Устройство для ввода в электронную вычислительную машину величин измеряемых параметров быстропеременных и пульсирующих потоков жидкости и газа

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА В ЭЛЕКТРОННУЮ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНУЮ МАШИНУ ВЕЛИЧИН ИЗМЕРЯЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ БЫСТРОПЕРЕМЕННЫХ И ПУЛЬСИРУЮЩИХ ПОТОКОВ ЖИДКОСТИ и ГАЗА, содержащее коммутатор , информационные входы которого подключены к первому информационному входу устройства, первый и второй выходы коммутатора подключены соответственно к первым входам преобразователя напряжения в код и преобразователя частоты в код, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами мультиплексора , выход которого является информационным выходом устройства, адресный вход мультиплексора соединен с первым выходом дешифратора адресов, вход которого является адресным входом устройства, второй и третий выходы дешифратора подключены соответственно к вторым входам преобразователя напряжения в код и преобразователя частоты в код, адресный вход коммутатора соединен с выходом регистра, вход которого является вторым информационным входом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и сокращения оборудования, в него введены генератор эталонных импульсов и счетчик текущего времени, первый вход которого и вход генератора эталонных импульсов соединены с входом временных сигналов устройства, второй и третий входы счетчика текущего времени соединены соответственно с выходом генератора эталонных импульсов и четвертым выходом дешифратора адресов, выход счетчика текущего времени подключен к третьему входу мультиплексора .

„„SU„„1054824 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

g(g G 06 F 3/05; G 06 F 15/46

« ь

Г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ (21) 3479802 /18-24 (22) 30.07.82 (46) 15.11.83. Бюл. № 42 (72) Ю. П. Игнатьев, Т. А. Кузьминых, В. А. Лукоянов, О. Л. Иванов, Г. М. Шмулевич и А. А. Исаев (53) 681.327.2 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 452001, кл. G 06 F 15/46, 1971.

2. ЭВМ «Электроника-60», 15ВМ-16.

Техническое описание 2.791.004.Т.О.

3. Авторское свидетельство СССР № 523411, кл. G 06 F 15/00,1974.

4. Система сбора и обработки данных для управляющей ЭВМ. Экспресс-информация, вычислительная техника, № 23, 1981, реф. 126, с. 18-30 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА В

ЭЛЕКТРОННУЮ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНУЮ

МАШИНУ ВЕЛИЧИН ИЗМЕРЯЕМЫХ

ПАРАМЕТРОВ БЫСТРОПЕРЕМЕННЫХ

И ПУЛЬСИРУЮЩИХ ПОТОКОВ ЖИДКОСТИ И ГАЗА, содержащее коммутатор, информационные входы которого подключены к первому информационному входу устройства, первый и второй выходы коммутатора подключены соответственно к первым входам преобразователя напряжения в код и преобразователя частоты в код, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами мультиплексора, выход которого является информационным выходом устройства, адресный вход мультиплексора соединен с первым выходом дешифратора адресов, вход которого является адресным входом устройства, второй и третий выходы дешифратора подключены соответственно к вторым входам преобразователя напряжения в код и преобразователя частоты в код, адресный вход коммутатора соединен с выходом регистра, вход которого является вторым информационным входом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и сокращения оборудования, в него введены генератор эталонных импульсов и счетчик текущего времени, первый вход которого и вход генератора эталонных импульсов соединены с входом временных сигналов устройства, второй и третий входы счетчика текущего времени соединены соответственно с выходом генератора эталонных импульсов и четвертым выходом дешифратора адресов, выход счетчика текущего времени подключен к третьему входу мультиплексора.

1054824

Изобретение относится к вычислительной и контролы!о-измерительной технике, предназначено для автоматизации измерения и анализа параметров нестационарных потоков жидкости и газа и может быть использовано для измерения теплофизических параметров процессов в стационарных и переходных режимах.

Известно измерительно-вычислительное устройство, содержащее датчики -преобразователи неэлектрических величин в электрические эквиваленты, коммутатор параметров, устройства преобразователя непрерывных электрических величин в код, арифметическое устройство, устройство управления, оперативное и долговременное запоминающие устройства типовых и специальных программ, устройства ввода и вывода, генератор опорных импульсов, делитель частоты, блок текущего времени, местное устройство управления, пульт управления (1).

