Многоканальный преобразователь аналог-код Советский патент 1982 года по МПК H03K13/17 

(54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АНАЛОГ-КОД Изобретение относится к измерительь ной технике и может быть использовано для измерения многомерных сигналов, представленных в аналоговой форме. Известен многоканальный преобразователь аналог-код, содержащий п блоков сравнения, преобразователь код-напряжение, п первых логических элементов И, коммутатор каналов, первый логический элемент ИЛИ, К вторых логических элементов И, выходной регистр, двоичный счетчик, блок управления, m третих логичеоких элементов И, m групп переключателей, второй логический элемент ИЛИ сумматор, триггер и связи между ними 1 . Недостатком такого устройства являются ограниченные функциональные возможности. Наиболее близким по технической суш ности к предлагаемому устройству является многоканальный преобразователь аналог код, содержащий п шин входных сигналов, п схем сравнения, преобразова тель код-напряжение, rt первых ло1ическнх элементов И, коммутатор каналов, первый логический элемент ИЛИ, К вторых логических элементов И, к-разрядный выходной , К-разрядный двоичный счетчик, ёлок управления, т т-ретьих логических элементов И, w nepBt)ix групп по с перкк лючателей в каждой группе, второй логический элемент ИЛИ, первый накапливающий сумматор, триггер, второй накапли- ваюшнй сумматор, регистр сдвига, блок сравнения, третий логический элемент ИЛИ.т вторых групп по К переключателей е каждой группе и связи между ними 2J . Основным недостатком этого устройства является то, что оно не позволяет производить определение значений коэффициентов СИ, и формы зависимости переменной аналоговой величины у от каждой из аналогичных величин ч, преобразуемых устройством и связанных уравнением регрессии вида (t 1 +t3t2X 4... (где п - целое число). Это яышется су397шественным недостатком, так как для .реальнык объектов с течением времени эти рициенты -меняют свои значения и коз требуется их корректировка, а в некоторых случаях они неизвестны и требуется их определение, кроме того, форма зависимости выходного параметра объекта V от входных параметров Х часто бывает неизвестной и определение вида уравнения регрессии объекта оказывается наиболее to ных

трудоемкой задачей.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в многоканальный преобразователь аналог-код, содержащий коммутатор каналов, блок сравнения, блок управления, первый и второй выходы которого подключены .соответственно к установочному и информационному входам счетчика, первые выходы которого подключены к соответствующим входам преобразователя к6да в напряжение, а выход преобразователя , кода в напряжение подключен к первому i входу блока сравнения, логический элемент ИЛИ, накапливающий сумматор, управляющие входы сложением, вычитйнием,. занесением информации, выдачи информации, установки в нулевое состояние которого подключены соответственно к третьему, четвертому, пятому, щестому и седьмому выходам блока управления, восьмой и девятый выходы которого подключены соответственно к установочному и управляющему входам регистра сдвиги, выход которого подключен к первому входу блока /управлениЯ| десятый выход которого под-; ключен к управляющему входу коммутатора к;аналов, введены m Ы -разрядных допол нительных регистров сдвига и дополнитель ный счетчик, установочный и информапионные входы которого подключены соответственно к одиннадцатому и двенадцатому выходам блока управления, тринадцатый выход блока управления подключен к управ ляющим входам сдвига дополнительных регистров сдвига, информационные входы которых подключены соответственно к выходам накапливающего сумматора, а выходы дополнительных регистров сдвига и вторые выходы счетчика подключены через логический элемент ИЛИ к информационным входам-накапливающего сумматора, выход состояния которого подключен к второму входу блока управления, четырнадцатый выход которого подключен к управляющим входам выдачи информации дополнительных регистров сдвига, а третий вход подключен к выходу блока сравнения.

