Устройство для сопряжения вычислительной машины с аналоговыми датчиками Советский патент 1982 года по МПК G06F3/04 

(Б ) УСТРОПСТВО ДЛЯ СОПРЯИЕНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ С АНАЛОГОВЫМИ ДАТЧИКАМИ

Илобретение относится к автоматике и может быть использовано для сопряжения вычислительной машины с аналогооыми датчиками при централизованном контроле. Известно устройство для сопряжения вычислительной машины с двухпозиционными датчиками, содержащее блок форми рования импульсов, групповой блок кодирования, блок согласовг ния, элемент ИЛИ, выходной регистр, узлы запускп преобразования, генераторы эталонного напряжения, нуль-органы, гене ратор импульсов времени, счетчик импульсов времени, коммутатор и группу элементов И 1. Недостатком данного устройства яв ляется сравнительно низкая достоверность передаваемой информации, обусловленная изменением во времени характеристик используемых генераторов эталонного напряжения. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для сопряжения вычислительной машины с аналоговыми датчиками, содержащее группу нуль-органов, первые входы которых соединены с соответствующими входами группы входов устройства, а выход - через соответствущий формирователь группы формирователей с соответствующим входом шифратора, узел согласования, вход которого соединен с выходом шифратора , а выход - со входом элемента ИЛИ и первым входом выходного регистра, выход которого соединен с первым выходом устройства, а управляющий вход с управляющим входом устройства, узел запуска преобразования, выход которого соединен с входом генератора прямоугольных импульсов, к выходу которого подключен счетчик импульсов, выход которого соединен со вторым входом группы усилителей считывания и через цифро-аналоговый преобразователь - с вторыми входами нуль-органов, первый вход группы усилителей считывания 3Э72 соединен с выходом элемента ИЛИ и управлпщим выходом устройства, а выход - со вторым входом выходного регистра 2 . Однако и известном устройстве велика вероятность наложения.сигналов, одногзременно передаваемых с нескольких аналоговых датчиков, текущие значения которых о момент передачи совпадают, что снижает надежность устройства. Целью изобретения является повышение надежности устройства. ; Указанная цель достигается тем, что п устройство для сопряжения вычиб лительной машины с аналоговыми датчикани, содержащее первый генератор импульсов, выход которого подсоединён к первому входу второго генератора им пульсов, нуль-органы, первые входы ко торых являются соответствующими входами устройства, а вторые входы подключены к выходу цифро-аналогового преобразователя, формирователь сигналов, выходы которого соединены с соответствующими входами шифратора, выход которого подключен к первому вх ду согласующего блока, выход которого соединен с входом элемента ИЛИ и с информационным входом регистра, выход которого является информационным выходом устройства, управляющий выход которого соединен с выходом эле мента ИЛИ и с первым входом усилителя считмвания, второй вход которого подключен к выходу счетчика и входу цифро-аналогового преобразователя, выход - и; второму информационному вхо ду регистра, установочный йход устройства является установочным входом устроиства, введены коммутатор, одновибратор, элемент И, элемент задержки и дешифратор, вход которого соединен с выходом счетчика, выход через элемент задержки - с вторым входом второго генератора импульсов, с установочным входом счетчика и с вторым входом согласующего блока, выход элемента ИЛИ подключен к входу одновибратора, выход которого соединен с пер вым входом элемента И, второй вход которого подключен к выходу второго генератора импульсов, а выход - к счетному входу счетчика, входы коммутатора соединены с выходами соответствующих нуль-органов, выходы - с соответствующими входами шифратора. Коммутатор содержит пороговые элементы, нагрузочные резисторы, резис-.

