Многоканальное устройство для регистрации и индикации мгновенных значений сигналов

 

Изобретение может быть использовано для регистрации быстропротекающих процессов с преобразованием масштаба времени при помощи многоканальных самопишущих приборов. Цель изобретения - повышение надежности устройства. Поступающие с блока 9 синхронизации на вход блока 8 управ )i,tif nlt) ления импульсы формируют на выходе 18 блока 8 управления последовательность импульсов с тем же периодом, которые поступают на счетный вход счетчика 10. На информационных выходах счетчика 10 появляются коды чисел, поступающие затем на информационные входы цифроаналогового . преобразователя (ЦАП) 13, на аналоговый вход которого подается опорное напряжение U На выходе ЦАП 13 формируется ступенчатый сигнал, линейно возрастающий от О до Коды с выходов счетчика 10 поступают также на вход группы инверторов 11. Получае- Nbm на их выходе код поступает на информационные выходы ЦАП 12, на аналоговый вход которого также подается Uj,p . Линейно изменяющиеся сигналы с выходов ЦАП 12 и 13 подаются на аналоговые входы ЦАП 4 и 5 соответственно и далее на сумматоре 6 суммируются, и на выходе последнего образуется сигнал, поступающий на регистрирующее устройство 7. 3 ил. (Л ф

СО)ОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 91 А1 (51)4 G 01 D 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг. 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3986787/10-24 (22) 02.12.85 (46) 23.05.87. Бюл. Ó 19 (71) Институт электродинамики АН УССР (72) С. Г. Таранов, Н.О. Борщева и О.Л.Карасинский (53) 53.087.61(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 920379, кл. G 01 D 9/02, 1980.

Шкабардин М.С. Теория и принципы построения быстродействующих самопишущих приборов. — М.: Энергоатомиздат, 1984, с. 196-199, рис.66. (54) МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

РЕГИСТРАЦИИ И ИНДИКАЦИИ МГНОВЕННЫХ

ЗНАЧЕНИЙ СИГНАЛОВ (57) Изобретение может быть использовано для регистрации быстропротекающих процессов с преобразованием масштаба времени при помощи многоканальных самопишущих приборов. Цель изобретения — повышение надежности устройства. Поступающие с блока 9 синхронизации на вход блока 8 управz,Èj ления импульсы формируют на выходе

18 блока 8 управления последовательность импульсов с тем же периодом, которые поступают на счетный вход счетчика 10. На информационных выходах счетчика 10 появляются коды чисел, поступающие затем на инфор мационные входы цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 13, на аналоговый вход которого подается опорное напряжение U „ . Ha выходе ЦАП 13 формируется ступенчатый сигнал, линейно возрастающий от 0 до U „ . Коды с выходов счетчика 10 поступают также на вход группы инверторов 11. Получаемый на их выходе код поступает на информационные выходы ЦАП 12, на аналоговый вход которого также подается U „ ° Линейно изменяющиеся сигналы с выходов ЦАП 12 и 13 подаются на аналоговые входы ЦАП 4 и 5 соответственно и далее на сумматоре 6 суммируются, и на выходе последнего образуется сигнал, поступающий на регистрирующее устройство 7. 3 ил.

12391

1 13

Изобретение относится к измерительной регистрирующей технике и может быть использовано для регистрац быстропротекающих процессов (например, переходных процессов) с преобразованием масштаба времени с помощью многоканальньгх самопишущих приборов.

Цель изобретения — повышение надежности устройства.

На фиг, 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — ; структурная схема блока управления; на фиг. 3 — временные диаграммы работы устройства в режимах "Ввод" (a) и Вывод" (б,в).

Устройство состоит из коммутатора 1, к входам которого подключено п входных шин (n — количество каналов), а выход его подключен к последовательно соединенным аналого-циф- ровому преобразователю (АЦП) 2 и запоминающему устройству (ЗУ) 3, выходы которого подключены к информационным входам цифроаналоговых преобразователей (ЦАП) 4 (1 — и) и 5 (1 — п), выходы ЦАП 4 (t — n) и 5 (1 — n) связаны через сумматоры 6 (1 — п) с входами регистрирующего устройства 7. Устройство содержит также блок 8 управления, блок 9 синхронизации, счетчик 10, группу 11 инверторов, ЦАП 12 и 13, входы и выходы 14-19 блоков.

