Многоканальное измерительно-регистрирующее устройство (его варианты)

 

1. Многоканальное измерительнорегистрирующее устройство, содержащее генератор, датчики, соединенные через блок коммутации с блоком измерения , многоразрядный коммутатормультигшексер , подключенные к нему регистр сдвига, многоразрядный дешифратор и блок усилителей мощности, соединенный с цифропечатающим блоком , отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, быстродействия и точности измерения, в него введены последовательно соединенные три счетчика и связанный с их выводами блок фиксации обнуления, последовательно соединенные элемент НЕ, одновибратор и элемент И, селектор и связанные с ним оперативный запоминающий узел - и триггер, причем генератор соединен с входами элемента НЕ и первого счетчика, разрядные выходы первого и третьего счетчиков соединены с информационными входами Селектора, выход которого подключен к адресным входам блока коммутации и дешифратора, информационный вход последнего соединен с выходом оперативного запоминающего узла, инфор дт ятй 1 1й мационный вход и вход разрешения записи которого подключены соответственно к выходу блока измерения и элемента И, выход блока фиксации обнуления через триггер соединен с входом блокиро вки печати блока усилителей мощности и с вторым входом элемента И, при этом второй выход второго счетчика подключен к регистру сдвига. 2. Многоканальное измерительнорегистрирующее устройство, содержащее генератор, датчики, соединенные Через блок коммутации с блоком измерения , регистр сдвига, дешифратор/ блок усилителей мощности и соединенный с ним цифропечатающий блок, о тличающееся тем, что в него (Л введены последовательно соединенные три счетчика и связанный с их выходами блок фиксации обнуления, посI ледовательно соединенные элемент НЕ, одновибратор и элемент И, селектор и соединенные с ним оперативный запоминающий узел, преобразователь кода и триггер, причем генератор соединен с входами элемента НЕ и первоОр го счетчика, разрядные выходы первого и третьего счетчиков соединены 00 с информационными входами селектора, ас выход которого подключен к адресным .входс№1 блока коммутации, дешифратор соединен с информационным входом бло-i ка усилителей мощности и выходом оперативного запоминающего узла, информационный вход которого подключен к выходам блока измерения и преобразователя кода, вход разрешения записи - к выходу элемента И, а вход разрешения считывания - к выходу регистра сдвига, входом соединенного с вторым выходом второго счетчика , при этом выход блока фиксации обнуления через триггер соединен с входом блокировки печати блока усилителей мощности и с вторым входом элемента И.

СОЮЗ COBETCHMX

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

g(51) G 01 D 5/25

С, \

Ю

CrP

Qo

Q0

4Р

ГОсудАРстВенный нОмитет ссср по делАм изоБ етений и отнРытий (21) 3401008/18-21 (22) 19.02.82 (46) 30.08.83, Бюл. Р 32 (72) Г.A. Губайдуллин, В.В. Гулунов и Б.М. Самохвалов (71) Государственный проектный и научно-исследовательский институт Челябинский Промстройниипроект (53) 53.087.61(088.8) (56) 1. Почтовик Г.Я, и др. Методы и средства испытания строительных конструкций. М., Высшая школа, 1973, с. 44-51.

2. Комар A.Ã. и др. Испытания сборных железобетонных конструкций.

М., Высшая школа, 1980, с. 84-86. (54) МНОГОКАНРЛЬНОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОРЕГИСТРИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО (ЕГО BAPHAHTbI). (57) 1. Многоканальное измерительно-. регистрирующее устройство, содержащее генератор, датчики, соединенные через блок коммутации с блоком измерения, многоразрядный коммутатормультиплексер, поцключенные к нему регистр сдвига, многоразрядный дешифратор и блок усилителей мощности, соединенный с цифропечатающим блоком, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, быстродействия и точности измерения, в него введены последовательно соединенные три счетчика и связанный с их выводами блок фиксации обнуления, последовательно соединенные элемент

