Многоканальное устройство для сбора и предварительной обработки данных при испытаниях электроподвижного состава Советский патент 1982 года по МПК G06F17/00 

Изобретение относится к вьгчислитель- ной технике и может быть использовано на железнодорожном транспорте при испы таниях электроподвижного состава. Известно устройство для обработки данньЬс, поступающих от источников инфор мации (датчиков параметров), содержаще схему сравнения, блок памяти регистр, блок сопряжения, сумматор, коммутатф 1 Однако это устройство не позволяет производить обработку данных при испь таниях электроподвижного состава. Наиболее близким по технической сущ ности к предлагаемому является устройство для измерения и регистрации тяговых параметров при испытаниях электро- подвижного состава, содержащее кварцевый генератор, датчики измеряемых параметров с преобразователями , выполненными в виде цифровых приборов, кодовые выходы которых соединены со входами блока кодовых ключей, а выходы синхронизации подключены ко входам блока контроля окончания измерения,выходы 1 которого подключены ко входам блока совпадения, другие входы которого соединены с выходами распределителя, а выходы - с управляющими входами блбка кодовых ключей и входом узла запуска регистрации, блок времени, один выход которого соегаинен со входами внешнего запуска цифровых приборов на измерение и узла запуска регистрации, а другой со входами блока совпадения и блока контроля окончаниЩизмерения. В данном устройстве предусмотрен пассивный блок регистрации информации например перфоратор,магнитограф и г.а.7 который реписфирует данные по сигналу от узла запуска регистрации и по окончании регистрации выдает сигнал, переключающий распределитель на следующий канал 21 Однако это при подключении электронной вычислительной машины (ЭВМ ) приводит к н ациональному ее использованию. В этом устройстве опрос входных каналов производится строго в определенной последсжательности,. что создает большой обьем лишней информации, если иеобхоцимо регисгрировать не все, а лишь выборочно несколько каналов. Кроме того полученные результаты могут быть обработаны лишь после окончания испытаний, что не позволяет кспользоаать полученны аанные при планировании следующих опытных поездок. Цель изобретения - псвьпиение произвооительности устройстеа. .Псхзтавленная цель постигается тем, , что в устройство, содержащее Кварцевый генератор, блок памяти номеров каналов, дешифратор кода номера опрашиваемого канала, таймер, блок сравнения, блок ком мутации, узел запуска регистрации и в каждом канале датчик измеряемого параметра, выход которого соединен с входом аналогонаифрового преобразователя, информационные Выходы аналого-чхифровых преобразователей соединены соответст венно с Ш1формационными входами блока коммутации, управляющие входы соединены соответственно с входами блока naMs ти номеров каналов, управляющие входы гюдключены к первому входу таймера, второй выход которого соединен с управляющими входами блока памяти номеров каналов и блока сравнения, входы ко торого соединены соответственно с вь хоцами блока памяти номеров каналов и дешифратора. кода номера опрашиваемого канала, управляющий выход которого соединеНвС входами установки исходного состояния блока памяти номеров каналов и узла запуска регистрации, вход которого соединен с выходом блока сравнения, другие выходы которого подключены соответственно к управляющим входам блока, коммутации, управляющий вход узла запуска регистрации подключен к первому выходу таймера, введены: узел блокировки и блок ввода-вывода, вход-выход Которого являются соответственно выходом-входом устройства, управляющий вход блока ввода-вывода-0Ьдключен к выходу узла запуска регистрации, инфор.