Устройство для ввода информации

 

Изобретение относится к автоматике и измерительной технике и может быть использовано для коммутации и преобразования сигналов от параметрических датчиков в цифровой эквивалент и ввода последнего в измерительные информационные системы и управляющие вычислительные комплексы . Целью изобретения является повышение точности измерений сигналов от параметрических датчиков на фоне нормальной помехи, действующей на датчики. Устройство содержит два генератора импульсов, два счетчика, дешифратор , мультиплексор, источник напряжения питания датчиков, коммутатор , преобразователь напряжения во временной интервал, два триггера, два элемента задержки., два элемента И, элемент ИСКПЮЧАНЯЦЕЕ ИЛИ и элемент ИЛИ. Устройство позволяет ослабить влияние на результат измерения действия нормальной помехи, что достигается путем промежуточной обработки результатов отдельных измерений, 1 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

169 А1 (19) (11) (51) 4 С 06 F 3/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4182950/24-24 (22) 19.01.87 (46) 23.08.88, Бюл. Р 31 (72) А.В.Липень и Ю.Н.Торопкин (53) 68 1.327(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 930311, кл. G 06 F 3/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1247855, кл. (06 F 3/00, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА ИНФОРМАЦИИ (57) Изобретение относится к автоматике и измерительной технике и может быть использовано для коммутации и преобразования сигналов от параметрических датчиков в цифровой эквивалент и ввода последнего в измерительные информационные системы и управляющие вычислительные комплексы. Целью изобретения является повышение точности измерений сигналов от параметрических датчиков на фоне нормальной помехи, действующей на датчики. Устройство содержит два генератора импульсов, два счетчика, дешифратор, мультиплексор, источник напряжения питания датчиков, коммутатор, преобразователь напряжения во временной интервал, два триггера, два элемента задержки., два элемента

И, элемент ИСКЛЮЧАК6(ЕЕ ИЛИ и элемент

ИЛИ. Устройство позволяет ослабить влияние на результат измерения действия нормальной помехи, что достигается путем промежуточной обработки результатов отдельных измерений.

1 ил.

1418689

М, 1 0 ., ° 0 м

D„(x...,.,x„) = (3) ((,7. N;m

Х— ((rM;m (4) (5) ;К М;Сп (=! (-I где С„, ((-(a„t;, Выбирают

7; =Х+ к=о

Тогда (7) Х

2 и-2 (2) М Х.Ф

Изобретение относится к автоматике и измерительной технике и может

1 бЫть использовано для коммутации ! и преобразования сигналов от пара5 метрических датчиков (тензометры, термометры, сопротивления и т.п.) в цифровой эквивалент и ввода последНего в измерительные информационные системы и управляющие вычислительные комплексы.

Целью изобретения является повыщение точности вводимой информации от параметрических датчиков при получении на выходе устройства цифро- 15 рого эквивалента, пропорционального входному сигналу с учетом знака.

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Устройство содержит первый и вто- 20 рой генераторы 1 и 2 импульсов,элемент НЕ 3, аналоговый коммутатор 4, источник 5 напряжения, первый и второй элементы 6 и 7 задержки, элемент

ИЛИ 8, первый и второй счетчики 9 и

10, дешифратор 11, мультиплексор 12, группу датчиков 13, преобразователь

14 напряжения во временной интервал, йервый и второй триггеры 15 и 16, первый и второй элементы И 17 и 18, 30 элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 19 и делитель 20 частоты.

Устройство работает следующим образом, Измеряемый сигнал U с датчика . представляет собой сумму полезного сигнала Х, пропорционального измеряемому параметру Р, и аддитивной помехи F. описываемой полиномом порядка

n„ к

I где t — время проведения замера с

1 номером i (1 1 ° ° ° уn); 45 а — коэффициенты аппроксимирующего полинома.

Для определения полезного сигнала

Х (не изменяющегося во времени и зависящего только от измеряемой величины P и тока питания датчика) необходимо решить систему уравнений вида где М вЂ” весовой коэффициент, учитыI вающнй изменение тока питания датчика от замера к замеру;

N ° — результат отдельного замера ( с номером i.

Выражение для определителя системы;

° ° ° ° ° Ф ° ° ° ° 7 ((. (М„1 (и-1)2... j(n-1)(J где ь — интервал времени между отдельными замерами.

Этот определитель при его разложении по элементам первого столбца дает миноры m< являющиеся определителями

Вандермонда, и при решении системы уравнений относительно Х получают

После вычисления миноров m> по правилам раскрытия определителей Вандермонда (2) выражение (4) преобразуется к виду и

QN;C „, (-1)

Х— 7 (-1) биноминальные коэффици енты (число с оч етаний из и-1 по i-1) .

1 при нечетном (6)

О при четном поскольку сумма нечетных коэффициентов разложения бинома Ньютона степе(i--a ни п равна 2

Обычно для практических применений вполне достаточно квадратичного приближения при аппроксимации аддитивной помехи. При этом общее число

3 14186 замеров n = 4, а помеха представлена зависимостью

Е = ад + а, + а . о, . (8) Как следует из (7) для этого случая (n = 4) N< — ЗИ< + ЗИ вЂ” N4

Из последнего выражения следует, что для измерения входного сигнала с датчика при поочередном от замера к замеру включении и выключении тока питания датчика необходимо при аппроксимации помехи полиномом второго порядка произвести 4 замера, просуммировать их с коэффициентами 1, венно H получен ный результат разделить на 4.

В предлагаемом устройстве это осуществляется следующим образом, В исходном состоянии счетчик 9 сброшен, счетчик 10 и счетные триггеры 15 и 16 установлены в единичное состояние.