Блок 8 управления (фиг. 2) содержит генератор 20 тактовых импульсов (ГТИ), элемент И 21, счетчики 22-24, логическую схему 25, сумматор 26, триггеры 27 и 28, элемент И 29, элемент И-ИЛИ 30, элемент И 31 и дешифраторы 32 и 33.

К входам блока 8 управления (БУ) подключены управляющие шины Ввод и

"Вывод", а также выходы блока 9 синхронизации (БС). К входу l9 БУ 8 подключен вьгход переполнения счетчика 10

К управляющим входам коммутатора 1 подключена шина номера канала (ШНК), к адресным входам ЗУ 3 — адресная шина (ША). Выходы 14 и 15 БУ 8 подсоединены к входам синхронизации запуска АЦП 2 и записи ЗУ 3 соответственно. Выходы 16 (1 — n) и 17 (1 — n) подключены к входам синхронизации занесения информации в ЦАП 4 (1 — п) и 5 (1 — n) соответственно. Выход

18 подключен к счетчику 10 (к счетному входу), информационные выходы которого соединены с входами ЦАП 13

1О

Г

55 непосредсгвенно, а с входами ЦАП 12 через группу инверторов 11.

На аналоговые входы ЦАП 12 и 13 подается опорное напряжение, а выходы ЦАП 12 и 13 подключены к аналоговым входам ЦАП 4 (1 — n) и 5 (1 — п) соответственно..

Устройство работает в двух. режимах следующим образом.

В режиме "Ввод осуществляется ввод входной информации в реальном масштабе времени, а в режиме "Вывод"— вывод информации B замедленном темпе на входы регистрирующего устройства.

Управление выбором режима работы устройства осуществляется с помощью блока 9, который формирует на своих выходах две последовательности импульсов с периодами следования д г. и дТ/N (где дг. и д Т вЂ” шаги дискретизации входного и выходного сигналов соответственно; N — емкость счетчика 10). Импульсы синхронизации поступают на вход БУ 8> который формирует сигналы управления остальными элементами устройства. В режиме

"Ввод синхронизация производится от последовательности импульсов д, а в режиме "Вывод — от последовательности импульсов дТ/N.

В режиме "Ввод" входные сигналы х,(с), где q = 1,2,...,n — порядковый номер канала, поступают на вход коммутатора 1. На управляющий вход коммутатора 1 по HIHK поступает код номера опрашиваемого канала. С выхода 14 БУ 8 на вход запуска АЦП

2 поступает сигнал "Пуск АЦП" (фиг. 3 a). ЛЦП 2 кодирует выборку мгновенного значения сигнала хс,,код этой выборки заносится в ячейку ЗУ 3, адрес которой установлен на ША, по сигналу Зп ЗУ (фиг. За) на выходе

15 БУ 8. После этого код на ШНК и

ША увеличивается на единицу и происходит опрос следующего канала. За интервал времени, соответствующий шагу дискретизации входного сигнала дГ:, осуществляется последовательный опрос всех п каналов, что составляет один цикл работы устройства в режиме Ввод (фиг.3а).

В режиме Вывод из ячеек ЗУ 3 выводятся кодированные выборки сигналов, поступающие на информационные входы ЦАП 4 (1 — n) и 5 (1 — n), в качестве которых использованы ЦАП на интегральных микросхемах со встроенными буферными регистрами. Адреса

3 13 ячеек, из которых производится вывод информации, формируются БУ 8 на адресной шине ША таким образом, что за интервал времени, отведенный для вывода информации по одному каналу, производится вывод двух следующих друг за другом выборок и соответствующих одному каналу, На выходах 16 (1 — п) и 17 (1. — п)

БУ 8 формируются сигналы Зп ЦАП 4 (1 — n) и Зп ЦАП 5 (1 — n) соответственно ° В моменты прихода этих сигналов на ЦАП 4 (1 †.и) и 5 (1 — n) происходит запись информации в буферные регистры этих ЦАП. При этом сигналы Зп ЦАП 4 (1 — n) и Зп ЦАП 5 (1 — п) подаются на одноименные ЦАП не одновременно, а со сдвигом во времени таким образом, что в ЦАП 4 (1 — n) заносится код выборки х;, а в ЦАП 5 (1 — n) — код выборки х;.„ (фиг.3б).