ва. тор и инерционные элементы, входы которых являются соответствующими входами коммутатора, выходы подключены к входам соответствующих пороговых элементов, выходы которых соответственно подключены к выходам коммутатора и Мерез соответствующие нагрузочные резисторы - к одному вводу резистора, другой ввод которого соединен с шиной нулевого потенциала устройстНа фиг. 1 изображена схема устройства; на ()иг. 2 - схема коммутатора. Устройство содержит нуль-органы 1, коммутатор 2, формирователь 3 сигналов, шифратор k, согласующий блок 5, элемент ИЛИ б, регистр 7 первый 8 и второй 9 генераторы импульсов, одновибратор 10, элемент И 11, счетчик 12 импульсов, усилитель 13 считывания. Цифро-аналоговый преобразователь 1, дешифратор 15, элемент 1б задержки, инерционные 17 и пороговые 18 элементы, нагрузочные резисторы 19, резистор 20. Устройство работает следующим образом (фиг. 1). Напряжения с выходов сопрягаемых аналоговых датчиков постоянно приложены через группу информационных входов устройства к первым входам нульорганов 1. Ритм передачи информации с сопрягаемых аналоговых датчиков в вычислительную машину задается генератором 8, представляющим собой генератор импульсов инфранизкой частоты. В начале каждого очередного цикла передачи информации с аналоговых датчиков генератор В выдает одиночный импульс, которым включается в работугенератор 9. Выдаваемые этим генератором прямоугольные импульсы подаются на вход элемента И 11, на другой вход которого в рассматриваемом режиме подается разрешающий потенциал с выхода одновибратора 10. Поэтому импульсы генератора 9 проходят через элемент И 11 и поступают на счетный вход счетчика 12. При поступлении каждого очередного импульса счетчик 12 увеличивает.на единицу хранящийся в триггерах счетчика код. Выходные потенциалы счетчика управляют цифро-аналоговым преобразователем 1, причем при увеличении на.единицу кода счетчика 12 потенциал на выходе цифро-аналогового преобразователя 1 возрастает на некоторую величину. По мере нарастания на выходе.цифро-аналотового преобразователя 1 напряжения, вызываемого суммированием счетчиком 12 поступающих импульсов, наступает момент, когда становятся равными напряжения на первом и втором входах какого-либо нуль-органа 1. При этом на его выходе появляется импульс напряжения,.который будет передан на соответствующий вход коммутатора ..

Если в рассматриваемый момент времени импульс появился на выходе только одного нуль-органа 1, то он без задержки пройдет через коммутатор 2 и появится на соответствующем входе формирователя 3. В последнем на его основе формируется одиночный импульс требуемой формы, который поступает далее на соответствующий оход шифратора , который по команде приходящего импульса выдает на свой выход сигнал, код которого идентифицируетадрес аналогового датчика в составе устройства. Импульсы напряжения, образующие код сигнала, по каналу связи передаются в блок 5, где их форма приводится к требуемой для работы последующих элементов устройства. Далее код сигнала поступает на первые информационные входы регистра 7,. в котором запоминается частью триггеров регистра, и на входы элемента ИЛИ 6. Последний на основе поступившего кода сигнала формирует одиночный импульс, который передается далее на управляющий вход устройства, являясь сигналом в вычислительную машину о поступлении очередного сообщения с сопрягаемых датчиков. Кроме того, импульс с выхода элемента ИЛИ 6 поступает на первый вход усилителя 13 как команда на перепись имеющегося в этот момент кода в счетчике 12 во вторую часть триггеров регистра 7, вторые входы усилителя 13 управляются потенциалами счетчика 12, затем икпульс с выхода элемента ИЛИ 6 подается на вход одновибратора 10, который при этом переходит в неустойчивое состояние. На выходе одновибратора 10 появляется запрещающий потенциал, который передается на первый вход элемента И 11. Последний закрывается и не пропускает очередной импульс с выхода генератора 9. После этого одноаибратор 10 возвращается в устойчивое состояние и вновь подает на первый вход элемента И 11 разрешающий потенциал. Вычислительная машина, получив сигнал о поступлении очередного сообщения с сопрягаемых аналоговых датчиков, выдает командный импульс на установочный вход устройства, который, поступая на установочный вход регистра 7 переписывает его содерж1 мое в память вычислительной машины. Очередной импульс с выхода генератора 9 попадая через открытый элемент И 11, вновь увеличит его содержимое на единицу, чем вызывает новое возрастание напряжения на выходе цифро-аналогового преобразователя I на установочную пеличину.

