Устройство для регистрации значений контролируемых параметров

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ЗНАЧЕНИЙ КОНТРОЛИРУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ по авт.св. 958857, о т личающееся тем, что, q целью расширения функциональных возможностей, в него введены после-: довательно соединенные экстраполятор , дополнительные квантователь и блок памяти, а также второй и третий цифро-аналоговые прёобразова- . тели, причем, вход экстраполятора соединен с выходом первого цифроаналогового преобразователя, входы второго и третьего цифро-аналогового преобразователя соединены с выходами дополнительного блока памяти , их выходы - с информацйонными входами входного коммутатора, а вход сброса дополнительного блока памяти подключен к выходу элемента эадерл ки. 2. Устройство по П.1, о т л и ч а ю we е с я тем, что, экстраполятор выполнен в виде последовательI но соединенных первого блока сравнения , ограничителя, интегратора, (Л блока задержки, второго блока сравнения , масштабирующего блока и сумматора , причем выход интегратора подключен к вторым входам блоков с|}авнения и сумматора.

(19) 01) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

MD 0 01 D 9 32 (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 958857 (21) 3445732/18-10 (22) 31.05.82 (46) 07.01.84. Бюл. )) 1 (72}, В.П. Авдеев, Л.П. Мышляев, Б.A.. Кустов, В.В. Зимин, A.Ä. Гуре вич, В.К. Буторин и С.Р. Зельцер (71) Сибирский ордена Трудового

Красного Знамени металлургический институт им. Серго Орджоникидзе (53) 53.087.61(088.8) (56) 1. Авторское свидетеЛьство CCCX

)) 958857, кл. с 01 9/32, 1981 (прототип)..(54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ЗНАЧЕНИЙ КОНТРОЛИРУЕМЫХ ПАРАИЕТРОВ по авт.св. )) 958857, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены .после-. довательно соединенные экстраполятор, дополнительные квантователь и - блок памяти, а также второй и тре. тий цифро-аналоговые преобразователи, причем . вход экстраполятора соединен с выходом первого цифро-. аналогового преобразователя, входы второго и третьего цифро-аналогового преобразователя соединены с выходами дополнительного блока памяти, их выходы — с информацион ными входами входного коммутатора, а вход сброса дополнительного блока памяти подключен к выходу элемента эадержки.

2. Устройство по п..1, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, экстраполятор выполнен в виде последователь-. но соединенных первого блока срав- Е

И нения, ограничителя, интегратора, блока задержки, второго блока срав- .нения, масштабируюцего блока и сум.матора, причем выход интегратора подключен к вторым входам блоков сравнения и сумматора.

1065689

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для записи на диаграммной ленте, совокупности контролируемых и экстра полируемых технологических парамет ров (двух или более одновременно) 5 в виде кривых.

Известно устройство для регистрации значений контролируемых .пара-: метров, содержащее датчики параметров, соединенные через входной коммутатор с уравновешивающей измерительной системой, выход которой подключен к реверсивному двигателю, связанному с кареткой печатающего механизма, синхронный двигатель привода диаграммной ленты, связанный с печатающим механизмом и входным коммутатором, счетчик импульсов и дешифратор, профилированный кулачок и второй коммутатор, связанные с валом синхронного двигателя, повторитель сигналов, связанный с валом реверсивного двигателя, нормально разомкнутые контакты, взаимодействующие с профилированнйм кулачком, включенные между выходом повторителя сигналов датчиков и входами второго коммутатора и счетчика импульсов, квантователи сигналов, подключенные к выходам второго коммутатора, блоки памяти,. включенные между выходами квантователей сигналов и входами дешифратора, цифро-аналоговый преобразователь, подключенный к выходам дешифратора, формирователь импульсов сброса, соЕдинйнный 35 с выходом счетчика импульсов, и элемент задержки, включенный между формирователем импульсов сброса и входа ми сброса блоков памяти f11.: . Недостатком этого устройства яв- 40 ляется то, что оно не. позволяет экстраполировать как обобщенную кривую, так и отдельные параметры,применение же многомерных экстраполяторов вызывает техйические трудности в связи с их сложностью. Операции экстраполяции необходимы при оценке состояния большинства промыаленных объектов, так как последние содержат запаздывания в измери° тельных или регулирующих каналах.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для регистрации значений контролируемых параметров введены последовательно включенные экстраполятор, дополнительные квантователь, и блок памяти а также второй и третий цифро-ана- ® логовые преобразователи, причем вход экстраполятора соединен с вы- . ходом первого цифро-аналогового преобразователя, входы второго и третьего цифро-аналоговых преобразо; 65 вателей соединены с выходами допол-. нительного блока памяти, их выходы с информационными входами входного коммутатора, а вход сброса дополнительного блока памяти соединен с выходом элемента задержки.