блок 3 сравнения, блок 4 управления, счетчик 5, преобразователь 6 код-напряжение, логический элемент ИЛИ 7, накапливающий сумматор 8, -KH-i-разряаный регистр 15 9 сдвига, mN -разрядных дополнительных регистров 10 сдвига, счетчик 11. Устрюйство позволяет в результате .преобразования аналоговых переменных , X; (), связанных уравнением рег94второй вход которого подключен к выходу коммутатора каналов, входы которого подключены к шинам входных сигналов, а четвертый вход блока управления подключен к выходу дополнительного счетчика. На чертеже приведена функциональная схема многоканального преобразователя аналог-код. Устройство содеркит К+1 шин 1 входсигналов, коммутатор 2 каналов, рессии вида C(Q +/ х +012X9 ,.. , где п - целое число, определять значения коэффициентов с( и форму зависимости пе.ременной у от перенесенных х , т.е. определять показатель степени переменной X1 любого члена уравнения. Устройство работает следующим образом. Перед началом работы устройства в регистры 10 сдвига поочередно заносятся m -разрядные значения таких диапазонов х для параметров / , которые с больщей вероятностью встречаются в процессе преобразования соответствующих аналоговых переменных к. Блоком 4 управления устройство прнводится в исходное состояние, т.е. устанавливаются в нулевое состояние счетчик 5, накапливающий сумматор 8, дополни тельный счетчик 11, регистр 9 сдвига, младщий разряд которого устанавливается в единицу, а в коммутаторе 2 каналов подключается первый вход. С пуском устройства в начальный момент его работы управляющими импульсами, которые последовательно вырабатываются блоком 4 и поступают соответственно на управляющие входы дополнительных регистров 10 сдвига, в результате чего значение задаваемого диапазона Х выходов старщих разрядов дополнительных регистров 10 сдвига заносится в накапливающий сумматор 8, а с его выходов оно заносится в младшие разряды дополнительньгх регистров Ю сдвига. С началом преобразования аналоговой величины х первого канала счетные им-

пульсы со второго выхода блока 4 последовательно поступают на информационный вход счетчика 5, ссмаержимое которого поступает на входы Тфеобрааователя 6. В момент равенства линейно-ступенчато- 5 го напряжения, которое вырабатывается на выходе преобразователя 6 и поступает на вход блока 3 с входным сигналом первого канала ;( , который поступает на блок 2 с выхода коммутатора 2, на выхо-10 де блока 3 появляется импульс, который поступает на третий вход блока 4. Соаержимре счетчика 5 в этот момент времени соответствует значению измеряемого аналогового параметра х , рервого кана- 5 ла. При этом блоком 4 накапливающий сумматор 8 устанавливается в режим вычитания и содержимое счетчика 5 через .логический элемент ИЛИ 7 заносится в накапливающий сумматор 8. Если в ре- 20 зультате вычитания заданного диапазона значения измеренного аналогового параметра х их разность равна нулю, то на выходе состояния накапливающего сумматора 8 появляется высокий уровень И напряжения, который подается на второй вход блока 4 управления. При этом на девятом выходе блока 4 вырабатывается импульс, который поступает на управляющий вход регистра 9 сдвига и производят 30 сдвиг единицы на один разряд.

Преобразование аналоговой величины kjвторого канала выполняется аналогично с использованием диапазона X2i Р этом

цифровое значение Х2 находится в счетчи-35 ке 5. Если в результате вычитания в на капливающем сумматоре 8 заданного диапазона Х2.,и значения аналогового параметра х их разность равна нулю, то в регистре сдвига 9 производится сдвиг 40

единицы еще на один разряд. Если. в цро-, водимом цикле работы устройства все соответствующие разности Х -Х оказались равными нулю, то последовательно сдви- гаемая в регистре 9 сдвига единица до- 5 стигает стариего разряда этого регистра, .к высокий уровень напряжения поступит на первый вход блока 4 управлен ш. Такой цикл работы устройства явJtяefcя p Nбочим. Нерабочим является цикл работы JQ устройства, в котором хотя бы одна из указанных разностей х -х не равна нулю и тогда в регистре 9 сдвига единица не достигает старшего разряда, при этом устройство возвращается в исходное сое- .тояние, а дополнительные регистры Ю сдвига соответствующими М сериями (где М N - к) последовательных тактовых импульсов, поступающих соответственно на управляющие входы записи, выдачи, установки в нулевое состояние накапливающего сумматора 8 к управляющий вход сдвига дополннгтельных регистров 1О сдвига, в каждом такте содержимое старших разрядов дополнительных регистров 10 сдвига перезаписывается в их соответствующие младщие разряды.

Таким образом, с заверцением последнего из указанных тактов перезаписи и ;двига на старших разрядах дополнительных регистров 10 сдвига вновь находится значение задаваемого диапазона аналогового параметра jt первого канала измерения.

Циклы проводимых измерений завершаются преобразованием аналогового параметра V которое осущестЕляется аналогично измерению любого из параметров itj и его цифровое значение в результате преобразования содержится в счетчике 5.

