Устройство для передачи и регистрации данных о переходных процессах Советский патент 1981 года по МПК G08C19/28 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ И РЕГИСТРАЦИИ ДАННЫХ О ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССАХ

Изобретение относится к телеметрии и может быть использовано в многоканальных системах с сокращением избыточной измерительно информации. Известны устройства,. содержащие регистры, сумматор, оперативную и буферную память, счегшк заполнения, элементы И, ИЛИ (1. Недостатком таких устройств является низкое быстродействие и небольшой коэффициент сжатия данных. Наиболее близким к изобретению по технической суищости является устройство для передачи и регистрации данных о переходных процессах, содержащее аналого-цифровой преобраз ватель, блок сравнения напряжений блок цифровой буферной памяти, блок суммирования напряжений, кроме того, сумматор, выхода которого соединены с входами схемы сравнения первым и вторым элементами И-НЕ, элемент ИЛИ, выход которого соединен с входами блока передачи и регистрации данных и блока оператавной памяти, счетчика заполнения, выхо ды которого через элементы И соединены с входом блока сравнения 2. Недостатком этого устройства является малая эффективность по разгрузке каналов передачи и регистрами переходных процессов, измеряемых при исследовании динамических свойств колебательных систем, что приводит к завышению требований по быстродействию устройств передачи и регистрации, увеличению удельной стоимости получаемой информации. Цель изобретения - увеличение пропускной способности устройства при передаче и регистрации переходаых процессов, протекающих в динамических стстемах, описываемых дробнорациональными передаточными функциями. Поставленная цель достигается тем, что в устршство для передачи и регистрации данных о переходных процессах, содержащее аналого-илфровсш преобразователь, блок сравиеиия напряжений, блок цифровой буферной памяти, блок суммирования напряжений, введены регистр текущего существенного отсчета, регистр предшествующего существенного отсчета, генератор линейно-изменяющегося напряжения, ключи, блок аналоговой памяти, блок синхронизации, счетчик существенных отсчетов, счетчик синхроимпульсов, блок вычисления динамических пара метров и частотных характеристик, блок.выбора режима считьшання, блок передачи данных коммутирующий элемент, информационный вхо которого соединен с входом устройства, первы выход соединен с первым входом блока сравнения напряжений, второй с объединенны ми первым входом блока аналоговой памяти и входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первым входом регистра текущего существе1шого отсчета первы выход которого соединен с первым входом генератора линейно-изменяющегося напряжения .второй выход с входом регистра предшествующего существе1шого отсчета первый выход которого соединен с вторым входом генератора линейно-изменяющегося напряжения, второй выход соединен с объединенными первым входом цифровой буферной памяти и входом счетчика существенных отсчетов, выход которого соединен с информационт.1м входом первого ключа, выход которого соединен с вторым входом цифровой буферной памята, выход которой соеданен с входом блока выбора режима считьтания, первый выход и второй вход которого соеданены с блоком вычисления дина мических параметров и частотных характеристик, второй выход блока выбора режима считьшания соединен с входом блока передачи дшгных, выход которого соединен с выходом устройства, выход линейно-изменяющегося напряжения подключен к первому входу блока суммирования напряжений, второй вход которого подключен к выходу блока аналоговой памяти, выход блока суммирования напряжени подключен к информащюнному входу второго ключа, первый управляющий вход которого соединен с входом устройства, выход соединен с вторым входом .