мациснные входы и выходы соединены соответственно с выходами блока коммутации, и входами дешифратора кода номера опрашиваемого канала, выход кварцевого генератора подключен к входу узла блокировки, вход установки исходного состояния которого соединен с управляющим вькодом дешифратора: кода номера опрашиваемого канала, а выход подключен к входу таймера. Кроме того, в устройстве блок ввода-вывода содержит э/юменты И,НЕ, ИИЛИ, элемент задержки и узел сопряжения, вход и выход которого являются соответственно входом и выходом блока, информационные входы являются информационными входами блока, информационные выходы узла сопряжения и выход элемента И являются информационными выходами блока, вход узла сопряжения соедини с вькодом элемента И-ИЛИ, первый выход соединен с первым входом элемента И-ИЛИ и vвxoдoм элемента НЕ, второй выход подключен к первому входу элемента И и к входу элемента задержки, выход которого соединен с вторым и третьим входами Э1юмента И-ИЛИ, четвертый вход которого является управляющим входом блока, лятый вход элемента И-ИЛИ и второй вход элемента И соединен с выходом элемента НЕ. Узел запуска регистрации содержит элемент И, триггер и формирователь импульсов, вход которого 5шляется входом узла, входы триггера являются соответственно управляющим входом и входом установки исходного состояния узла, выходы триггера и формирователя импульсов соединены соответственно с входами элемента И, выход которого является выходом узла. На фиг. 1 представлена блок-схема системы;, на фиг. 2 - временная диаграмма управляющих сигналов Запуск и Конец измерения на фиг. .3 - схема таймера на фиг. 4 - схема блока, памяти номеров каналов; на фиг. 5 - схема дешифратора кода номера опрашиваемого канала; на фиг. 6 - схема узла запуска регистрации;ни фиг. 7 - схема устройства ввода-вывода; на фиг. 8 - времен-, ные диаграммы работы блока сопряжения с вычислительной мащиной. Устройство содержит кварцевый генератор I, датчики 2 измеряемых параметров, аналого-цифровые преобразователи (АЦП) 3, блок 4 кoммyтaцииi блок 5 памяти номеров каналов, блок 6 сравнения, дешифратор 7 кода номера огграшиваемо- го канала, узел 8 запуска регистрации, таймер 9, ЭВМ 10, блок 11 ввода-вывода, узел 12 блскировки, декады 13 16 двшчно-десятичного счетчика, дешифраторы 117-2О, элементы И 21-23, регистр 24, триггер 25, регистр 26, деишфратф 27, триггер 28, формирователь 29 импульсов. Элемент И 30, элемелт НЕ 31, элемент И 32, элемент 33 задержки, элемент И-ИЛИ 34 узел 35 сопряжения с ЭВМ 1О. 592 Таймер задает временной интервал, i через который осуществляется измерение входных величин (интервал запуска), а также задает интервал времени (время измерения), за который АЦП (если они не мгновенного типа) должны закончить измерение. Это необходимо, чтобы успеть зарегистрировать код всех каналов до окснчания интервала запуска . На фиг.2 приведены, две последовательности сигналов Запуск и Конец измерения , где T)j- интервал запуска, время измерения. Эти сигналы являются выxoднь мй для блока времени. Сигнал Запуск поступает в АЦП входных каналов и поца ет команду на -измерение, а сигнал Конец измерения поступает в блок 5. Таймер 9 представляет собой четыре декады тоично десятичного счетчика с групповым переносом и дещифраторами в десятичный код, на вход которого приходят импульсы от кварцевого генератора 1 через узел 12 блокировки. Выходы с дешифраторов всех десятичных разрядов подаются на три элемента К, которые вырабатывают сигналы Запуск, Конец измерения и сигнал, устанавливающий счетчик в нулевое состояние. Входы элементов И, формирукяцих сигналы Конец измерения и установки в нулевое состояние, могут быть подключены к разЛИЧНЫМ выходам дешифраторов декад, что обеспечивает возможность изменения вььходных временных интервалов. Когда счетчикнаходится в нулевом состоянии, на выходе, элемента И 23 формируется сигнал Запуск , который заканчивается по окончании входного импульса от кварцевого генератора. На П -ом импульсе на элементе И 2 формируется сигнал Конец измерения . Число п определяется подключением его входов к дешифраторам декад счетчика и может изменяться, от 1 до 9999. При этом на время одного импульса от кварцевого генератора на выходе появляется сигнал Конец измерения . На гп -ом импульсе (тп п , но m 9999), таким же образом как и,сигнал Конец измерения , формируется сиг нал установки в нулевое состо5шие, который вызывает сброс всех декад снетчика в нулевое состояние и появление на выходе элемента И 23 сигнала Запуск. Далее