Рассмотрим цепь, формирующую опорное напряжение на ЦАП 4 и 5 (1 — n), Поступающие с блока 9 на вход БУ

8 импульсы с периодом дТ/N формируют на выходе 18 БУ 8 последовательность импульсов с тем же периодом, поступающих на счетный вход счетчика 10, на информационных выходах которого появляются коды чисел, поступающие затем на информационные входы ЦАП 13, на аналоговый вход которого подается опорное напряжение

Uzz . На выходе ЦАП 13 формируется ступенчатый сигнал, линейно возрастающий от 0 до U „ (фиг. Зв). Коды с выходов счетчика 10 поступают также на вход группы 11 инверторов, получаемый на их выходе код, соответствующий обратному коду на выходе счетчика 10, поступает на информационные входы ЦАП 12, на аналоговый вход которого также подается опорное напряжение Ир„ . Ha выходе ЦАП 12 формируется ступенчатый сигнал, линейно убывающий от U до О. Период линейно изменяющегося сигнала соответствует шагу дискретизации выходного сигнала аТ.

Линейно изменяющиеся сигналы с выходов ЦАП 12 и 13 подаются на аналоговые входы ЦАП 4 (1 — n) и 5 (i — n) соответственно. Так как последние являются перемножающими, на их. выходах формируются сигналы, линейно изменяющиеся от х. до 0 и от 0

1 до х;, т.е. в интервале времени

12391 4 (t t. + @T3 напряжения на выходах

ЦАП 4 (1 — п) и 5 (1 — п) следующие:

f1AA 4- Г <»"

44п rq, х» т 0 »

f5

t — t. (- — - -) Т

Эти сигналы поступают на сумматор 6 (1 — п), суммируются, и на выходе последнего образуется сигнал сл (,-q, цхп 1-ч, цхп5 - 1, г.

+ (x — х. ) U

i ll j Orl LlT Э т.е. выходные сигналы сумматора 6 (1 — n) линейно изменяются от х. до

x;, . Эти сигналы поступают на входы регистрирующего устройства 7.

Согласно одной из возможных структурных схем (фиг. 2) блок управления 8 состоит из Г ТИ 20, выход которого подключен к входу элемента .

И 21, второй вход которого подклю-. чен к выходу переполнения счетчика

23, а выход — к счетному входу счетчика 22. Выход переполнения последнеГо подключен к счетному входу счетчика 23, емкость которого равна количеству каналов и а выход переполнения которого подсоединен к счетному входу счетчика 24.

Информационные выходы счетчика 22 подключены к входам логической схемы (Л. Сх) 25. Информационные выходы счетчика 23 образуют ШНК, которая подключена к управляющим входам коммутатора KM 1 (фиг. 1). Информационные выходы счетчика 24 подключены к входам сумматора (См) 26, к входу переноса в младший разряд которого подключен выход Л. Сх 25. Информационные выходы См 26 совместно с ШНК образуют ША, которая подключена к адресным входам ЗУ 3 (фиг. 1). Выход переполнения счетчика 24 подсоединен к входам установки в 0" триггеров 27 и 28, к входам установки в

"1" которых подключены управляющие шины Ввод" и "Вывод" соответственно. Инверсные выходы триггеров 27 и 28 подсоединены к входам элемента

И 29, выход которого связан с входами установки в "0" счетчиков 23 и 24, Прямые выходы триггеров 27 и 28 подключены к входам Л. Сх 25, а также к первым входам элемента f-ИЛИ

30, к вторым входам которого подсое5 13 динены соответственно входы дГ. (выход блока 9, фиг.. 1) и 19 (выход . переполнения счетчика 10, фиг. 1).

Выход элемента И-ИЛИ 30 подключен к другому входу установки в "0 счетчика 23, Кроме того, прямой выход триггера 28 подключен к входу элемента И

3 1, к второму входу которого подключен выход дТ/1с1 блока 9 (фиг. 1), а выход элемента И 31 является выходом 18 БУ 8.

Выходы Л.Сх 25 являются выходами

14 и 15 БУ 8 и подсоединены соответственно к входам синхронизации запуска АЦП 2 и записи ЗУ 3. Другие выходы Л.Сх 25 подключены к управляющим входам дешифратора (Дш) 32 и 33, информационные входы которых связаны с соответствующими выходами счетчика 23. Выходы Дш 32 и 33 являются выходами 1б (1 — и) и 17 (1 — п) БУ

8 и подключены соответственно к входам синхронизации занесения информации в ЦАП 4 (1 — и) и 5 (1 — n).