В результате рабочего цикла блоком 4 управления соответствующим Р +1 сериями (где Р - количество предыдущих регистрации среднего значения V параметра ) последовательных тактовых импульсов, поступающих соответственно на управляющие входы записи, выдачи, установки в нулевое состояние накапливающего сумматора 8 и управляю- щий вход сдвига дополнительных регистро 10 сдвига, в каждом такте содержимое старших разрядов дополнительных регисч-ров 10 сдвига перезаписывается в их соответствующие младщие ризрпды, при этом содержимое старших разрядов дополнительных регистров 10 сд)з.нга и содернсимое накапливающего сумматора 8 представляет собой сумму i значений (где t задаваемое число измерений значений/ параметров :У , по которому определяется средиее значение у , с выбирается четным степени числа 2) предыдущих измерений параметра v рабочих циклов, а управляющим импульсом на третьем выходе блока 4, поступающим на управляющий вход сложением накапливающего сумматора 8, последний устанавливается в режим сложевяя а производится преобразование аналогового параметра , которое осуществляется аналогично измерении любого из параметров и и его цифровое значение в результате преобразования содержится в счетчике 5, затем управляющим импульсом с выхода блока 4, поступЮЩ1М на управлякндкй вход записи накаплвающего сумматора 8, содержимое счетчика 5 через логический элемент ИЛИ 7

передается в накапливающий сумматор 8, где суммируется с его содержимым, которое заносится в младшие разряды дополнительных регистров 10 сдвига.

На двенадцатом выходе блока 4 вырабатывается одивочньгй импульс, который поступает на информационный вход дополнительного счетчика 11 и увеличивает его содеркимое на единицу.

Аналогично описанному выше протекают очередные циклы измерений. Когда число рабочих циклов достигает значения .с}, иа выходе дополнительного счетчика 11 появляется вьюокий уровень напряжения, которое поступает на четвертый вход блока 4 управления. При этом содержимое Р -fl-iiix разрядов дополнительных регистров 10 сдвига представляет собой среднее от с, измерений параметра У рабочих циклов. Указанное среднее значение t{, измерений параметра у рабочих циклов получается автоматически, путем последовательного накопления этих значений в Р 4-1-ом разряде дополнительных регистров 1О сдвига, затем делением полученной суммы на число измерений cj, , которо сводятся к определению места занятой в делимом и практически заранее нзвесгно.

Перед началом очередных циклов измерений значение задаваемого диапазона .л для первого канала меняется на единицу ( - ) 1), которое используется в очередных циклах измерений, проводимы аналогично вышеописанному и после завершения очередного с -го рабочего цикла содержимое Р+2-го разряда дополнительных регистров ID сдвига представляет собой среднее значение измерений параметра у рабочих циклов.

Аналогично вьпиеописанному значению задаваемого диапазона для аналогичного параметра х первого канала измерений изменяется на единицу ( Х, )

Таким образом, в разрядах дополнительных регистров 10 сдвига, начиная с К+1го по N -ый последовательно расположены средние значения 9раналоговой величины , совокупность которых отражает собсй форму зависимости параметра ,у от параметра j, , при фиксированных значениях остальных переменных К .

После определения средних значений : параметра ir и их запоминания на указанных соответствующих разрядах дополнителных регистров 10 сдвига, начинаются этапы обработки результатов этих измерений, в результате которых определяются значение показателя степени п и значе нне коэффициента с( уравненийрегрессии.

При этом на первом этапе вычислений .блоком 4 счетчик 5 устанавливается в нулевое состояние; соответствующими К сериями последовательных тактовых им пульсов, поступающих соответственно на управляющие входы записи, выдачи, уста новки в нулевое состояние накапливающего сумматора 8 и управляющий вход сдвига дополнительных регистров 10 сдвига, в каждом такте содержимое старших разрядов дополнительных регистров 10 сдвига перезаписывается в их соответствующие младшие разряды. Таким образом, с с завершением последнего из указанных тактов перезаписи и сдвига на старших разрядах дополнительных регистров 10 сдвига находится среднее значение у , которое с выходов дополнительных регистров 1О сдвига через логический элемент ИЛИ 7 заносится в накапливающий сумматор 8 и последний устанавливается в режим вычитания.