НЕ, одновибратор и элемент И, селектор и связанные с ним оперативный запоминающий узел . и триггер, причем генератор соединен с входами элемента НЕ и первого счетчика, разрядные выходы первого и третьего счетчиков соединены с информационными входами селектора, выход которого подключен к адресным входам блока коммутации и дешифратора, информационный вход последнего соединен с выходом оперативного запоминающего узла, инфорÄÄSUÄÄ 3 038807 А мационный вход и вход разрешения записи которого подключены соответственно к выходу блока измерения и элемента И, выход блока фиксации обнуления через триггер соединен с входом блокировки печати блока усилителей мощности и с вторым входом элемента И, при этом второй выход второго счетчика подключен к регистру сдвига.

2. Многоканальное измерительнорегистрирующее устройство, содержащее генератор, датчики, соединенные через блок коммутации с блоком измерения, регистр сдвига, дешифратор блок усилителей мощности и соединенный с ним цифропечатающий блок, о т- ф л и ч а ю щ е е с я тем, что в него введены последовательно соединенные три счетчика и связанный с их выходами блок фиксации обнуления, noctледовательно соединенные элемент НЕ, одновибратор и элемент И, селектор и соединенные с ним оперативный запоминающий узел, преобразователь кода и триггер, причем генератор соединен с входами элемента НЕ и первого счетчика, разрядные выходы первого и третьего счетчиков соединены с информационными входами селектора, выход которого подключен к адресным входам блока коммутации, дешифратор соединен с информационным входом бло ка усилителей мощности и выходом оперативного запоминающего узла, иьформационный вход которого подключен к выходам блока измерения и преобразователя кода, вход разрешения записи — к выходу элемента И, а вход разрешения считывания — к выходу регистра сдвига, входом соединенного с вторым выходом второго счетчика, при этом выход блока фиксации обнуления через триггер соединен с входом блокировки печати блока усилителей мощности и с вторым входом элемента И.

1038807

Цель изобретения — повышение надежности, быстродействия и точности измерений. 65

Изобретение относится к устройствам автоматического измерения и регистрации различных физических величин и может быть использовано для регистрации результатов тензометри<.ческих измерений при испытаниях стро- 5 ительных конструкций.

Известно устройство для многоканального измерения сигналов тензодатчиков, содержащее тензодатчики, блок коммутации, блок измерения и стрелочный индикатор (1).

Однако устройство не обеспечивает автоматическую регистрацию результатов тензоиспытаний.

Наиболее близким к предлагаемому является многоканальное измерительно-регистрирующее устройство (цифровой тензометрический мост), содержащее генератор, датчики (тензодатчики), связанные через блок коммутации с блоком измерения (состоящим из последовательно соединенной мостовой схемы, нормирующего усилителя и аналого-цифрового преобразователя), педключенным к блоку управления (состоящему из многоразрядного дешифратора и регистра сдвига), выход которого через блок усилителей мощности соединен с цифропечатающим устройством (2 ).

Поскольку в данном устройстве 30 опрос датчиков осуществляется синхронно с измерением и выводом результатов на цифропечать, его быстродействие определяется суммарным быстродействием коммутатора, измерителя 35 и цифропечатающего устройства (ЦПУ), а также разрядностью выводимой информации. Увеличение быстродействия

ЦПУ (наиболее инерционного элемента) сопряжено со значительным усложне- 4(, нием его конструкции, снижением надежности и удорожанием всего устройства. B то же время повышение быстродействия ЦПУ не всегда приводит к удовлетворительным результатам, особенно когда предъявляются жесткие. требования к промежутку времени между отсчетами первого и последнего датчика, при большом количестве датчиков и при регистрации быстропротекающих процессов. Неодновременность отсчетов в измерительных каналах приводит к существенным погрешностям измерений, искажающим характер протекающих в объекте испытания процессов. Кроме этого, требуемый интервал времени между соседними циклами измерений информации (по всем каналам) становится соизмеримым с циклом опроса датчиков, что также снижает эффективность получен- 6р ной информации.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее генератор, датчики, соединенные через блок коммутации с блоком измерения, многоразрядный коммутатор-мультиплексер, подключенные к нему регистр сдвига, многоразрядный дешифратор и блок усилителей мощности, соединенный с цифропечатающим блоком, введены последовательно соединенные три счетчика и связанный с их выводами блок фиксации обнуления, последовательно соединенные элемент НЕ, одновибратор и элемент И, селектор и связанные с ним оперативный запоминающий узел и триггер, причем генератор соединен с входами элемента

