Устройство для ввода информации от аналоговых датчиков

 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для организации ввода в ЭВМ информации от аналоговых датчиков, например от многодетекторных спектральных анализаторов . Цель изобретения - повышение точности устройства за счет уменьшения нестабильности и неидентичности характеристик измерительных каналов. Устройство содержит мультиплексор 1, усилитель 2, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 3, буферньш регистр 4q формирователь сигнала 5, блок управления 6, регистр кода усиления 7, блок памяти 8, блок сопряжения 9. Устройство имеет два режима работы - Калибровка и Измерение. В режиме калибровки производится определение и корректировка коэффициентов усиления эталонного сигнала каждого измерительного канала. После окончания калибровки значения коэффициентов усиления заносятся в блок памяти 8. В режиме Измерение сигналы от аналоговых датчиков через мультиплексор и усилитель поступают на АЦП. Коэффициент усиления для каждого канала извлекается из ОЗУ и хранится в регистре кода усиления . Цифровой код с выходов АЦП поступает в буферньш регистр и далее на информационные выходы устройства. Периодичность калибровки измерительных каналов задается оператором с пульта ЭВМ. 5 ил. (Л со Ьф 05

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„Л0„„13107

А1 (51)4 G 06 F 3/05

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABT0PCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3969488/24-24 (22) 25.10.85 (46) 15.05.87. Бюл. ¹ 18 (71) Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом институте им. С.M. Кирова (72) В.M. Хлоповских и Г.N. Хлоповских (53) 681.327.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

10277 10, кл. G 06 Р 3/00, 1983.

Авторское свидетельство СССР

N- 526882, кл. G 06 F 3/05, 1976. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА ИНФОРМАЦИИ

ОТ АНАЛОГОВЫХ ДАТЧИКОВ (57) Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для организации ввода в ЭВМ информации от аналоговых датчиков, например от многодетекторных спектральных анализаторов. Цель изобретения — повышение точности устройства за счет уменьшения нестабильности и неидентичности характеристик измерительных каналов.

Устройство содержит мультиплексор 1, усилитель 2, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 3, буферный регистр 4 формирователь сигнала 5, блок управления 6, регистр кода усиления 7, блок памяти 8, блок сопряжения 9. Устройство имеет два режима рабдты — "Ka либровка" и "Измерение". В режиме калибровки производится определение и корректировка коэффициентов усиления эталонного сигнала каждого измерительного канала. После окончания калибровки значения коэффициентов усиления заносятся в блок памяти 8. В режиме

"Измерение сигналы от аналоговых датчиков через мультиплексор и усилитель д поступают на АЦП. Коэффициент усиления для каждого канала извлекается из

ОЗУ и хранится в регистре кода усиления. Цифровой код с выходов АЦП по- С ступает в буферный регистр и далее на информационные выходы устройства.

Периодичность калибровки измерительных каналов задается оператором с 1;ЛР пульта ЭВМ. 5 ил.

1 13107

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и мажет быть использовано для организации ввода в ЭВМ информации от аналоговых датчиков, например от многодетекторных спектральных анализаторов.

Цель изобретения — повышение точности устройства за счет уменьшения нестабильности и неидентичности характеристик измерительных каналов.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. ? и 3 примеры технической реализации бло.ков управления и сопряжения соответственно; на фиг. 4 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг. 5 — блок-схема алгоритма

ЭВМ по обслуживанию работы устройства.

Устройство содержит мультиплексор 1, усилитель 2, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 3, буферный регистр 4, формирователь 5 сигнала, блок 6 управления, регистр 7 кода усиления, блок 8 памяти (ОЗУ)

25 и блок 9 сопряжения.

На фиг. 2 обозначены триггер 10 режима, формирователь ll импульсов, первый элемент И 12, первый элемент ИЛИ 13, счетчик 14, дешифратор 15, триггер !6 цикла, два элемента 17 и 18 задержки, второй элемент И 19 и второй элемент ИЛИ 20.

На фиг. 3 обозначены приемопередатчики 21, селекторы 22 вывода, селекторы 23 ввода, элемент ИЛИ 24, элемент И 25, регистр 26 адреса, регистр 27 данных, триггер 28 управления и триггер 29 режима. Обозначения сигналов на фиг. 3 соответствуют интерфейсу канала микроЭВМ пЭлектроника-60".

Устройство работает следующим образом.

В режиме "Измерение" проводится циклический опрос входных каналов. В режиме "Калибровка" производится измерение коэффициентов усиления эталонного сигнала формирователя 5 по каждому каналу, при необходимости корректировка этих коэффициентов и занесение их в ОЗУ 8.

Рассмотрим работу устройства по блок-схеме алгоритма на фиг. 5.