Управляющим импульсом с выхода блока 4, поступающим на управляющий вход сдвига дополнительных регистров 10 сдвига, производится сдвиг их содержимого на один разряд. При этом на стариих разрядах дополнительных регистров 10 сдвига находится среднее значение У , которо с выходов дополнительных регистров 10 сдвига через логический элемент ИЛИ 7 заносится в накапливающий сумматор 8, значение полученной разности uVj-i V--, заносится в младшие разряды дотолнительных регистров 10 сдвига.

Если значение указанной разности больще нуля, то с выхода состояния накапливающего сумматора 8 на второй вход блока 4 управления поступает низкий уровень напряжения и начинается второй этап вычислений. При этом блоком 4 управления на информационный вход дополнительного счетчика 11 заносится единица, накапли ваюший сумматор 8 устанавливается в нулевое состояние.

Аналогичным образом проводятся циклы вычислений, в результате которых определяются и соответственно заносятся в кажпом цикле в млацшие разряды дополнительных регистров i О Сдвига значения соответствующи

-разностей A pp-i 5pVpwjJ-Таким образом,с заверщением последнего из указанных циклов вычислений на старших разрядах дополнительных регистров 10 сдвига вновь находится значение задаваемого диапазонах аналогичного параметра /, первого канала измерения. ПЙ763 Аналогично вышеописанному проводятся очередные этапы вычислений. При этом определяются соответствующие раз- ности. V % pp-ip-i p-2- pp p- p-ч В .том этапе вычислений, когда определяемая разность принимает значение соизмеримое с нулем, вычисления прекращаются. При этом содержимое дополнительного счетчика 11 представляет собой значение ю показателя степени п первого члена управления регрессии и из содержимого старших разрядов дополнительных регистров 10 сдвига в зависимости от найденного значения п определяется значение его коэффициента «(содержимое старших раз рядов дополнительных регистров 10 сдви га составляет: при п 4 - п при л 2- 2а при п . Для определения значения показателя степени и коэффициента очередного члена уравнения регрессии устройство проводит аналогично вышеописанному все соответствующие измерения и вычисления, при этом в процессе измерений средних значений 5р параметра у рабочих циклов в ках дом цикле измерений изменяют, на единицу значение только задаваемого д иапазо- на Х . аналогового параметра f.; , соответствующего этому члену. Таким образом, последовательно определяя для каждого члена уравнения регрессии значение показателя степени и коэффициента с.,, с помощью предлагаемого устройства определяется форма зави симости между входными и вьтходными параметрами объекта. Формула изобретения Многоканальный преобразователь аналог-код, содержащий коммутатор каналов, блок сравнения, блок управления, первый И второй выходы которого подключены соответственно к установочному и информационному входам счетчика, первые выходы которого подключены к соответствующим входам преобразователя кода в напряжение, а выход преобразователя кода в напряжение подключен к первому входу ). 3910 блока сравнения, логический элемент ИЛИ, накапливающий сумматор, управляющие входы сложением, вычитанием, занесением информации, выдачи информации, установкк в нулевое состояние которого подключены соответственно к третьему, четвертому, пятому, шестому и седьмому выходам блока управления, восьмой и девятый выходы которого подключены соответственно .к установочному и управляющему входам регистра сдвига, выход которого подключен к первому входу блока управления, десятый выход которого подключен к управляющему входу коммутатори каналов, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены ш( -разрядных дополнительных регистров сдвига и дополнительный счетчик, установочный и информационные входы которого подключены соответственно к одиннадцатому и двенадцатому выходам блока управления, тринадцатый выход блока управления подключен к управляющим входам сдвига дополнительных ре- гистров.-сдвига, информационные входы которых подключены соответственно к выходам накапливающего сумматора, а выходы дополнительных регистров сдвига и вторые выходы счетчика подключены через логический элемент ИЛИ к информационным входам накапливающего сумматора, выход состояния которого подключен к второму входу блока упр)авления, чет1 трнадцатый выход которого подключен к управняющим входам вьщачи информации дополнительных регистров сдвига, а третий вход подключен к выходу блока нения, второй вход которого подключен к выходу KOMMjnt-атора каналов, входы которого подключены к щинам входных сигналов, а четвертый вход блока управления подключен к выходу дополнительного счетчика.. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 744969, кл. Н ОЗ к 13/17, 21.11.77. 2.Авторское свидетельство- СССР по заявке № 2801314/21 кл. НОЗ К 13/17, 15.01.80.

/f /г //г (