НЕ и первого счетчика, разрядные выходы первого и третьего счетчиков соединены с информационными входами селектора, выход которого подключен к адресным входам блока коммутации и дешифратора, информационный вход последнего соединен с выходом опера- тивного запоминающего узла, информационный вход и вход разрешения записи которого подключены соответственно к выходу блока измерения и эле-, мента И, выход блока фиксации обнуления через триггер соединен с входом блокировки печати блока усилителей мощности и с вторым входом элемента И, при этом второй выход второго счетчика подключен к регистру сдвига.

Поставленная цель достигается также тем,.что в устройство, содержащее генератор, датчики, соединенные через блок коммутации с блоком измерения, регистр сдвига, дешифратор, блок усилителей мощности и соединенный с ним цифропечатающий блок, введены последовательно соединенные три счетчика и связанный с их выходами блок фиксации обнуления, последовательно соединенные элемент НЕ, одновибратор и элемент И, селектор и соединенные с ним оперативный запоминающий узел, преобразователь кода и триггер, причем генератор соединен с входами элемента НЕ и первого счетчика, разрядные выходы первого и третьего счетчиков соединены с информационными входами селектора, выход которого связан с адресным входом блока коммутации, дешифратор соединен с информационным входом бло-, ка усилителей мощности и выходом оперативного запоминающего узла, информационный вход которого подключен к выходам блока измерения и преобразователя кода, вход разрешения записи — к выходу элемента И, а вход разрешения считывания — к выходу регистра сдвига, входом соединенного с вторым выходом второго счетчика, выход блока фиксации обнуления через триггер соединен с вхо1038807

50 дом блокировки печати блока усилителей мощности и с вторым входом элемента И.

На фиг.1 дана структурная схема предлагаемого устройства, первый вариант; на фиг.2 — то же, второй 5 вариант.

Устройство содержит генератор 1, счетчики 2 — 4, элемент НЕ 5, блок 6 фиксации обнуления, одновибратор 7, триггер 8, селектор 9, датчики 10-110-п блок 11 коммутации, элемент

И 12, блок 13 измерения, оперативный запоминающий узел 14, многоканальный многоразрядный дешифратор 15„ блок 16 усилителей мощности, цифропечатающий блок 17, регистр 18 сдвига, преобразователь 19 кода и многоразрядный коммутатор-мультиплексер

20. Двойными линиями показаны многоразрядные входы и выходы.

По первому варианту устройства 20 генератор 1 и счетчики 2 — 4 соединены последовательно, а их выходы подключены к блоку 6, выход которого через триггер 8 связан с управляющими входами селектора 9, элемента

И 12 и блока 16. Выходы счетчиков

2 и 4 подключены также к информационным входам селектора 9, выход которого соединен с адресными входами блока 11, оперативного запоминающего 30 узла (ОЗУ) 14 и многоразрядного дешифратора 15 (несколько десятичных разрядов), выход которого связан с последовательно соединенными коммутатором 20, блоком 16 и цифропечатаю- у щим блоком (ЦПУ) 17.