Если при очередном возрастании напряжения на выходе цифро-аналогового преобразователя импульс напряжения появляется на выходе нескольких нульорганов 1, то в отличие от ранее рассмотренного режима коммутатор 2 задерживает передачу сигналов с этих датчиков, за исключением одного. Коммутатор 2 определяет очередность передачи сигналов с аналоговых датчиков, си|- налы на выходах нуль-органов 1 которых возникли одновременно. Первый сигнал с аналогового датчика передается без задержки (работа элементов устройства при его прохождении описана ранее), после чего устройство приЬтупяет к передаче второго, третьего, и т.п. сигналов с соответствующих аналоговых датчиков. При прохождении через устройство сигналов с датчиков импульс с выхода элемента ИЛИ 6 каждый раз переводит в неустойчивое состояние одновибратор 10, который, в свою очередь, закрывает элемент И 11. Поэтому счетчик-12 не изменяет своего содержимого до тех пор, пока не бу- . дут переданы сигналы со всех сопрягаемых аналоговых датчиков, напряжение на выходах которых с точностью до установленной величины совпадает с текущим напряжением на выходе цифро-аналогового преобразователя 14.

В процессе увеличения суммы, хранящейся в счетчике 12, наступает момент, когда сумма будеу равна заданному максимальному значению. При этом сработает дешифратор 15, который выдаст на свой выход запрещающий потенциал; последний подается на вход элемента 16. Спустя промежуток времени, определяемый параметрами элемента 1б, передний фронт запрещающего потенциала поступает на вторые входы генераtopa 9 счетчика 12 и блока 5. Генератор 9 прекращает генерацию импульсов в очередном цикле передачи инсЬормации с сопрягаемых аналоговых датчиков. Счетчик 12 поступающим на второй оход потенциалом будет очищен. Блок 5 окажется запертым и не пропустит сигналы, которые будут возникать $ при снижении напряжения на выходе цифро-аналогового преобразователя Н. Поело установки в нуль счетчика 12 пропадет запрещающий потенциал на выходе дешифратора И. Открывается 10 блок 5, а генератор Э и счетчик 12 будут подготовлены к новому циклу передами информации с сопрягаемых аналоговых датчиков. Параметры элемента 16 выбираются таким образом, чтобы

формируемый с ее помощью дешифратором 15 импульс имел длительность, достаточную для запирания узла согласования на требуемый промежуток времени и в требуемый момент времени,а также для надежного выключения генератора 9 и установки в нуль.счетчика 12.

Сущность работы коммутатора 2 заключается в следующем (фиг. 2). В случае пояплен 1Я импульса напряжения на выходе одного из нуль-органов 1 он прилагается между соответствующим входом и корпусом коммутатора 2, т.е. импульс напряжения оказывается прило-зо женным к последовательно соединенным инерционному элементу 17 (переходной емкости), пороговому элементу 18, резисторам 19 и 20. Переходная ем,кость 17 предназначена для изоляции соответствуюи его входа коммутатора по постоянной составляю(цей. Она имеет большую величину, а поэтому ее сопротивление для импульса с выхода нульоргана 1 близка к нулю. Внутреннее сопротивление находящегося в нерабочем состоянии порогового элемента 18 значительно превышает суммарное сопротивление последовательно включенных резисторов 19 и 20. Следовательно, в первоначальный момент практичес ки все напряжение импульса с выхода нуль-органа 1 прилагается к пороговому элементу 18. Поскольку амплитуда импульса превышает напряжение срабатывания порогового элемента 18, он начинает проводить ток, а его внутреннее сопротивление становится очень малым по величине. Напряжение импульса с выхода нуль-органа 1 перераспределяется таким образом, что основная часть его прилагается к резистору 19 в цепи соответствующего нуль-органа 1 коммутатора 2, а часть его падаменьше по величине амплитуды рабочего импульса и они легко подавляются входными цепями формирователя 3.