работа схемы продолжается циюлически. Блок 5 осуществляет отбор и запоминание номеров тех АЦП входных каналов, которые закончили измерение в заданный 6 аля этого интервал времени измерения. Это необходимо по двум причинам: вопервых, чтобы успеть зарегистрировать коды всех каналов за время до следую- щего сигнала Запуск , а вочвторых, чтобы ограничить время измерения для контроля за работой АЦП каналсю, так как на месте кода неисправного АЦП бу дет регистрироваться специальный код Пропуск, если этот АЦП не выдает кода вообще или дает его с опозданием. На вход схемы (фиг. 4) поступают сигналы об окончании измерения от АЦП 3 входных каналов, а также сигналы Kcifнец измерения от таймера 9 и Сброс от дещифратора 7. По сигналу Сброс схема устанавливается в исходное состояние и остается в таком положении до его окончания. В исходном состоянии сброщен триггер 25 и регистр 24. После окончания сигнала Сброс, таймер 9 выдает импульс Запуск, который дает команду АЦП произвести замер. Если АЦП не %1гновенного типа (например цифровые приборы),то через время, необходимое им на измерение, от АЦП начинают поступать сигналы об окончании измерения на вход регистра, запоминающего лишь те из них, которые поступают до прихода сигнала Конец измерени . Этот сигнал выдает запрет на прием кода регмстром. Запрет снимается по приходу очередного сигнала Сброс от дешифратора 7. который является последним сигналом в цикле опроса. Дешифратор 7 кода номера опрашиваемого канала - это часть системы, обеспечивающая переход от одного входного канала к другому и формирующая последний сигнал цикла опроса - Сброс. Входными сигналами распределителя являются код номера очередноно опрашиваемого канала и сигнал на переключение канала, приходящие от блока 11 ввода-вывода. Схема дешифратора 7 состоит из асинхронного регистра 25 и дешифратора 27 двоично-десятичного кода в код I из П. От устройства 11 ввода-вывода 8 битный двоично-десятичный код номера очередного опрашиваемого канала, который принимается в регистр 26 по сигналу на переключение канала. Код появляется на выходе и дешифрируется. При этом появляется единичный потенциал на выходе,, номер которого соответствует пр1шятому коду. На остальных выходах дешифратора . ,0: сохраняются нулевые потенциалы. По51&ление единичного потенииала на 32..выходе означает появление сигнала Сброс. Бойничный потенциал на том или ином выходе дешифратора сохраняется до момента приема номера следующего опрашиваемого канала. Узел 8 запуска регистрации предназначен для выдачи команднЬго сигнала бло ку 11 ввода-вьюода для приема кода опраигаваемого канала. Входными сигналами этого узла являются: сигнал от блока 6, который выдается в момент открытия кодовых ключей того или иного канала (или кодовых ключей кода Пропуск, а также сигналы Запуск от таймера9 и Сброс Ьт дешифратора 7.. Формирователь 29вырабатывает импульс, амплитуда и полярность которого определяется входными параметрами блока 11 ввода-вывода., Триггер 28 блокировки защищает цепи блока ввода-вывода от ложных срабатываний на помехи в интервал времени от сигнала Сброс до сигаала Запуск, что необходимо при большом интервале между соседними замерами при редких измерениях (например при тягово-энергетических испытаниях). Блок 11 ввода-вывода состоит из блока сопряясения (интерфейса), обеспечиваюшего стыковку сипналсв интерфейса другими блоками системы. Блок ввода-вывода обеспечивает вывод из ЭВМ кода О -- . номера очередного опрашиваемого канала с последующим вводом в ЭВМ информации этого канала. Дуплексный интерфейс ЭВМ имеет информационные входы и выходы, выход сигнала 38 ( управление периферийным устройством) вход сигнала 37 (сигнал о срабатывании периферийноге устройства), выхйд сигнала 36 ( если операция ввода, О - если операция вывода). Операция вывода (фиг. 8). i- - йачало операции вьюода: установка О на Выходе 36 и кода на выходных шинах; -t(s - выдача сигнала периферийному устройству на прием кода; рием кода периферийным устройством;tj- код принят; t , - периферийное устройство готово к следутошей операции. Операция ввода. tr- начало операции ввода: установка I на выходе сигнала 36 я выдача сигаала периферийному уст6ройсгву о гом, что интерфейс готов к щтему коаа; Ч 1бРифврийное устройство выдает код на выходные шины интерфейса;t -выдача периферийным устройс вом сигнала о готовности кода на входных шинах; Ь,Ъо- прием кода интерфейсом; t;Q- окончание операции ввода. ЭВМ 10 передает в интерфейс код номера канала-и устанавливает операцию вывода. Операция вывода протекает согласно временной диаграмме (фиг. 8), причем сигнал 37 формируется правой частью элемента И-ИЛИ 34 совместно с элементом 33 задержки. На выходе блока появляется код очередного опрашиваемого канала и сигнална переключение канала. После этого ЭВМ переводит интерфейс в режим ввода. Операция ввода выполняется согласно временной диаграмме (фиг. 8). Сигнал 37 формируется при этом лс:вой частью элемента И-ИЛИ 34, куда приходят сигналы 36 и 38 от интерфейса и сигнал от узла 8 запуска регистрации. Прием кода от блока коммутации происходит либо по приходу сигнала от узла 8 запуска регистрации, если переход интерфейса на операцию ввода закончен до этого момента, либо после перехода интерфейса на операцию ввода если эта операция протекает дольше, чем переключение каналов в дешифраторе 7 и открытие кодовых ключей. Управляющей частью являются ЭВМ, которая определяет последовательность и количество опрашиваемых каналов и может прерывать при необходимосга процесс опроса датчиков. ЭВМ 1О через блок 11 ввода-вывода передает в дешифрагор 7 код, по которому последний выдает сигнал сброса, устанавливающий схему в исходное состояние и блокирующий работу таймера 9. Цикл опроса начинается с выдачи через блок 11 ввода-вывода кода номера первого опрашиваемого входного канала в дешифратор 7, После этого дешифратор 7 переходит на этот канал, отключая блокировку таймера 9 (так как снимается сигнал сброса). Таймер 9 выдает сигнал АЦП 3 для начала измерения. Сигналы об окончании измерения от АЦП 3 гюсгупают в блок. I. в котором запоминаются номера лишь тех АЦП, которые закончили измере|1ие в отведенный для этого временной интер- вал(время измерения ), окончание которого определяется приходом сигналаKoae измерения от таймера 9. После окончания измерения первого оп рашиваемого канала блок 6 открывает ко довые ключи этого канала в блоке 1 ком мутации и выдает команду yajiy 8 запуска регистрации. По сигналу от узла 8 запуска регистрации блок 11 ввода-вывода передает код измеренной величины с выхода блока 4 в ЭВМ 1О. ЭВМ через блок 11 ввода-вы- вода посылает.в дешифратор 7 код номер следующего опрашиваемого канала. После установки дешифратора 7 на этот канал блок 6 проверяет окончил ли измерение данный канал . Если окончил, то код измерений передается в ЭВМ Ю, и процесс опроса продолжается. Если измерение не окончено, то код начала в ЭВМ не поступает, пока не окончится измерение, либо пока не придет сигнал Конец измерения от таймера 9. После прихода этого сигна ла вместо информации каналов, которые не закончили измерение вовремя, будет зарегистрирован контрольный код (Пропуск). Процесс опроса продолжается до тех пор, пока ЭВМ снова не передаст в дешифратор 7 код, по которому тот выдает сигнал сброса. Если вслед за сигналом сброса ЭВМ передает номер первого опрашиваемого канала, то работа системы продолжается, т.е. после прихода следующего импульса на замер (через заданный временной интервал запуска) АЦП снова производят измерение входных величин и т.д. Если же код номера первого опрашива емого канала не передается, то работа системы останавливается до тех пор, пока ЭВМ 10. не передаст этот код. При непрерывной работе системы сиРналы сброса не нарушают работы таймера Ъ, так как блокировка импульсе от кварцевого генератора 1 подается на вре мя 1 МКС, что происходит лишь приотсутствии импульса от кварцевого генератора или после его окончания. Применение системы позволяет эффективно использовать ЭКМ при испытаниях электропоцвижного состава. Наличие орязи между блоком ввода-вывода и дешифратором позволяет гибко менять структуру получаемых данных в процессе прсведения испытаний, выбирая лишь те из НИХ, которые необходимы для обработки в данный момент. Введение в систему ЭВМ максимально убыстряет процесс обработки результатов испытаний, так как появляется во можность получать результаты испытаний сразу же после окончания опытной поездки в наиболее удобной форме (например, в виде графиков, таблиц, гистограмм и т.