Регистр 18 сдвига соединен с выходом счетчика 3 и входом коммутатора-мультиплексера 20. Элемент И 12 связан с входом разрешения записи

ОЗУ 14 и с одновибратором 7, соединенным через элемент HE 5 с генератором 1. Датчики 10 через блок 11 соединены с блоком 13, выход которого подключен к информационному входу ОЗУ 14. 45

В отличие от первого варианта во втором отсутствует многоразрядный коммутатор-мультиплексер 20, введен преобразователь 19 кода, а дешифратор 15 выполнен одноразрядным (один десятичный разряд). Выход регистра 18 сдвига соединен с входом разрешения считывания ОЗУ 14, а выход селектора 9 соединен с адресными входами блока 11, ОЗУ 14 и с его ин- 55 формационным входом через преобразователь 19 кода.

Устройство работает следующим образом.

По первому варианту (фиг.1) сиг- Щ нал йг от генератора 1 поступает на последовательно соединенные счетчики 2 — 4. Счетчики 2 и 4 имеют одинаковую емкость, соответствующую числу каналов измерения. Их выходные 65 сигналы, снимаемые с разрядных выходов, являются адресными, определяющими двоичный код номера канала измерения, но с разной скоростью круговой периодической адресации, определяемой соотношением емкостей счетчиков 2 — 4. Адресные сигналы выбираются селектором 9 с одного из счетчиков 2 и 4 и поступают на блок 11, ОЗУ 14 и дешифратор 15. Счетчик 3 с емкостью, регулируемой от 0 до К служит для регулирования соотношения скорости адресации, которое равно 1», где i — установленная емкость счетчика 3; К вЂ” емкости счетчиков 2 и 4, соответствующие числу каналов изме рения.

Оперативно-запоминающий узел 14 представляет собой матрицу ячеек памяти со схемами управления, в которой строка (слово информационное) имеет число двоичных разрядов, необходимое для записи значения двоичного кода измеряемого параметра с требуемой точностью, а столбец (число строк) соответствует количеству каналов измерения (например, микросхемы ОЗУ серий 155РУ, К527РУ и т.д.) °

ОЗУ 14 работает в режиме пословной выборки, осуществляемой по адресному сигналу двоичного кода номера канала. При считывании на выходе появляется информация о значении параметра в данном канале. Запись информации, поступающей на вход ОЗУ 14, производится только по сигналу разрешения. Сущность заключается в том, что первоначально измеряемая информация всех каналов с максимально возможной скоростью записывается в память ОЗУ 14 и потом со значительно меньшей скоростью выводится на цифропечагь — ЦПУ 17.

В момент обнуления счетчиков 2 и

4 блок б воздействует на триггер 8, который переключает селектором 9 сигнал адресации на счетчик 4, одновременно разблокируя блок 16 и запрещая перезапись информации в ОЗУ 14 блокировкой второго входа элемента И 12.

При этом записанная ранее в ОЗУ 14 информация с замедленной скоростью поканально выводится на многоразрядный дешифратор 15, где преобразуется вместе с адресным сигналом по циклу двоичный код — двоично-десятичный код — десятичный код, выдавая десятичную информацию о номере опрашиваемого канала и значении измеренного параметра, образуя 5-10 или более десятичных разрядов, Далее эта информация (многоразрядная десятичная) поступает на многоразрядный коммутатор-мультиплексер 20, выходы которого подключены к соответствующим знаковым входам (0,1,2,...,9) и вспомогательным входам усилителей мощности (пропуск между группами отпе1038807 чатков, перевод строки, смена цвета печати, +, †и т.д.): блока

16, выходы которого нагружены на электромагниты привода знаков ЦПУ 17.

С помощью регистра 18 сдвига, управляемого промежуточной частотой f от счетчика 3, производится последовательное подключение в требуемом порядке входной десятичной информации коммутатора-мультиплексера 20 на его выход и реализация последовательной t(j печати канальной информации на ЦПУ

17. Регистр 18 сдвига совершает полный цикл работы в пределах каждого адреса, формируемого счетчиком 4, сдвигая импульс от своего первого выхода к последнему. Число выходов соответствует количеству необходимых операций, определяемых числом десятичных разряцов номера канала и измеряемого параметра, количеством пропусков между группами отпечатков и т.п. При коммутации ксммутатороммультиплексером 20 очередного десятичного разряда дешифратора 15 сигнал о числовом значении этого десятичного.разряда проходит через блок 16, возбуждая соответствующий электромагнит ЦПУ 17. Пропуск между, группами отпечатков формируется непосредственно от соответствующего разряда регистра .18 сдвига через канал пропуска коммутатора-мультиплексера 20.