блока сравнения напряжений выход которого соединен с третьим входом ге нератора линейно-изменяющегося напряжения, вторым входом блока аналоговой памяти, вторым входом коммутирующего элемента, первым входом блока синхронизации, первый и второй вход которого соединены с входами устройства, второй вход объединен с управляю щим входом блока выбора режима считывания выходы блока синхронизации подключены к синхронизирующему входу коммутирующего элемента аналого-цифрового преобразователя, регистра текущего существенного осчета, регист ру предшествующего существенного отсчета, уп равляющему входу второго ключа, к входу счетчика синхроимпульсов, к объединенным синхронизирующему входу счетчика существенных отсчетов и управляющему входу первого ключа, выход счетчика синхроимпульсов подключей к второму входу регистра текущего существенного отсчета. На фиг. 1 изображена структурная схема редлагаемого устройства; на фиг. 2 ллюстрация примера измеряемого переходного роцесса и принципа его преобразования. Устройство содержит коммутирующий эпеент 1, аналого-цифровой преобразователь 2, регистр 3 текущего существенного осчета, регистр 4 предшествующего существенного отсчета, блок 5 сравнения напряжений, генератор 6 лмнёйноизменшощегося Напряжения, второй ключ 7, блок 8 аналоговой памяти, блок 9 суммирования напряжений, блок 10 синхронизации, блок 11 цифровой (буферной) памяти, счетчик 12 . существенных отсчетов, первый ключ 13, счетчик 14 синхроимпульсов, блок 15 вычисления данамических параметров и частотных характеристик, блок 16 выбора режима считывания, блок 17 передачи данных. На фиг. 2 приведена иллюстрация примера измеряемого переходного процесса и принципа его преобразования в блоках 1, 2, 5 - 10 устройства, где обозначено: H(f)- измеряемый переходный процесс; H(f,}- мгновенное значение переходаого процесса в j-ый такт; Н - значение i -го существенного отсчета переходного процесса; - число интервалов ut между тактовыми импульсами, укладывающихся на отрезке времени между двумя существенными отсчетами и Н , с номерами i и i-1, соответственно; dV- половина коридора (допуска по точности) ; U-Xt)- линейно-изменяющееся напряжение на выходе сумматора 9; и.| - постоянное напряжение на выходе блока 8 аналоговой памяти; M,(tT) линейно изменяющееся напряжение на выходе генераторт 6 в момент времени t, угол наклона которого относительно горизонталыюй оси времени .равен j ; Tj - тангенс угла наклона прямой; у, - априори, устансйзленное среднее значение коэффициента преобразования колебательной системы, переходные процессы в которой измеряются. Предлагаемое устройство работает следующим бразом. Работа устройства начинается с момента поачи на первый сшсхровход у П йства импульа начала работы, который определяет начальое состояние всех внутренних схем блока 10 синхронизации и начало выработки их тактовых импульсов, координирующих работу устройства в дальнейшем. При подаче первого синхроимпульса на вход коммутирующего элемента 1 вход устройства подключается к аналого-илфровому преобразователю 2. Текущее значение переходного процесса Н(-1(з) преобразуется в цифровой код HQ и запоминается временно в первой половине разрядов регистра текущеVo существенного отсчета. Одновременно во вторую часть разрядов регистр 3 записывается значение содержимое счетчика 14 синхроимпульсов. При подаче второго синхроимпульса на вход коммутирующего элемента 2, вход устройства подключается к аналого-цифровому преобразователю 2. Текущее значение переходного процесса Н (t Л, преобразованное преобразователем 2 в цифровой код Н., поступает в первую половину регистра 3 текущей выборки, а находящийся там код в первую половину регистра 3 текущей вь боркН: Одновременно во вторую часть регистра 3 поступает значение К с выхода счетчика 14 синхроимпульсов (равное количеству интервалов между существенными отсчетами HQ и Н процесса). При переходе третьего синхроимпуль са, коммутирующий элемент I отключает вход устройства от преобразователя 2 и подключает его к первому входу блока 5 сравнения напряжений. Текущее значение измеряемого про.цесса Н(-Ь:) при этом сравниваться с линейно изменяющимся напряжением, поступающим на второй вход блока 5 сравнения напряжений. Коды двух отсчетов процесса , записанные в регистрах 3 и 4 (в данном случа ), поступают на первый и второй входы генератора 5 линейно-изменяющегося напряжения и. (t) с регулируемым наклоном прямой Тангенс Т л угла j наклона генерируемого напряжения ид(г) по отношению к оси времеНИ определяется значениями , , ut. .