Данное устройство, имеющее жесткую структуру, т.е. определенные связи и соединения между блоками, имеет ограниченный объем памяти запоминающих устройств, ограниченное быстродействие, определяемое временной диафрагмой выполнения команд устройством управления, и затрудняет подключение дополнительных устройств ввода, хранения и отображения. информации, например дисплея.

Известно также устройство, с помощью которого задача измерения параметров быстропеременных и пульсирующих потоков жидкости и газа может бьг ь решена при использовании электронных вычислительных машин (ЭВМ), имеющих модульный принцип построения. Все функциональные блоки ЭВМ выполнены в виде конструктивно занонченных устройств (модулей), связь между которыми не жесткая, а осуществляется через единый канал обмена информацией, т.е. имеется система модулей, объединенных каналом ЭВМ. При этом пользователю предоставл яется возможность самому определить необходимую конфигурацию системы в зависимости от конкретного применения.

Основным устройством такой ЭВМ являегся центральный процессор, который выполняет все необходимые арифметические и логические операции для обработки информации и управляет распределением времени использования канала внешними устройствами, т.е. запоминающим устройством, блоком ввода и вывода, таймером, устройством параллельного обмена и другими.

Для подключения датчиков параметров потока к ЭВМ служит коммутатор, соединенный с аналого-цифровым преобразователем или преобразователем частоты в код, выход которых соединен с устройством параллельного обмена. Это позволяет передать В канал T) или иную величину измеряемогоо параметра потока. Стандартный таймер ЭВМ, вырабатывающий периоди30 параметра должно быть привязано к текущему времени в момент измерения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее модули предварительной обра35 ботки сигналов, модули приема-передачи, коммутатор, аналого-цифровые преобразователи, устройство управления, включающее микрокомпрессор. С использованием микрокомпрессора осуществляется адресация каналов ввода данных от различного

40 типа датчиков (4).

Однако это устройство не позволяет осуществить привязку ко времени процессов измерения и обработки результатов с большей точностью, чем это позволяет дискретность таймера. При увеличении разрядности таймера требуются довольно су!цественные затраты оборудования.

Целью изобретения является повышение точности и сокращение оборудования.

Поставленная цель достигается тем, что в устройсгво, содержащее коммутатор, информационные входы которого подключены к первому информационному входу устройства, первый и второй выходы коммутатора подключены соответственно к первым входам преобразователя напряжения в код и преобразователя частоты в код, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами мультиплексора выход которого является информационным

1О

20

1 ческий сигнал с частотой сети, по которому происходит прерывание и переход на подпрограмму обслуживания прерывания, и после окончания обслуживания прерывания переход на основную программу, позволяет осуществить привязку ко времени процессов измерения и обработки результатов с дискретностью самого таймера (2).

Известна система, содержащая периферийные устройства, устройство для обмена данных цифровых, вычислительную машину, формирователь циклов решения задачи, формирователь задержки (3).

Применение этой системы позволяет осуществить программную привязку обрабатываемых данных к реальному масштабу времени. Причем сигналы на программную привязку данных к реальному масштабу времени поступают в вычислительную машину только с постоянным, заранее известным периодом, равным сумме времени выбранного цикла решения задачи и задержки на время обмена данными с машиной, хотя и расходуется дополнительное машинное время для программной привязки обрабатываемых данных к текущему времени.

В случае произвольного, заранее неизвестного цикла решения задач в этой системе вносится значительная дополнительная погрешность привязки данных к текущему времени. Кроме того, в известной системе не учи тываются особенности определения параметров быстропеременных и пульсирующих потоков жидкости и газа: каждое измерение

1054824

3 выходом устройства, адресный вход мультиплексора соединен с первым выходом дешифратора адресов, вход которого является адресным входом устройства, второй и третий выходы дешифратора адресов подключены соответственно к вторым входам 5 преобразователя напряжения в код и преобразователя частоты в код,адресный вход коммутатора соединен с выходом регистра, вход которого является вторым информационным входом устройства, введены генератор эталонных импульсов и счетчик текущего времени, первый вход которого и вход генератора эталонных импульсов соединены с входом временных сигналов устройства, второй и третий входы счетчика текущего времени соединены соответственно с выходом генератора эталонных импульсов и четвертым выходом дешифратора адресов, выход счетчика текущего времени подключен к третЬему входу мультиплексора.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства (в верхней части 20 пунктирной линией объединены все блоки, входящие в ЭВМ, в нижней части показаны компоненты, входящие в состав устройства), Схема включает генератор эталонных импульсов 1, регистр 2, дешифратор адресов 3, счетчик текущего времени 4, преобразователь напряжения в код 5, преобразователь частоты в код 6 коммутатор 7, мультиплексор 8, информационные входы