Л.Сх 25 мохсет быть реализована на основе постоянного запоминающего устройства, которое позволяет преобразовать последовательность входных сигналов (выходы триггеров 27 и 28 и счетчика 22) в последовательность выходных сигналов в соответствии с временными диаграммами, приведенными на фиг. За,б.

Блок управления работает следующим образом.

При отсутствии сигналов на шинах

"Ввод" и "Вывод" триггеры 27 и 28 установлены в "О", логические "1" с их инверсных выходов поступают на входы элемента И 29, логическая "1" на его выходе поступает на входы установки в "О" счетчиков 23 и 24 и они находятся в состоянии О . Логический О, поступающий с прямого выхода триггера 27 на вход элемента

И-ИЛИ ЗО,запирает его, блокируя про— хождение последовательности импульсов с входа 1Г БУ 8 на вход установки в "0" счетчика 23, Логический "О", поступающий с прямого выхода триггера 28 на вход элемента И 31, запирает его, блокируя прохождение последовательности импульсов с входа

5T/11 на выход 18 БУ 8 .(соответственно, с выхода Д Т/N блока 9 на счетный вход счетчика 10, фиг.1). Два логических О, поступающих с прямых выходов триггеров 27 и 28 на входы Л.Сх 25, блокируют работу.

12391

f0

55 ()

Таким образом, при отсутствии сиг»ала на управляющих шинах "Ввод" и

"Вывод" работа БУ 8 полностью заблокирована и сигналы управления не вырабатываются.

При появлении сигнала на шине

"Ввод" триггер 27 устанавливается в

"1", логический "0" с его инверсного выхода проходит на выход элемента

И 29 (на втором его входе по-прежнему логическая "1") и, поступая на входы установки в "О" счетчиков 23 и 24, разблокирует их. Тактовые импульсы с выхода ГТИ 20 проходят на выход элемента И 21 (на его инверсный вход в этом время поступает логический 0" с выхода переполнения счетчика 23) и поступают далее на счетный вход счетчика 22. Код с его информационных выходов подается на входы Л.Сх 25. На другие ее входы поступают сигналы логической "1" с прямого выхода триггера 27 и логического О с прямого выхода триггера 28. При этом на выходах Л.Сх 25, являющихся одновременно выходами 14

15 БУ 8, формируются управляющие сигналы "Пуск АЦП" и "Зп ЗУ" соответственно (фиг. За).

При переполнении счетчик 22 автоматически сбрасывается в "0". Сигнал с выхода переполнения счетчика 22 поступает на счетный вход счетчика

23 номера канала, увеличивая содержимое счетчика на единицу. На информационных выходах счетчика 23, образующих ШНК, формируется код, соответствующий номеру опрашиваемого канала. Этот код является одновременно кодам младшей части адреса ячейки в ЗУ 3. После опроса всех каналов на вьгходе счетчика 23 вырабатывается сигнал переполнения, который поступает на счетный вход счетчика

24 и закрывает элемент И 21. При этом БУ 8 переходит в режим ожидания следующего импульса дГ.

Счетчик 23 периодически устанавливается в О импульсами, поступающими на его управляющий вход с выхода элемента И-ИЛИ 30, на первын вход которого поступает с входа dt БУ 8 последовательность импульсов с периодом дс, а на второй вход — логическая "1" с прямого выхода триггера

27. Одновременно на информационных выходах счетчика 24 формируется код, определяющий старшую часть адреса ячейки в ЗУ 3. Этот код через сум7 13 матор 26 поступает совместно с кодом на выходах счетчика 23 на ША ЗУ 3.

После заполнения ЗУ 3 на выходе счетчика 24 формируется сигнал переполнения, который поступает на вход R тРиггера 27 и сбрасывается в "0".

На этом режим ввода информации заканчивается, триггеры 27 и 28 находятся в состоянии "0", а работа БУ 8 полностью заблокирована.

При появлении сигнала на шине "ВыВод" триггер 28 устанавливается в

"1", логический "0" с его инверсного выхода проходит на выход элемента И

29 и, поступая на входы установки в

"0" счетчиков 23 и 24, разблокирует их. Логическая "1" с прямого выхода триггера 28, поступая на вход элемента И 31, на второй вход которого поступает с блока 9 последовательность импульсов д Т/N, разрешает прохождение последовательности на выход 18

БУ 8 (на вход счетчика 10). Сигнал с выхода переполнения счетчика 10 (фиг. 1) поступает на вход 19 БУ 8.

