазонами параметров х содержимое сумматора 14 вычитается из содержимого накапливающего сзпмматора 16. Очевидно, что после S таких момен тов содержимое накапливающего сумматора 16 составит величину У ., Перед началом очевидного цикла изменений управляющим сигналом с блока управления 10 накапливающий сумматор 16 переводится в режим сложения. Работа устройства происходит аналогично вышеописанной и в случаях, когда в процессе преобразования имеет место равенство всех значений преобразуемых параметров X с соответствующими, заранее заданными на переключателях 20 диапазонами параметров содержимому накапливающего сумматора 16 прибавляется содержимое сумматора 14. Очевидно, что S таких моментов содержимое этого сумматора составит величину .1 Перед началом очередного цикла измерений управляющим сигналом с блока управления 10 накапливающий сумматор 16 переводится в режим и на первой группе переключателей 20 устанавливается диапазон параметра , который отличается от предыдущего Х на единицу |Х ,-X ,.,-1/ , значения остальных диапазонов параметров на переключателях 20 являются неизменными. Работа устройства происходит аналогично вышеописанной и в случаях, когда в процессе преобразования имеет место pa-i венство всех значений преобразуемых Р параметров : с соответствующими, заранее заданными на переключателях 20 диапазонами параметров у. содержимое сумматора 14 вычитается из содержимого накапливающего сумматора 16. Очевидно, что после S таких моментов содержимое накапливающего сумматора 16 составит величину . Таким образом, накапливая получаеемые значения коэффициента с в количестве раз, кратном степени числа два, определяется среднее значение коэ(|)фициентас(, которое и является искомой величиной. Уточнение остальных коэффициентов уравнения регрессии производится заданием соответствующих значений диапазонов для параметров на соответствующих группах переключателей 20 аналогично. Если коэффициенты уравнения регрессии неизвестны и требуется их определить, то исходя из предварительной информации, получаемой от объектов, на переключателях 12 задаются априорные значения этих коэффициентов, затем путем многократного уточнения по предлагаемой методике определяются их искомые значения. Формула изобретения Многоканальный преобразователь аналог - код по авт.св. № 744969,

отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования введены накапливающий сумматор, регистр сдвига, узел сравнения, третий элемент ИЛИ и m дополнительных групп йереключателей, причем выходы коммутатора через т дополнительных групп переключателей соединены со входами третьего элемента ИЛИ, вьпсоды которого соединены с первыми входами узлов сравнения, вторые входы которого соединены с выходами выходного регистра, а выход подключен к управляющему входу регистра сдвига,

установочный вход которого подключен к пятому выходу блока з правления, а выход подключен к шестому входу блока управления и к первому управляющему входу накапливающего сумматора, информационные входы которого соединены с выходами сумматора, а второй и третий управляющие входы соединены соответственно с седьмым и восьмым выходами блока управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 744969, кл. Н 03 К 13/17, 21.11.77.