Экстраполятор выполнен в виде последовательно включенных первого блока сравнения, ограничителя, интегратора, блока задержки, второго блока сравнения, масштабирующего блока и сумматора, причем выход интегратора соединен с вторыми.входами блоков сравнения и сумматора.

На чертеже представлена блоксхема устройства для двух контролируемых параметров при трех уровнях их квантования. По аналогии может быть построен регистратор и для большого числа параметров и уровней квантования.

Устройство для регистрации многомерных данных содержит датчики 1 и 2 регистрируемых параметров, входной коммутатор 3, измерительную схему 4, реверсивный двигатель 5 привода каретки печатающего механизма

6, носитель записи в виде диаграммной ленты 7, синхронный двигатель 8, повторитель 9 сигналов, профилированный кулачок 10, нормально разомкнутые контакты 11, счетчик 12 импульсов, формирователь 13 импульсов сброса, элемент 14 задержки, второй коммутатор 15„первые квантователи сигналов с первого и второго датчиков 16-1,и 16-2 соответственно, состоящие из дискриминаторов (пороговЫх элементов) 17 и схем 18 антисовпадений, первые блоки 19-1 и 19-2 памяти, содержащие.по три ячейки 20 памяти (по числу уровней квантования сигнала), .дешифратор 21, выполненный из схем 22 совпадений, первый цифро-аналоговый преобразователь 23, экстраполятор 24, содержащий первый блок 25 сравнения, ограничитель 26, интегратор 27, блок.28 задержки, второй блок 29 сравнения, масштабирующий блок 30, сумматор 31, второй квантователь 32 сигналов, состоящий из пороговых элементов 33, схем 34 антисовпадений, второй блок 35 памяти, содержащий девять ячеек 36 памяти, второй цифро-аналоговый преобразователь

37, третий цифро-аналоговый преобразователь 38.

Устройство работает следующим образом.

Электрические сигналы с датчиков 1 и 2, пропорциональные значениям измеряемых параметров, поступают на входной коммутатор 3, выполненный в виде. двухполюсного переключателя и управляемый двигателем 8. Коммутатор 3 подключает в начале каждого цикла регистрации вы1065689 э

50.где Y (t+ 1.) - значение выходного сиг-. нала Y (t ) экстраполятора, экстраполированного на интервал времени Vü

55 Y(t) — сглаженное значение входного сигнала Y(t) экстраполятора;

v(t) - оценка скорости изменения сигнала.

g) Для реализации выражения (1) из входного сигнала экстраполятора 24 в первом блоке 25 сравнения вычитается выходной сигнал интегратора 27, сигнал полученной разности поступает на ограничитель 26, выполненный в

I ход первого датчика к входу измерительной схемы 4, которая управляет двигателем 5. Двигатель 5 перемещает каретку с иечающим механизмом б и движок реохорда измерительной схемы 4 до уравновешивания сигнала °

Одновременно с перемещением каретки и движка реохорда измерительной системы двигатель 5 перемещает реоМорд повторителя 9 сигналов. Следо- вательно, каждому значению регистрируемого сигнала соответствует равнозначное положение движков реохордов измерительной системы 4 и повторителя 9 сигналов.