При небольших соотношениях скоростей ввода — вывода информации счетчики 3 и 4 исключаются из структуры устройства, а оба адресных вы- 35 хода берутся с разрядных выходов счетчика 2 (с увеличенным числом разрядов) со сдвигом друг относительно друга на число. двоичных разрядов, обеспечивающих заданное соотношение 40 скоростей. Соответствующим образом переключается и вход регистра 18 сдвига.

Сигнал разрешения записи информации в ОЗУ 14 поступает на половину периода позже прихода каждого адресного сигнала, такая задержка записи обеспечивается элементом НЕ 5, формирующим сдвиг по фазе 180 между счетными импульсами и моментами запуска одновибратора 7, который через элемент И 12 воздействует на вход разрешения записи ОЗУ 14. Половины периода адресации достаточно для завершения переходных процессов,вызванных коммутацией (с помощью блока 55

11) очередного датчика 10 на вход блока 13, и установления на выходе последнего достоверной информации.

При использовании в качестве бло- 60 ка 11 герконового коммутатора предлагаемое устройство позволяет сократить время измерения в 3-5 раз по сравнению с устройством-прототипом, работающим с максимально возможной

cкорocтью. Использование бесконтактных аналоговых ключей (например, микросхем Н284КН1, К 590КН1, К591КН1)-, коммутирующих потенциальные сигналы датчиков (или полумостов с датчиками) на высокоомный вход операционного усилителя в блоке 13, позволит еще более значительно (на 2-3 порядка) сократить время измерения информации (записи в ОЗУ 14), Поскольку на точность (синхронность) измерения влияет только длительность цикла записи информации, скорость печати можно установить значительно ниже номинальной в пределах требуемого интервала дискретности между циклами измерений, что существенно повышает надежность ЦПУ 17.

Второй вариант устройства отли ается от первого тем, что преобразование выводимой информации во временную последовательность десятичных знаКов осуществляется без помощи многоразрядного коммутатора-мультиплексера 20 (он исключен иэ структуры устройства). Эта операция производится ОЗУ 14, сгруппированным из разрядных блоков, каждый из которых предназначен для запоминания четырех разрядов двоично-десятичного кода одного десятичного разряда выводимой информации. Блок 13 выдает информацию о параметре в двоично-десятичном коде, преобразователь 19 кода выдает двоично-десятичный код номера канала. Эти коды подаются для записи в свои (объединенные по выходу) разрядные блоки ОЗУ 14, количество которых соответствует числу десятичных разрядов выводимой информации. Разрядные выходы регистра 18 сдвига подключены к соответствующим разрядным блокам ОЗУ 14, управляют последовательным выводом информации с этих блоков на одноразрядный дешчфратор 15, который преобразует 4-разрядную информацию двоично-десятичного кода в одноразрядную десятичную информацию. Адресация (выбор канальной информации) блоков ОЗУ 14 осуществляется параллельно, а считывание с блоков в пределах адреса последовательно.

Таким образом, второй вариант в сравнении с первым за счет усло>кнения блока памяти (ОЗУ 14) позволяет значительно упростить дешифратор 15, печатный монтаж блоков и исключить коммутатор-мультиплексер 16. При отсутствии в распоряжении разработчика ОЗУ большой емкости, Устройство достаточно;просто реализуется по первой структуре. Оба варианта устройства позволяют значительно повысить надежность работы, быстродействие и точность измерения.

1038807

1038807

Составитель A. Старостина

Редактор В. Петраш Техред И.Метелева Корректор A. Дэятко

Закаэ 6209/48 Тираж 643 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, И-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4