По первому тактовому сигналу от генератора 1 триггеры 15 и 16 и счетчик 10 устанавливаются в нулевое состояние, и через мультиплексор 12 по первому управляющему сигналу с дешифратора 11 к преобразователю 14 напряжения во временной интервал подключа- ЗВ ется первый из датчиков. На датчики в этот момент поступает напряжение питания от источника 5 напряжения через коммутатор 4, открытый сигналом управ-40 ления с прямого выхода триггера 15, счетчик 9 установлен в режим прямого счета управляющим сигналом на его . первом управляющем входе. Через элемент 6 задержки, служащий для исключения влияния переходных процессов в мультиплексоре 12 на результат измерения, запускается преобразователь 14 напряжения во временной интервал, с выхода которого подается разрешающий сигнал на элементы И 17 и 18. Схемы

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 19, на которую поступают сигналы с прямого выхода тригге-. ра 15 и с выхода второго триггера 16, формирует на своем выходе разрешаю55 щий сигнал на элемент И 18, разрешая тем самым поступление на вход счетчика 9 через элемент ИЛИ 8 частоты f с генератора 2 импульсов, поделенной

89

4 на 3 делителем 20 частоты следования импульсов.

Счетчик 9 заполняется за интервал времени, заданный преобразователем

14 напряжения во временной интервал, импульсами частоты f/3. Это будет результат первого измерения N,, выражение (9). Второй тактовый импульс с генератора 1 перебрасывает триггер 15 в единичное состояние, при этом коммутатор 4 закрывается, счетчик 9 переключается в режим обратного счета (второй управляющий вход), а элемент

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 19 формируют на своем вьмоде запрещающий сигнал и через элемент НЕ 3 теперь открыт элемент

И 17 для заполнения счетчика 9 импульсами частоты f (без деления на

3) при очередном измерении. В результате на счетчик 9 добавляется член

3N со знаком "минус", выражение (9).

Следующий (третий) тактовый импульс с генератора 1 импульсов перебрасывает триггер 15 в нулевое и триггер 16 в единичное состояние, при этом коммутатор 4 открывается, счетчик 9 устанавливается в режим прямого счета (первый управляющий вход), а элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 19 не меняет своего состояния, и третий замер вновь производится при открытом элементе И 17, т.е. счетчик 9 заполняется импульсами частоты f npu третьем замере и на него добавляется член ÇNэ со знаком "плюс", выражение (9) .

Следующий (четвертый) тактовый импульс с генератора 1 импульсов устанавливает триггеры.15 и 16 в единичные состояния, следовательно, закрывает коммутатор 4, изменяет выходной сигнал элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 19, устанавливает счетчик 9 в режим обратного счета (второй управляющий вход) . Во время заполнения счетчика 9 импульсами открывается элемент И 18 и залолняющая частота f/3, т.е. работает делитель 20 частоты.

На счетчик 9 добавляется член N„ со знаком "минус", выражение (9), и результат преобразований может быть считан со старших (m-2) разрядов счетчика 9 (m — общее количество его раз ядов) .

Тем самым выполнена операция делекеия полученной на счетчике 9 суммы. на 4, г.е. получают результат изме5 14! 86 рений по первому каналу согласно вы- . ражению (9).

Этот результат считывается на реI гистратор по синхросигналу, поступающему на управляющий вход устройства через элемент 7 задержки (с вы-! хода триггера 16 при п оступлении очередного тактового импульса с генеатора 1, при этом происходит пере- 10 ючение счетчика 10 и мультиплексор

12 подключает очередной датчик 13 на ! вход преобразователя 14 напряжения

5о временной интервал. Чтение результата в регистратор производится при этом за время, определяемое элементом 6 задержки, после чтения результата счетчик 9 сбрасывается и повто. ряется цикл из четырех измерений для очередного датчика, подключенного че- 20 рез мультиплексор 12. формулаизобретения

Устройство для ввода информации, 25 одержащее два генератора импульсов, сточник напряжения, группу датчиков, два счетчика, дешифратор, мультиплексор, преобразователь напряжения,коммутатор, два элемента задержки, эле- gp мент ИЛИ, элемент НЕ, выход первого ! генератора соединен через первый элемент задержки с управляющим входом преобразователя напряжения, выход элемента ИЛИ соединен со счетным входом первого счетчика, выходы которого являются информационными выходами устройства, выход второго элемента задержки является синхронизирующим

Выходом устройства, выходы второго 40 счетчика соединены с входами дешифратора, выходы которого соединены с

89 6 адресными входами мультиплексора, выход которого соединен с информационным входом преобразователя напряжения, выход источника напряжения со-, единен с информационным входом коммутатора, выход которого соединен с входами питания датчиков, выходы которых соединены с информационными входами мультиплексора, вход второго элемента задержки соединен со счетным входом второго счетчика, отличающееся тем, что, с целью повышения точности вводимой информации, в устройство введены два триггера, делитель частоты, два элемента И, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ,синхровход первого триггера соединен с выходом первого генератора, прямой выход первого триггера соединен с управляющим входом коммутатора, первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ и первым управляющим входом первого счетчика, инверсный выход первого триггера соединен с синхровходом второго триггера и вторым управляющим входом первого счетчика, выход второго триггера соединен со счетным входом второго счетчика и вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ, выход которого соединен с третьим входом второго элемента И и через элемента НŠ— с третьим входом первого элемента И, выход второго генератора соединен с вторым входом первого элемента И и через делитель частоты с вторым входом второго элемента И, выход преобразователя напряжения соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выходы которых соединены с первым и вторым входами элемента ИЛИ.

1418689

Составитель А. Трунов

Редактор О.Юрковеикая Техред А.Кравчук Корректор М.Пожо

Заказ 4 153/45

Тираж 704 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