Устройство для регистрации аналоговых сигналов Советский патент 1982 года по МПК G06K15/22 

Изобретение относится к регистрац аналоговой информации и может быть использовано для запоминания и отображения аналоговых сигналов, например, на экране электронно-лучевой трубки (ЗЛТ). Известно устройство для отображения информации на экране ЭЛТ, в кото ром входной аналоговый сигнал через аналого-цифровой преобразователь (АЦП) попадает в память, где он-запоминается. Затем этот сигнал считывается из памяти и в устройстве формирования преобразуется в длительность импульса, подсвечивая на экране часть строки изображения растрово развертки. Совокупность светящихся столбцов вдоль всех строк растра образует изображение входного сигнала 1. Однако данное устройство не обладает возможностью совмещать процессы записи и индикации входного процесса. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для воспроизведения графиков в системе прямоугольных координат. Данное устройство состоит из входного усилителя, который выходом связан через АЦП, память, регистр цифроаналоговый преобразователь (ЦР.Г) , выходной усилитель с выходом устройства. Хроме того, в канале развертки имеется входной усилитель, который своим выходом через блок управления записи, селектор рода работ, блок управления считыванием, генератор пилы и выходной усилитель связан с выходом напряжения развертки устройства. Синхронизатор связан с памятью, через блок управления записью с АЦП и через блок управления считыванием с регистром. Данное устройство производит предварительно запись входного сигнала в память. Затем в режиме индикации считывает информацию из памяти, преобразует ее в аналоговый вид и усиливает сигнал по мощности, подавая его на вход вертикальной развертки индикатора с магнитным отклонением луча ЭЛТ, Одновременно уст-i ройство генерирует сигнал горизонталь ной развертки индикатора, частота которого совпадает с частотой считывания всей информации из памяти, обеспечивая неподвижность изображения на экране ЭЛТ, Если входной сигнал периодимеский и длительный, то устройство не производит запоминание входной информации, а замыкает между собой выход входного усилителя и вход выходного усилителя, при этом устрой ство работает в режиме обычного осцил лографа, В этом случае сигналы с час тотой повторения ниже 50 Гц индицируются на экране в виде мелькающих изображений, которые затрудняют их наблюдение оператором 2J. Недостатком данного устройства яв ляется отсутствие возможности совмещения во времени процессов записи в память информации и индикации ее на экране ЭЛТ с большой частотой, при . которой отсутствует мелькание изобра жения. Цель изобретения - повышение быст родействия устройства. При этом обеспечивается индикация либо неподвижного изображения со смещающейся границей записи новой информации, либо точка записи новой информации располагается на краю изображения, что со дает эффект постоянного сдвига всего изображения, которое не имеет на все протяжении разрывов. Кроме того, обе спечивается автоматическое или ручно прерывание процесса записи для индикации неподвижных изображений высоко частотных процессов. Указанная цель достигается за счет того, что в устройство, содержащее АЦП, вход которого является входом устройства, последовательно соединен ные блок памяти, регистр и ЦАП, приче первый вход блока памяти соединен с. выходом АЦП, а выход ЦАП является первым выходом устройства, два счетчи ка, триггер и синхронизатор, выход которого подключен к входу второго счетчика, первый выход которого явля ется вторым выходом устройства, введены первый коммутатор, выход которо го подключен к второму входу блока памяти, а первый и второй входы - к выходу первого счетчика и второму вы ХОДУ второго счетчика соответственно, схему сравнения, входы которой соединены с выходом первого и вторым выходом второго счетчиков, а выход явявляется третьим выходом ус-тройства, делитель частоты, первый вход которого подключен к выходу синхронизатора, а выход - к первому входу триггера, второй коммутатор, вход которого соединен с выходом триггера, элемент И, входы которого соединены с выходами делителя частоты и второго коммутатора, третий счетчик и три формирователя импульсов, причем выход элемента И подключен к входам АЦП, первого формирователя импульсов и третьего счетчика, выход которого через второй формирователь импульсов соединен со вторым входом триггера, выход перво-. го формирователя импульсов через третий формирователь импульсов подключен к третьим входам первого коммутатора, блока памяти и входу регистра, формирователь кода, выход которого подключен к второму входу делителя частоты. На фиг, 1 показана функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы выходных сигналов устройства, Устройство состоит из АЦП 1(фиг. l)блока 2 памяти, регистра 3 ЦАП 4, формирователей 5, 6 и 7 импульсов, коммутаторов 8 и 9, счетчика 10 (третий) , счетчиков 11 (первый) и 12 (второй), схему 13 сравнения, элемент И 1, синхронизатора 15, делителя 16 частоты, триггера 17, формирователя 18 кода. Причем, вход устройства через АЦП 1, блок 2 памяти, регистр 3 и ЦАП k подключен к выходу устройства. Выход синхронизатора 15 соединен с входом делителя 16 частоты, с входом счетчика 12, нулевой выход которого являет-1 ся вторым выходом устройства, а выход подключен к входу схемы 13 сравнения и к входу коммутатора 8, выход которого соединен со вторым входом блока 2 памяти, а другой вход подключен к выходу счетчика 11 и к другому входу схемы 13 сравнения, выход которой является третьим выходом устройства. Кроме того, выход формирователя 18 кода соединен со вторым входом делителя 1б частоты, выход которого соединен с первым входом триггера 17 и с входом элемента Н, у которого, в свою очередь, выход подключен к вхо59ду записи счетчика 11 и через третий счетчик 10, второй формирователь 7 импульсов к второму входу триггера 17f который выходом подключен к входу второго коммутатора 9, на другие два входа которого поданы соответственно логическая единица и ноль, а выход соединен с другим входом элемента И, которая, в свою очередь, выходом также соединена с управляющим входом АЦП 1 и через первый и третий формирователи 5 и 6 импульсов с третьими входами коммутатора 8 и блока 2 памяти и другим входом регистра 3. Устройство работает следующим образом. Входной аналоговый сигнал преобразуется в АЦП 1 в цифровой вид и записывается в блок 2 памяти по адресу, задаваемому счетчиком 11. Одновременно информация считывается из блока 2 памяти через регистр 3 и ЦАП Ц на выход устройства е виде ана логового сигнала. Адрес ячейки памяти, из которой считывается информация, задается счетчиком 12. При этом синхронизатор 15 генерирует импульсы с периодом повторения, который равен сумме циклов считывания и записи бло ка 2 памяти. Данные импульсы поступа ют на вход счетчика 12, выходной сигнал которого через коммутатор 8 поступает на второй адресный вход бло ка 2 памяти. Третий вход Запись-счи тывание находится в состоянии считывание, при этом из блока 2 памяти считывается из указанной ячейки информация, которая записывается в регистр 3, затем преобразуется в анало говый вид и подается на выход устрой ства. К этому выходу может быть подключен вход осциллографа и на его эк ране наблюдается изображение запомненной в блоке 2 памяти информации. Так как частота опроса ячеек памяти высокая (около 1 МГц), то изображение на экране осциллографа наблюдается без мельканий, заметных для глаза оператора. На формирователе 18 кода устанавливают число, которое говорит о том, во сколько раз период записи информации в блок 2 памяти больше периода тактовых импульсо.