В момент наступления равновесия сигнал на входе .двигателя 5 становит ся равным нулю, и двигатель 5 останавливается, двигатель 8 через механизм привода воздействует на печатаюший механизм б, который отпечатывает на равномерно движущейся диаграммной ленте 7 точку и цифру, . соответствующую номеру датчика, подключенного к входу измерительной схемы 4; положение точки по ширине диаграммной ленты пропорционально .величине сигнала, поступаюшего с датчика. В этот же момент кулачок

10, закрепленный на валу синхронного ,двигателя S, замыкает нормально ра:зомкнутые контакты 11, через которые электрический сигнал от повторителя 9 сигналов поступает на вход. второго коммутатора 15 и счетчика

12 импульсов °

С первого выхода коммутатора 15

) сигнал, пропорциональный значению первого регистрируемого параметра, поступает на вход первого квантователя 16-1 первого параметра.

Первый квантователь 16-1 содержит при трех уровнях квантователя. сигнала четыре дискриминатора (пороговых элемента) 17 с общими входами, подключенными к первому выходу второго коммутатора 15, и три схемы

18 антисовпадений.Аналогично устроен квантователь 16-2, но входы его дискриминаторов подключены к второму коммутатору 15 второго выхода.

Дискриминаторы 17 выполнены в виде, например, триггерных схем с одним устойчивым состоянием равновесия, -которые срабатывают, если на их вход поступает сигнал, превышающий некоторый пороговый уровень. Пороги срабатывания соседних дискриминаторов отличаются на величину интервала квантования сигнала по уровню, Схемы 18 антисовпадений представляют собой логические устройства, которые срабатывают только в том случае, если на один вход схемы поступает сигнал,а на другой -не поступает.

Таким образом, при поступлении сигнала на вход первого квантоватеI ля 16-1 сигнал появится на выходе той схемы 18 антисовпадений,, которая подключена к дискриминаторам

17 с порогами срабатывания выше и ниже уровня входного сигнала. Сигнал с выхода сработавшей схемы 18 антисовпадений квантователя 16-1 поступает на информационный вход ячейки

20 памяти первого блока 19-1 памяти., Блок 19-1 памяти сигналов перво- го датчика содержит три ячейки 20 памяти, входы которых подкхпочены непосредственно к выходам соответствующих схем 18 антисовпадений квантователя 16-1. Каждая ячейка

20 памяти выполнена в виде триггерной схемы с двумя устойчивыми состояниями равновесия и с двумя входами — информационным и сбрасывающим. При поступлении сигнала на

20 информационный вход ячейки 20 памяти схема приходит в одно из состояний равновесия, а на выходе формирователя сигнал, фиксируя тем самым сигнал из квантователя 16-1.

25 Далее сигнал с выхода ячейки 20 памяти блока 19-1 памяти поступает в первый дешифратор 21 на вход одной из схем 22 совпадений, подключенной непосредственно к выходу сработав30 шей ячейки 20 памяти.

Выходы дешифратора 21 подключены к соответствующим входам первого . цифро-аналогового преобразователя

23, на выходе которого формируется

З5 аналовый сигнал, например, в виде напряжения постоянного тока, величина которого пропорциональна номеру сработавшей схемы 22 совпадений дешифратора 21, и, следовательно, 40 сочетанию квантованных значений сиг налов датчиков 1 и 2. Аналоговый сигнал, полученный с первого цифроаналогового преобразователя 23, поступает на вход коммутатора 3 и вход экстраполятора 24.

Экстраполятор 24.выполняет следующее преобразование !