Если во время передачи сигнала с

выхода одного нуль-органа 1 появляются импульсы на выходах других нульорганов 1, то на выход коммутатора 2 они не пройдут из-за большого внутреннего сопротивления находящихся в

нера(очем состоянии соответствующих пороговых элементов 18. В этом случае напряжения импульсов на выходе позднее сработавших нуль-органов 1 распределяется на две части. Часть напряжения ет на резисторе 20, общем для всех входных цепей коммутатора 2. Импульс напряжения, возникающий в рассматриваемом режиме на последовательно соединенных резисторах 19 и 20, через соответствующий выход коммутатора 2 подается на соответствующий вход формирователя 3. На основе этого импульса формирователем 3 генерируется импульс требуемой формы. С других выходоо коммутатора 2 также выдаются импульсы напряжения помех, которые создаются за счет падения напряжения на резисторе 20. Однако амплитуда этих импульсов помех в несколько раз оказывается приложенной к резистору 20, ХОТЯ причиной этого падения напряжения и является протекание тока через ранее сработавши11 пороговый элемент 18 в цепи другого нуль-органа 1.Основная часть напряжения импульса прикладывается к собственному пороговому элементу 18, однако перевести его в рабочее состояние не может: для его перевода в рабочее состояние этого напряжения недостаточно. Такое состояние . коммутатора 2 будет сохраняться до тех пор, пока не прекратится ток через ранее открытый пороговый элемент 18. Падение напря)хения на резисторе 20, обусловленное его током, становится равным нулю. Следовательно, все напряжение на выходах нуль-органов, на которых появились импульсы, будет приложено . к соответствующим пороговым элементам 18„ Однако, как только перейдет в рабочее состояние первый из них (в частности, из-за меньшего напряжения перехода в рабочее состояние), то за счет появления напряжения на резисторе 20 (аналогично ранее рассмотренному случаю ) будет задержан переход в рабочее состояние всех других пороговых элементов 18, Импульс сигнала появится только на выходе коммутатора 2, связанным с по- роговым элементом 18, находящемсй в рабочем состоянии. Такая последовательность в передаче сигналов одновременно сработавших нескольких нульорганов 1 сохраняется до тех пор, пока не будут переданы сигналы со всех одновременно сработавших нульорганов 1. Аналогично, коммутатор 2 работает и при любых последующих лениях импульсов на выходах нуль-оргенов 1 в процессе нарастания аналогового напряжения на их вторых входах. За счет введения коммутатора 2 в предложенном устройстве устранена возможность наложения сигналов различных датчиков в процессе их передачи по одному об1чему каналу связи, чем достигается повышение надежности уст-М рого роиства, Формула изобретения Устройство для сопряжения вычислительной машины с аналоговыми датчиками, содержащее первый генератор импульсов, выход которого подсоединен к первому входу второго генератора им- 30 пульсов, нуль-органы, первые входы которых являются соответствующими входами устройства, а вторые входы подключены к выходу цифро-аналогового преобразователя, формирователь сигналов, J5 . вь1 ходы которого соединены с соответствующими входами шифратора, выход которого подключен к первому входу согласующего блока, выход которого соединен с входом элемента ИЛИ и с пер вым информационным входом регистра, выход которого является информационным выходом устройства, управляющий выход которого соединен с выходом элемента ИЛИ и с первым входом усилителя, второй вход которого подключен к выходу счетчика и входу цифро-аналогового преобразователя, выход - к вто25 рому информационному входу регистра, установочный вход которого является установочным входом устройства, о тли мающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, в него введены коммутатор, одновибратор, элемент И, элемент задержки и дешифратор, вход которого соединен с выходом счетчика, выход через элемент задержки - с вторым входом втогенератора импульсов, с установочным входом счетчика и с вторым входом согласующего блока, выход элемента ИЛИ подключен к входу одновибратора, выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к выходу второго генератора импульсов, а выход - к счетному входу счетчика, входы коммутатора соединены с выходами соответству- ющих нуль-органов, выходы - с соответствующими входами шифратора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР по заявке И° 26663 7., кл. G Об F З/О, 1979. 2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 293056, кл. G Об F 3/04, 1980 прототип).

IT

18

IS

W

Фиг. г