9 устройства, канал микрокоманд 10, генератор тактирующих импульсов 11, блок памяти микрокоманд 12, блок управления

13, арифметическо-логический блок 14, дешифратор внешнего .устройства 15, блок специальных управляющих сигналов 16., блок предоставления канала 17, блок управления прерыванием 18, блок управления каналом 19, блок резидентной памяти 20, 35 приемопередатчики канала 21. блок сопря,жения канала 22, таймер 23, блок вводавывода 24,и блок памяти 25.

Устройство включает также блоки питания, пульт управления и блоки отображе- 40 ния информации (не показаны) .

Основным функциональным блоком центрального процессора является микропроцессорный набор больших интегральных схем (БИС). Элементы набора связаны друг с другом 22 разрядным каналом микроко- 45 манд 10. Весь обмен информацией между микропроцессором и блоком сопряжения канала 22 осуществляется через арифметическо-логический блок, а связь с линиями управляющих сигналов блока сопряжения канала 22 — через блок управления 13.

Синхронизация работы всех блоков центрального процессора обеспечивается четырьмя сериями неперекрывающихся тактирующих сигналов генератора 11.

Блок управления 13 осуществляет связь микропроцессора с линиями управляющих

SS сигналов блока сопряжения канала 22 че- рез блок управления каналом 19, а также генерирует последовательность адресов микрокоманд, по которым производйтся обращение к блоку памяти микрокоманд 12.Генерация адресов блока 12 определяется текущим содержимым счтечика микрокоманд, выполняемой командой, текущей микрокомандой, сигналами управления прерыванием и некоторыми другими специальными сигналами.

Арифметическо-логический блок 14 предназначен для выполнения арифметическологических преобразований над данными и осуществления информационного обмена с блоком сопряжения канала 22.

Блок памяти микрокоманд хранит микрокоманды, эмулирующие систему команд ЭВМ

«Электроника-60», операции связи с пультовым терминалом и программу начального пуска.

Дешифратор внешнего устройства 15 предназначен для выработки в течение адресной части цикла канала сигнала о том, что обращение идет к регистрам внешних устройств, адреса которых находятся в верхних 4 К адресного пространства. Обмен информацией между центральным процессором и другими блоками 2, 3, 8, 23, 24 и 25 выполняется при помощи стандартных циклов обращения к блоку сопряжения канала

22. Каждый внешний блок может иметь несколько различнььх регистров, адреса которых задаются соответствующими перемычками на входах сравнения адреса.

Блок специальных управляющих сигналов 16 предназначен для выполнения операций по первоначальной установке канальных устройств, регенерации памяти, а также для реализации некоторых внутренних операций центрального процессора.

Блок предоставления канала 17 обеспечивает использование блока сопряжения канала 22 как центральным процессором, так и блоками прямого доступа к памяти.

Центральный процессор управляет распределением времени использования блока сопряжения канала 22 для обмена информацией таймером 23, блоком ввода-вывода

24, блоком памяти 25 и другими, а также выполняет все необходимые арифметическологические операции для обработки информации. Весь обмен информацией и управляющими сигналами осуществляется под управлением центрального процессора через единый блок сопряжения канала 22 с использованием 16 линий адреса /данных и 18 линий управления. Причем 32 линии являются двунаправленными. Это означает, что по одним и тем же линиям информация может как приниматься, так и передаваться относителЬно одного и того же блока. Таким образом, в соответствии с заранее записанной в блоке памяти 25 программой центральный процессор обеспечивает адресное управление каналами коммутатора 7, запуск преобразователя напряжения в код 5 или преобразователя частоты в код

6 и сопряжения счетчика текущего време1054824

5 ни 4, преобразователей 5, 6 через мультиплексор 8 с блоком 22.

Адресное управление каналами коммутатора 7 осуществляется с помощью регистра 2.

Управление запуском преобразователя

5 или 6, счетчика текущего времени 4 и мультиплексора 8 осуществляется с помощью дешифратора адресов 3.