в синхронизатора 15 Делитель 1б делит частоту этих импульсов на заданное число, образуя на своем выходе импульсы, период пов76торения которых равен периоду записи информации в блок памяти. Если коммутатор 9 стоит в положении, при котором логическая единица с его выхода поступает на вход элемента И Tt, поступает на вход счетчика 11 и на управляющий йход АЦП t. Передний фронт этого сигнала совпадает во времени с моментом запуска счетчика 12. При этом одновременно происходят смена информации на выходах счетчиков 11 и 12 и происходит преобразование в АЦП. Данный сигнал поступает также на вход формирователей 5 импульсов, который генерирует импульс, длительность которого равна длительности считывания блока 2 памяти. При этом происходит считывание информации из блока 2 памяти, и запись ее в регистр 3. Затем задний фронт импульса на выходе формирователя 5 импульсов запускает формирователь 6 импульсов, который генерирует импульс длительностью, равной периоду записи в блок 2 памяти. Этот импульс переводит блок 2 памяти в режим записи , подключает на адресный вход лок 2 памяти через коммутатор В выход счетчика 11, одновременно запрещая регистру 3 запись входного сигнала. При этом происходит запись в блок 2 памяти информации с выхода АЦП 1 по адресу, определяемому счетчиком 11. Если на формирователе 18 кода набрано число 1, то при каждом такте синхронизатора 15 происходит последова- . тельно считывание из блока 2 памяти, а затем запись в блок 2 памяти информации. Если набрано число 2, то считывание происходит каждый такт, а запись через такт в 2 раза реже, и так далее. При сбросе счетчика 12 в ноль, на его первом выходе появляется импульс, который может быть использован для синхронизации внешнего осциллографа. В этом случае изображение на экране ЭЛТ соответствует (фиг. 2 ), изображение сигнала неподвижно на экране, но вдоль изображения двигается граница между записываемой вновь и стираемой информациями. Если записываются в блок 2 памяти низкочастотные проце ссы ( на формирователе 18 кода набрано больиюе число;, то движение этой границы видно визуально. При переключении коммутатора 9 s положение, когда на его выходе появляется логический ноль, запись в память прекращается и на экране видно изображение соответствующее жирной линии(фиг. 2е|) т. 6. будет видна часть входного сигнала с границей разрыва между старой и новой информацией. Схема 13 сравнения образует на своем выходе импульс когда числа на выходе счетчиков 11 и 12 равны, т. е, когда происходит считывание информации из ячейки, где была записана самая последняя новая информация с выхода АЦП 1. Если испольэовать этот импульс для синхронизации осциллографа, то изображение на экране ЭЛТ будет соответствовать фиг. 2, при этом вновь записываемая информация находится всегда с гра вого края экрана, а само изобра жение в процессе записи смеща ется все время влево. Если входной сигнал низкочастотный (биологический сигнал), то на экране всегда видно изображение последней части этого сигнала, медленно смещающейся влево. При включении на выход мультиплексора 9логического нуля, запись новой информации прекращается и на экране ЭЛТ видно неподвижное изображение входного сигнала, причем конец сигнала соот ветствует правому концу его изображения. Если коммутатор 9 находится в положении, при котором выход триггера 17 подключается на вход элемента И И то устройство находится в режиме записи в Течение времени, пока считает счетчик 10. Емкость этого счетчика равна емкости счетчиков 11 и 12. При заполнении счетчика 10 происходит заполнение новой информацией всех ячеек блока 2 памятиJ после чего, на выходе счетчика 10 появляется сигнал, запускающий формирователь 7 импульсов, .который вырабатывает импульс в виде логического нуля. Этот ноль сбрасыва ет триггер 17 в положение нуля и запись в блок 2 памяти новой информации прекращается. На экране ЭЛТ при этом видно неподвижное изображение сигнала. После окончания импульса формирователь 7 импульсов, триггер 17 устанавливается импульсом на счетном входе в состояние логической единицы и происходит вновь запись в блок 2 памяти. При этом вновь счетчик 10начинает счет от нуля до максимального значения, обеспечивая запись в блок 2 памяти новой информации во все ее ячейки. Затем вновь наступает перерыв в записи и т. д. Меняя длительность импульса формирователя 7 импульсов, можно подобрать время индикации неподвижного изображения, удобное для оператора. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет регистрировать и индицировать на экране ЭЛТ сложные высокочастотные непериодические процессы. Выбор наблюдаемой части входного сигнала осуществляется вручную, или автоматически через заданный промежуток времени. При этом изображение выбранной части сигнала на экране ЭЛТ неподвижно. При регистрации инфранизкочастотных процессов устройство позволяет индицировать на экране ЭЛТ изображение входного процесса при одновременной записи его в память устройства. В этом случае изображение на экране не мелькает, только медленно смещается по экрану либо граница между новой и старой информацией, либо медленно движется по экрану само изображение. При выключении режима записи всякое движение изображения прекращается. Предлагаемое устройство пс1зволяет производить транспортирование входного сигнала во времени, т. е. несмотря на частотные свойства входного сигнала оно позволяет постоянно воспроизводить весь входной сигнал с максимальной постоянной скоростью. Такое свойство устройства незаменимо для решения многих задач, например, для анализа спектра входного сигнала в реальном масштабе времени, т. е. для анализа всего спектра за короткий промежуток времени, незаметный для оператора. Предлагаемое устройство может найти широкое применение для регистрации различных аналоговых сигналов, апример, вибрационных широкополосых случайных процессов, биологичесих сигналов, сигналов на выходе датиков температуры, давления, влажноси, на выходе сейсмических датчиков т. д. Устройство найдет широкое рименение при создании узкополосных нализаторов широкополосных процессов, апример, вибраций и акустических шуов, при регистрации сложнЫх вибродарных процессов и других детермиованных сигналов.