После пуска программы оператор в соответствии с требованиями проводимого эксперимента задает с терминала общее число циклов измерений и

96 2 периодичность калибровки. Затем ЭВМ через блок 9 записывает в ОЗУ 8 коды для режима калибровки (эти коды одинаковы для всех детекторов) . Далее программа устанавливает систему в режим "Калибровка", в котором ЭВМ под управлением программы производит опрос детекторов, работающих от источника эталонного сигнала, выполняет расчет калибровочных коэффициентов для детекторов и производит запись калибровочных коэффициентов в ОЗУ 8.

После этого программа задает режим

"Измерение" (триггер Т10 блока 6 управления устанавливается в "0") и дает информацию о готовности системы к измерениям оператору и на терминал.

Оператор включает физическую установку (если она не включена заранее).

С установки поступает синхроимпульс

СИ в блок 6 управления устройства.

Программа проверяет наличие синхроимпульса по поступлению в блок 9 сигнала конца преобразования АЦП 3 (АЦП

КП). Далее выполняется цикл опроса детекторов в режиме "Измерение" и подсчет числа выполненных циклов опроса. Затем программа проверяет необходимость калибровки. Если число выполненных циклов опроса соответствует заданному периоду калибровки, то программа снова записывает в ОЗУ 8 коды для калибровки, задает режим

"Калибровка" и выполняет калибровку.

Если же необходимости в калибровке нет, то программа проверяет все ли циклы опроса выполнены. После этого программа обрабатывает накопленную информацию и выдает результаты one ратору на терминал.

В режиме "Калибровка" из блока 9 в блок 6 управления поступает сигнал

"Калибровка". По этому сигналу триггер режима устанавливается в и запускает формирователь ll. Сигнал Запуск эталона" с второго выхода блока управления поступает на формирователь 5 сигнала. Эталонный сигнал воздействует на детекторы (источники информации). Сигналы с детекторов, соответствующие эталонному воздействию, в виде напряжений U U,„ поступают на мультиплексор I каналов. Сигнал с формирователя 11 через элемент ИЛИ 13 поступает на установочный вход двоичного счетчика 14.

На выходе последнего устанавливается код номера первого опрашиваемого

Завершается режим калибровки тем, что ЭВМ через блок 9 записывает в соответствующие ячейки ОЗУ 8 калибровочные коэффициенты для каждого измерительного канала.

Блок 9 сопряжения работает в программном режиме. При обращении к внешнему устройству центральный процессор выдает сигналы КВУ и КДА (01-12), обеспечивающие выбор любого регистра внешнего устройства, адрес когорого находится в пределах 160000-177776.

Сигналы КСИА и КСИП обеспечивают синхронизацию, а сигналы КВвод" и "KBbвод" определяют какой цикл обращения к каналу выполняется.

При работе устройства центральный процессор в цикле "Вывод" обращается к триггеру 28 управления и записывает в него "1". Этим в ОЗУ 8 задается такой режим адресации, при котором адрес ОЗУ 8 принимает из блока 9, а не из блока 6. Затем, обращаясь к регистру 26 адреса и регистру данных 27, центральный процессор заносит в ОЗУ 8 коды для соответствующего режима работы. В триггер 28 записывается "О", что соответствует адресации ОЗУ 8 от блока 6. После этого центральный процессор, обращаясь к триггеру 29, переводит устройство или в режим "Калибровка" (если в ОЗУ 8 заносились одинаковые коды), или в режим "Измерение" (если в ОЗУ 8 заносились результаты калибровки).

После окончания калибровки ЭВМ блок 9 подает в блок 6 управления сигнал режима Измерение". Этот сигнал устанавливает триггер 10 режима в ".О". Сигнал "Запуск эталона" не формируется. Высокий потенциал с инверсного выхода триггера 10 режима поступает на первый вход элемента

И 12. Теперь синхроимпульс СИ от источника излучения (информации) через элементы И 12 и ИЛИ 13 поступает на установочные входы счетчика 14, триггера 16 цикла и через элементы 18 и

20 на вход запуска АЦП 3.

Код номера канала с второй группы выходов блока 6 управления 6 поступает в ОЗУ 8. При работе системы в режиме измерения ОЗУ 8 работает в режиме считывания. Код номера канала используется как адрес. Из соответствующей ячейки ОЗУ 8 извлекается калибровочный коэффициент и переписывается в регистр 7. Код калибровочного коэф3 1310796 канала. В блоке управления этот код поступает на дешифратор 15. Сигнал

ДС1 с дешифратора 15 поступает на мультиплексор 1 каналов. Напряжение

U соответствующее эталонному воздействию на первый детектор (источник сигнала), подается на вход усилителя 2. B режиме калибровки коэффициент передачи усилителя 2 одинаков для всех каналов. С выхода усилите- 10 ля 2 напряжение U подается на вход

АЦП 3.