Так как емкость счетчика 10 равна N на вход 19 будет поступать последовательность импульсов с периодом дТ.

Работа ГТИ 20, элемента И 21, счетчиков 22 — 24 такая же, как в режи, ме Ввод .

Счетчик 23 периодически устанавливается в 0 импульсами, поступающими на его управляющий вход с выхода элемента И-ИЛИ 30, на первый вход которого поступает с входа 19 БУ 8 последовательность импульсов с периодом д Т, а на второй вход — логическая "1" с прямого выхода триггера 28.

На входы Л. Сх 25 поступает код с информационных выходов распределительного счогчика 22. На другие входы Л. Сх 25 поступают сигналы логического 0 с прямого выхода триггера 27 и логической "1" с прямого выхода триггера 28. При этом на выходах

Л. Сх 25 формируются управляющие сигналы, соответствующие режиму "Вывод"— сигналы страбирующие Дш 32 и 33, с выходов которых снимаются сигналы занесения информации в ЦАП 4 (1 — n) и 5 (1 — n) соответственно (фиг.3б), сигнал "+1", поступающий на вход переноса младшего разряда См 26, на первые входы которого поступает со счетчика 24 код старшей части адреса ячейки в ЗУ 3. При наличии этого сигнала на выходе См 26 получаем, таким образом, адрес i+n ячейки в ЗУ 3

12391 8 ние

5

40 (выходы См 26 подключены только к старшим разрядам IIIA. поэтому при добавлении "1" к выходному коду счетчика 24 увеличивает код на ША на величину п). Эта дает возможность за время, отведенное для вывода информации па одному каналу, вывести из

ЗУ 3 коды двух выборок к и х,,„,соответствующих двум следующим друг за другом выборкам сигнала в канале.

После окончания вывода информации из ЗУ 3 на вьгходе переполнения счетчика 24 формируется сигнал логической "1", который устанавливает триггер 28 в состояние "0". При этом устройство переходит в исходное состояФормула и з о б р е т е н и я

Многоканальное устройство для регистрации и индикации мгновенных значений сигналов, содержащее коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, запоминающее устройство, первые и вторые цифроаналоговые преобразователи, аналоговые схемы суммирования, регистрирующее устройство, устройство синхронизации, счетчик, третий цифроаналоговый преобразова— тель и блок управления, при этом входные шины через коммутатор, аналого-цифровой преобразователь и запоминающее устройство связаны с информационными входами первых цифроаналоговых преобразователей, выходы первых и вторых цифроаналоговых преобразователей через аналоговые схемы суммирования подключены к входам регистрирующего устройства, кроме этого, выходы устройства синхронизации подключены к первым входам блока управления, соответствующие выходы которого подключены к управляющим входам коммутатора, аналого-цифровога преобразователя, запоминающего устройства, к входам разрешения занесения информации первых и вторых цифроаналаговьгх преобразователей и к счетному входу счетчика, выход переполнения которого подключен к второму входу блока управления, а информационные вьгхады счетчика подключены к входам третьего цифроаналогового преобразователя, аналогоВый ВхОд кОтарОго подключен к исгОчнику опорного напряжения, а ега выход подключен к аналоговым входам вторых цифроаналоговых преобразователей, (7О,7

< > 19) Фиг 2 и и

"""-С::СЛ= Ж." —

1 -С 7 7 -- i+n-7 -(с.+й л

Л вЂ”.— П П вЂ” Л б

77CV777 — Б — «ЕЮ

3n4N n

ЮН4Пг П П

3а 44772сс-t

Зп 44772л

efc L

ПСч

77оп

ОЦ4сс

Тираж 694 Подписное

ВНИИПИ Заказ 1961/38

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

9 13 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства, введены группа инверторов и четвертый цифроаналоговый преобразователь, при этом выходы счетчика подключены через группу инверторов к информационным входам четвертого цифроаналогового преобразователя, с27Я

12391 10 аналоговый вход которого подключен к источнику опорного напряжения, a его выход — к аналоговым входам первых цифровых преобразователей, причем

5 информационные входы первых цифроаналоговых преобразователей объединены с информационными входами вторых цифроаналоговых преобразователей, (>) (У)