Формула изобретения

Устройство для регистрации эналоговых сигналов, содержащее аналогоцифровой преобразователь, вход которого является входом устройства, последовательно соединенные блок пaмяти регистр и цифроаналоговый преобразователь, причем первый вход блока памяти соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, а выход цифроаналогового преобразователя является первым выходом устройства, два сметчика, триггер и синхронизатор, выход которого подключен к входу второго счетчика, первый выход которого йвляется вторым выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия уст-, ройства, оно содержит первый коммутатор, выход которого подключен к второму входу блока памяти, а первый и второй входы - к выходу первого счетчика и второму выхЬду второго счетчика соответственно, схему сравнения, входы которой соединены с выходом первого и вторым выходом вто}эого счетчиков, а выход является третьим в.ыходом устройства, делитель частоты, первый вход которого подключен к выходу

синхронизатора, а выход - к первому входу триггера, второй коммутатор, вход которого соединен с выходом триггера, элемент И, входы которого соединены с выходами делителя частоты и второго коммутатора, третий счетчик и три формирователя импульсов, причем выход элемента И подключен к входам аналого-цифрового преобразователя, первого формирователя импульсов и третьего счетчика, выход которого через второй формирователь импульсов соединен с вторым входом триггера, выход первого формирователя импульсов через третий формирователь импульсов подключен к третьим входам первого коммутатора и блока памяти и входу регистра, формирователь кода, выход которого подключен к второму входу делителя частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

№ 628510, кл. G Об К 15/20, 1977.

1

2,Экспресс-информация. Испытательные машины и стенды, 197, Ь 30 с. Зб рис. 2 (прототип).

.