В ЭВМ таймер 23 предназначен для формирования и передачи в блок 22 постоянных по длительности временных интервалов, на

10 основании которых происходит прерывание основной программы для подсчета общего текущего времени с постоянным шагом. Прерывание по таймеру отличается от прерывания; поступающего от внешнего блока, бо- 1 лее высоким приоритетом и тем, что не требуется адрес вектора для того, чтобы начать подпрограмму обслуживания прерывания, т. к. обслуживание начинается через вектор с заранее известным адресом. Этот адрес специально зарезервирован для пре- 20 рывания от таймера.

Счетчик текущего времени 4 предназначен для подсчета импульсов генератора эталонных импульсов 1 в интервале времени между двумя импульсами таймера 23.

Устройство работает следующим образом.

В блоке 25 ЭВМ заранее записывают общую программу измерения и анализа параметров нестационарного потока жидкости и газа. Запись программы в блок 25 з осуществляется через блок 22 устройством ввода информации блока 24 под управлением центрального процессора ЭВМ.

В процессе работы устройства ЭВМ выполняет следующие задачи: ввод программы; автоматическое управление ходом программы в реальном масштабе времени; в соответствии с программой автоматическое управление измерением, регистрацией параметров, математическую и логическую обработку результатов измерения с учетом нелинейности градуировочных характерис- 4О тик датчиков, преобразователей, приведения результатов измерения к физическому масштабу; вычисление взаимосвязанных, непосредственно незамеряемых параметров.

Общим для большинства этих задач является измерение величины сигнала, посту- 45 паюшего от датчика (первичного преобразователя) по выбранному каналу коммутатора 7 и запись в блок 25 величины параметра с выхода того или иного преобразователя 5 или 6 (в зависимости от номера ка.нала) с помощью мультиплексора 8 и блока so

22 с одновременной регистрацией текущего времени в момент измерения. Сигнал от таймера 23 через блок 22 поступает на вход временных сигналов устройства и подается на генератор 1 и счетчик 4. Информационный вход устройства соединен с выходом 55 блока 22 ЭВМ, по которому через регистр

ВНИИПИ Заказ 9107/54

Филиал ППП «Патент», г.

Ь

2 на вход коммутатора 7 подается код адреса канала для измеряемого параметра потока от одного из датчиков. Переключение адресов запускаемых преобразователей

5 или 6, а затем (в соответствии с программой в блоке 25) управление передачей в

ЭВМ информации от счетчика 4 или преобразователей 5, 6 осуществляется по адресному входу устройства дешифратором адресов 3.

Таким образом, для повышения точности регистрации текущего времени в момент измерения оно берется равным сумме программного значения текущего времени, формируемого с помощью таймера ЭВМ в одной из ячеек памяти (с частотой сети), и дополнительного значения текущего времени в момент измерения, пропорционального коду счетчика, подсчитывающего число импульсов генератора эталонных импульсов в интервале времени между каждыми двумя импульсами таймера. Величина дополнительного значения текущего времени в момент измерения является иониусной поправкой к программному значению текущего времени и в момент окончания измерения того или иного параметра процесса передается в ЭВМ со счетчика текущего времени через мультиплексор.

Точность регистрации текущего времени в момент измерения повышается за счет введения нониусной поправки к программному времени, формируемому в ЭВМ по импульсам таймера.

Повышение точности привязки результатов измерения параметров быстропеременных и пульсирующих потоков жидкости и газа к текущему времени в момент измерения достигается тем, что в интервале времени между двумя импульсами таймера текущее время в момент измерения дополнительно фиксируется счетчиком, код с выхода которого мультиплексором передается в ЭВМ и является нониусной поправкой к программному значению текущего времени в момент измерения, формируемому по импульсам таймера, вызывающим прерывание программы ЭВМ для отсчета времени в одной из ячеек памяти.

В то же время упрощается схема устройства и сокращается оборудование, так как используется не блок текущего времени, а стандартный таймер ЭВМ. Блок текущего времени содержит обычно задающий генератор, делитель и многоразрядный счетчик.

В рассмотренном устройстве для отсчета текущего времени в момент измерения используется стандартное оборудование ЭВМтаймер и генератор эталонных импульсов со счетчиком текущего времени, емкость которого определяется не всем диапазоном возможных значений текущего времени, а лишь интервалом времени между двумя импульсами таймера.

Тираж 706 Подписное

Ужгород, ул. Проектная, 4