Y (+4)=т(С)+ i -v(t), (1) 1065689 виде усилителя с насыщением, где срезаются отдельные, большие по величине (грубые) выбросы, что ïîâûшает точность дальнейшего преобразования сигнала. Выходной сигнал ограничителя 26 подается на интегра-, тор 27, на выходе которогб получается сигнал о сглаженном значении обобщенной кривой x(t).Этот сигнал задерживается на интервал д времени в блоке задержки 27 и поступает на второй блок 29 сравнения, где вы. читается из выходного сигнала инте« гратора ?7. Выходной сигнал второго блока 29 сравнения поступает на масштабирующий блок 30., где умножается на коэффициент ь = т/л, тем самым получается сигнал о второй. составляющей правой части (1). В сумма ° торе 32 суммнруется выходной сигнал интегратора, 27 и масштабирующего блока 30. В результате на-выходе сумматора 31 получается сигнал

rз (+ )

Далее производится квантование выходного сигнала экстраполятора

24 на девять уровней. Эта операция осуществляется аналогично квантова-. нию в блоках 16-1 и 16-2. Для выпол. нения указанной операции используется второй квантователь 32, состоящий из дискриминаторов 33 и схем 34 антисовпадений.

Квантованный выходной сигнал из второго квантователя 32 поступает на второй блок 35 памяти, содержащий девять ячеек памяти, функционирующий аналогично ячейкам первого блока памяти. Сигнал с выходов ячеек 36 блока 35 памяти поступает

:на второй и третий цифро-аналоговые преобразователи 37 и 38., На входах второго 37 и третьего 38 цифро- аналоговых преобразователей получаются аналоговые сигналы, величина которых пропорциональна номеру ячей-, ки памяти, с которой поступил сигнал. Выходной сигнал второго цифроаналогового преобразователя является экстраполированным сигяалам первого датчика 1, а третьего — второго датчика 2.

На вход коммутатора 3 подаются, таким образом, дополнительно к сигналам от датчиков сигиалыз с первого цифро-аналогового преобразователя

23 — сигнал о значении обобщенной кривой:, экстраполированное значе- ние этой кривой - с выхода экстраполятора 24;,экстраполированные значения каждого из двух входных сигна лов - c выходов второго 37 и треть- !

Отображение сигналов двух и более числа датчиков в виде обобщенной. кривой, ее экстраполированного зна- ченйя, экстраполированных значений этих кривых позволяет оперативно и точно оценить и предсказать поведение объекта управления, принимать более точные управляющие воздействия. его 38 цифро-аналоговых преобразователей.

Коммутатор 15 работает следующим образом. Контакты 11 в момент регистрации с преобразователя 23 не замыкаются, так как кулачок 10 имеет только два выступа (по числу датчиков технологических параметров) и сигнал с повторителя 9 на коммутатор 15 не поступает и дальнейшей об10 работке не подвергается.

При каждом замыкании контактов

11 счетчик 12 фиксирует импульс, а при каждом втором импульсе счетчик

12 вырабатывает сигнал, включающий

15 формирователь 13 сбрасывающего импульса, выполненный, например, в виде электромагнитного реле, с выхода которого сигнал поступает на блок 14 задержки, а с выхода последнего через определенный промежуток времени, требуемый для обработки и регистрации сигнала с цифро-аналогового преобразователя 23, и на сбрасывающие входы ячеек 20 и 36 памяти.

25 При этом сработавшие ячейки памяти возвращаются в исходное состояние.

Таким образом, в ходе регистрации на равномерно движущейся дчаграммной ленте печатаются шесть кривых, ЗО образованных последовательностью точек, две из которых отображают сигнал с датчиков 2 и 1, третья характеризует их совместное изменение и является обобщенной оценкой состоя ния объекта управления, четвертая— экстраполированное значение обобщенно оценки состояния объекта, пятая и шестая кривые - экстраполированное значение. сигналов первого и второго датчиков.

40 Аналогично может быть выполнен регистратор многомерных данных и от большого числа датчиков при большем числе уровней квантования сигналов.

Предлагаемое устройство регистра45 ции многомерных данных обладает по сравнению с базовым объектом более широкими функциональными возможностями за счет экстраполяции обобщенной кривой и последующей развертки

5р ее в экстраполированные сигналы от, дельных датчиков.

1065689

Составитель В. Киселев

Редактор Р. Пицика Техред Т. Фанта . КорректорЛ. Патай

Заказ 11029/41 Тираж 615 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул. Проектная, 4