-В момент времени t- с приходом третьего синхроимпульса через коммутирующий элемент 1 на первый вход блока 5 сравнения поступает мгновенное значеьше измеряемого переходного процесса, а на второй вход блока 5 сравнения поступает мгновенное значение линейно-изменяющегося напряжения U|(t) с выхода ключевой схемы 7 (при подаче на ее управляющий вход строб-импульса). При этом линейно -изменяющееся напряжение представляет собой сумму i(t)Uj( t, Tj) + двух напряжений, лирёйно-изменяющегося напряжения и (t. Т;), поступающего с выхода генератора 6, и напряжения U, поступающего с выхода блока аналоговой памяти. Напряжение представляет собой мгновенное значение последнего отсчета телеметри(руемого процесса H(t), хранимое в блоке аналоговой памяти. Суммирование напряжений происходит в сумматоре 9, откуда напряжение Uj,(t) поступает через ключ 7 в блок 5 сравнения напряжения. Далее рабога устройства определяется одним из двух режимов работы блока 5 сравнения. Первый режим работы блока 5 употребляется при тсутствии априорной информации о величине К и представляет собой однократное сравнение текуц1его значения переходного процесса H(t.() с линейно-изменяющимся напряжением U(tj). В случае выхода, H(t) за ± Од, установленный около линии U,(t), на входе блока сравнения вырабатьшаг ется управляющий импульс. Второй режим работы блока 5 употребляется при наличии априорной информации о величине Rf, и заключается в двукратном сравнении, мгновенного значения H(t) какв предыдущем режиме, с линейно-изменяющимся напряжением U2(t) в момент времени t, поступающим на второй вход блока 5, так и со значением К , поступающим через втор)по ключевую схему 7, на второй вход блока 5. Первый режим является частным случаем второго режима. Если во втором режиме текущее значение измеряемого процесса H(t/), например Н (t ), находится в пределах коридора, откладываемого от прямой: U,(tj)+d.B этом случае на выходе блока 5 отсутствует управляющий сигнал, в блоке 8 аналоговой памяти сохраняется значение Н последнего существенного отсчета переходного процесса, а коммутирующий элемент 1 подключает вход устройства ко входу блока 5 сравнения напряжений. Если H(t.-) попадает в коридор t(f, относительно прямой Uy(t/), то происходит второй такт сравнения.При этом с блока синхронизации поступает управляющий сигнал на ключ 7 и на второй вход блока 5 подается значение. Значение H(t;) сравнивается с К„ и если не попадет в коридор t (5д относительно горизонтальной прямой К, - на выходе блока 5 также не генерируется управляющий импульс, состЬя1ше коммутирующего элемента 1 и блока 8 аналоговой памяти остается прежним. Если же значение попадает в коридор К +Л, то на входе блока S ген ерируется управляющий импульс, приводящий к стиранию содержимого в блоке В аналоговой памяти, их подключенич на определенное время входа устройства к. преобразователю 2 и ко входу блока 8 аналоговой памяти. . Таким образом, в блоке 8 аналоговой памяи записьгоается новое значение существенного тсчета переходного процесса H(tj). Это же начение H(tJ|), преобразованное преобразоватеем 2 в цифровой код, поступает в регистр 3 екущей существенной выборки, переводя предшествующее значение в регистр предшествующей выборки. В случае, когда текущее значение телеметрируемого процесса Н (), превосходит значение напряжения U,(t.) (например H{t) , более, чем на величину dj, на выходе блока 5 появляется управляющий сигнал; который стирает значение U, хранимое в блоке 8 аналоговой памяти, и затем задним фронтом импульса пере ключает на определенное время коммутируюший элемент 1. За это время текущее значение процесса поступает в блок 8 аналоговой памята и на вход преобразователя 2. Таким образом, в блоке 8 аналоговой памяти хранится новое значение существенного отсчета переходного процесса Н (t), а аналого-цифровой преобразователь 3 преобразует величину Н (t) в цифровой код Н. Надобность во втором этапе сравнения H{t;) с К отпадает. В результате в блок 11 цифровой памяти поступят существенные отсчеты Н j переходного процесса и соответствующая време}шая Ш1форма1 1я К-. Заполне1ше блока 11 памяти контролируется счетчиком 12 числа существенных отсчетов. В случае заполнения блока II памяти счетчизс 12 вырабатывает сигнал переполнения, который открывает первый ключ 13 и с блока синхронизации на синхровход блока 11 буферной памяти поступают синхроимпульсы считывания. Считывание существенных отсчетов и соответствующей временной информации может производиться через блок 16 выбора режим считывания либо непосредстве11но в выходной блок передачи и регистрации, либо в блок 15 расчета динамических параметров и частотных характеристик. Режим считываш1Я .