Сигнал с выхода элемента ИЛИ 13 также устанавливает в "1" инверсный выход триггера 16 цикла. Этим обеспечивается цикл опроса всех источников информации и сигнал с выхода элемента ИЛИ 13 через элемент 18 задержки и элемент ИЛИ 20 в виде сигнала "Запуск АЦП" поступает на со- 20, ответствующий вход АЦП 3. После окончания преобразования сигнал конца преобразования поступает на первый вход блока 9. Код результата преобразования с выхода АЦП 3 передает25 ся в регистр 4. Блок 9 под управлением ЭВМ подает сигнал на управляющий вход регистра 4 и код результата передается из регистра в ЭВМ, последняя по этому коду рассчитывает калибровочный коэффициент для первого канала измерений.

Сигнал "Конец преобразования" с выхода АЦП 3 поступает на второй вход блока 6 управления. Этот сигнал 35 поступает на счетный вход счетчика 14, и на выходе счетчика устанавливается номер следующего канала.

Сигнал ДС2 с дешифратора 15. открывает второй канал мультиплексора 1. Кроме того, сигнал конца преобразования поступает на элемент 17 задержки.

Здесь он задерживается на время, необходимое для ввода в ЭВМ кода результата первого канала и его обработки по программе. С выхода элемента 17 сигнал поступает на второй вход элемента И 19. По первому входу элемент И 19 открыт сигналом с триггера 16 цикла на время опроса всех N каналов. С выхода элемента И 19 сигнал через элемент ИЛИ 20 поступает на запуск АЦП 3.

При опросе N-го канала сигнал дешифратора ДС сбрасывает триггер 16 цикла, после чего сигнал конца преобразования не поступает на запуск

АЦП 3.

131079б

2с

50 фициента из регистра 7 поступаpò В усилитель 2 и соответствующим образом меняет его коэффициент усиления.

Теперь напряжение U ñ первого детектора — источника информации, поступает на вход АЦП 3 умноженным на калибровочный коэффициент, учитыва|вщий индивидуальные особенности этого измерительного канала. Результат преобразования записывается в регистр 4, а сигнал конца преобразования, поступив в блок 6 управления, устанавливает в счетчике 14 номер следующего канала. По коду номера канала из ОЗУ 8 извлекается соответствующий калибровочный коэффициент и переписывается регистр 7. В усилителе 2 устанавливается соответствуюший коэффициент усиления. Напряжение U подается !а вход АЦП 3 умноженным йа ко.и1>фициент.

Таким образом, производится опрос всех И каналов и для каждого канала измеряемое напряжение умножается на калибровочный коэффициент, вычисле:— ный в режиме калибровки и записанпьгй в ОЗУ 8.

При опросе последнего N-го канала сигнал с дешифратора 15,ЦСЫ сбрасывает триггер цикла, Зтим заканчивается цикл опроса всех N детекторов (источников информации).

Новый цикл опроса начинается с приходом очередного синхроимпульса

СИ.

При длительном процессе измерения характеристики измерительных каналов могут изменяться.

Для обеспечения стабильности характеристик каналов программа предусматривает повторение режимов "I

Формула из о бретeHия

Устройство для ввода информации от аналоговых датчиков, содержащее мультиплексор, аналого-цифровой преобразователь, буферный регистр, блок управления и блок сопряжения, входывыходы которого являются управляющими, входами-Выходами устройства, информационные входы мультиплексора являются информационными входами устройства, первый вход блока управления яВляется синхронизирующим Входом уст ройства, выхоцы первой группы блока управления соединены с адресными входами мультиплексора, первый выход блока управления соединен с входом запуска аналого-цифрового преобразователя, информационные выходы которого соединены с информационными входами буферного регистра, выходы которого являются информационными выходами устройства, выход сигнала "Конца преобразования аналого-цифрового преобразователя соединен с Вторым входом блока управления и первым входом блока сопряжения, первый выход которого соединен с управляющим входом буфер>гого регистра, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности. устройства. за счет уменьшения нестабильности и неидентичности характеристик измерительных каналов, устройство со,цер>кит формирователь сигнала, блок памяти, усилитель и peIHcтр кода усиления, выходы которого с.o=," êíåíû с управляющими входами усипикеля, выход которого соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, Выход мультиплексора соединен с информационным входом усилителя, второй вьгход блока управления соединен с входом формирователя

-.игнала, выход которого является выходом эталонного сигнала устройства, z.ü.õñäû второй группь.. блока управления соединены с входами адреса чтения блока памяти, выходы которого соединены с входами регистра кода усиления, второй выход, выходы первой группы и вьгходы второй группы блока сопряжения соединены соответственно с управляющим входом, входами адреса записи и информационными входами блока памяти, третий и четвертый выходы блока сопряжения соединены соответственно с третьим и четвертым входами блока уп— равления.

1310796

1310796 жю

Ф Пкп

Ял frs л.г/м)

uc (rs

re

Составитель B. Файзрахманов

Редактор С. Копча Техред И.Попович Корректор С. Черни

Заказ 1891/44 Тираж 673 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4