д.). Наиболее интересные и важные данные могут быть записаны в долговременную память ЭВМ для последующей обработки (на магнитные диски или магнитную ленту). Полученные результаты могут быть использованы для планирования последующих опытных поездок. Применение предлагаемой системы сокращает срок прежедения испытаний, одновременно увеличивая обьем и повьпиая качество получаемых данных. Формула изобретения I. Многоканальное устройство для сбора и предварительной обработки данных при испытаниях электроподвижного Состава, содержащее кварцевый генератор, блок памяти номеров каналов, дешифратор кода номера опрашиваемого канала, таймер, блок сравнения, блок коммутации, узел запуска регистрации и в каждом канале датчик измеряемого параметра, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, инфо(мационные выходы аналого-цифровых преобразователей соединены соответственно с информационными входами блока коммутации, управляющие выходы соединены соответственно с входами блока памяти номеров каналов, управляющие вхо- . ды подключены к первому выходу тайме ра, второй выход которого соединен с управляющими входами блока памяти номеров каналов и блока сравнения, входы которого соединены соответственно с выходами блока памяти номеров каналов и дешифратора кода номера опрашиваемого канала, управляющий выход которого соединен с входом установки исходного состояния блока памяти номера каналов и узла запуска регистрации, вход которого соединен с выходом блока сравнения, другие выходы которого подключены соответственно к управляющим входам блока коммутации, управляюций вход узла запуска регистрации подключен к первому выходу таймера, отличающееся тем, что, с целью повышения про92изводительности, в него введены узел блокирсжки и блок ввоца-вывоца, вхо)выхоц которого являю1 :я соответственно выходом-входом устройства, управляющий вход блока ввода-вывода поаклк чей к выходу узла запуска регистрации, информационные входы и вьосоды соединены соответственно с выходами блока коммутации ивходами дешифратора коца номера опрашиваемого канала, выход ква цевого генератора подключен к входу узла блокировки, вход установки исходного состояния которого соединен с управЛ5ПОЩИМ выходом дешифратора кода номера опрашиваемого канала, а выход подключен к входу таймера, 2. Устройство по п. I, о т л и ч а г ю щ ее с я тем, что блок ввода-вывода содержит элементы И,НЕ,И-ИЛИ, элемент задержки и узел сопряжения, вход и выход которого являются соответственно входом и выходом блока, информационные входы являются информационными входами блока, информационные выходы узла cotJряжения и выход элемента И являются ин формационными выходами блока, вход узла сопряжения соединен с выходом элемента И-4.ЛИ, первый выход соединен с 612 первым входом элемента H-HJD-I и входом элемента НЕ, второй выхол подключен к первому входу элемента И и к входу элемента задержки, выход которого соединен с вторым и третьим входами элемента ИИЛИ, четвертый вход которого является управляющим входом блока, пятый вход элемента И-ИЛИ и второй вход э/кмента И соединены с выходами элемента НЕ. 3. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что узел запуска регистрации содержит элемент И, триггер и формирователь импульсов, вход которого 5шляется входом узда, входы триггера являются соответственно управляющим входом и входом установки исходного состояния узла, выходы триггера и формирователя импульсов соединены соответственно с входами элемента И, выход которого является выходом узла. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 614432, кл. Q Об F 3/04, 1976. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке N 2612899/27-11, Кл. Q 01 М 17/ОО (прототип).

Wi.

26

М

27

ЛО

Фиг.5

Отд

ОтП код

ОтЗ

J5

1

к 11

30

ЦП

фиг.6

к7

t t

П

I

S8

W Фиг.

Выёод

Код

Kl

VlWf

иг.