и соответствующая коммутация блоков И, 15 и 17, определяется в блоке 16 выбора режима считывания на основе команды (синхросигнала), поступающей в блок 16 со вторюго синхровхода устройства. Таким образом, на выход устройства могут поступать либо непосредственно существегшые отсчеты с соответствующей временной информаиией, либо динамические параметрь1 исследуе мой колебательной системы, либо частотные характеристики рассчитанные по этим параметрам. Результаты статистического эксперимента показывают, что предлагаемое устройство позвол ет сьшзить требования к быстродействию канало передачи и регастрации переходных процессов. Формула изобретения Устройство для передачи и регистрации данных о переходных процессах содержащее анало858 го-цифровой преобразователь, блок сравнения напряжений, блок одфровой буферной памяти, блок суммирования напряжений, отличающееся тем, что, с целью увеличения пропускной способности устройства, в него введены регистр текущего с едественного отсчета, регистр предшествующего существенного отсчета, генератор, линейно-изменяющегося напряжения, ключи, блок аналоговой памяти, блок синхронизации, счетчик существенньтх отсчетов, счетчик синхроимпульсов, блок вычисления динамических параметров и частотных характеристик, блок выбора режима считывания, блок передачи данных, коммутирующий элемент, информационный вход которого соединен с входом устройства, первый выход соединен с первым входом блока сравнения напряжений,второй выход с объединенными первым входом блока аналоговой памяти и входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первым входом регистра текущего существенного отсчета, первый выход которого соеданен с первым входом генератора линейно-изменяющегося напряжения, второй выход с входом регистра предществующего существенного отсчета, первый выход которого соединен с вторым входом генератора линейно- изменяющегося напряжения, второй выход соединен с объединенным первым входом цифровой буферной памяти, выход которой соединен с входом блока выбора ремсима считывания, первый выход и второй вход которого соединен с блоком вычисления динамических параметров и частотных характеристик, второй выход блока выбора режима считывания соединен с входом блока передачи данных, выход которого соединен с выходом устройства, выход линейно-изменяющегося напряжения подключен к первому входу блока суммирования напряжений, второй вход которого подключен к выходу аналоговой памяти выход блока суммирования напряжений подключен к информационному входу второго ключа, первый управляющий вход которого соединен с входом устройства, выход соединен с вторым входом блока сравнения, напряжения, выход которого соединен с третьим входом генератора линейно-изменяющегося напряжения, BTopbtM рходом блока аналоговой памяти, вторым входом коммутирующего элемента, первым входом блока синхронизации, первый и второй вход которого соединены с входами устройства, второй вход объединен с управляющим входом блока выбора режима считьшания, выходы блока синхронизации подключен к синхронизирующим входам коммутирующего зломента аналого-цифрового преобразователя, регистра текущего существенного отсчета, регистра предшествующего существенного отсчета, управляющему входу второго ключа, к входу с ютчика синхроимпульсов, к объединенным синхронизирующему входу счетчика существен ных отсчетов и управляющему входу первого ключа, выход счетчика синхроимпульсов подключен к второму входу регистра текзедего существенного отсчета. Источшки информация, принять во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3501750, кл. 340-1724(1) 1970. 2. Авторское свидетельство СССР И 531158, кл. G 06 F 15/00. 1974 (прототеп).