Устройство для регистрации аналогового процесса

 

Изобретение относится к автоматике и контрольно-измерительной технике и1 может быть использовано для регистрации однократных аналоговых процессов, в особенности в системах измерения механических и акустических импульсных процессов. Целью изобретения является повышение точности устройства. Поставленная цель достигается введением шифратора 17, второго блока 18 мультиплексоров и четвертого регистра 4 сдвига . Входной знакопеременный сигнал преобразуется выпрямителем в униполяр- tom сигнал с вьщелением знака компаратором 15, что обеспечивает дополнительное расширение в два раза диапазона измерения. Использованием блока 11 сравнения совместно с шифратором 17, а также блока 18 мультиплексоров обеспечиваются адаптивное вьщеление и регистрация цифровых отсчетов АЦП 12 преобразуемого импульсного процесса в оптимальном диапазоне измерения. 3 ил. iP (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

171 А1 (19) (И) (51) 4 С 11 С 19/00, 27/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ. (21) 4020035/24-24 (22) 10.02.86 (46) 07. 10.88. Бюп. К -37 (72) Ю.П. Петров, В.А. Харитонов, В.М, Суслов и Л.С. Мокрушина (53) 681.327.66 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1018150, кл. G 11 С 19/00, 1983.

Ямный В.Е. Аналого-цифровь1е преобразователи напряжений в широком динамическом диапазоне. — Минск: Изд-во

ВГУ, 1980, с. 173, рис. 5.1б. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ АНАЛОГОВОГО ПРОЦЕССА (57) Изобретение относится к автоматике и контрольно-измерительной технике и может быть использовано для регистрации однократных аналоговых процессов, в особенности в системах измерения механических и акустических импульсных процессов. Целью изобретения является повышение точности устройства. Поставленная цель достигается введением шифратора 17, второго блока 18 мультиплексоров и четвертого регистра 4 сдвига. Входной знакопеременный сигнал преобразуется выпрямителем в униполярМый сигнал с вьделением знака компаратором 15, что обеспечивает дополнительное расширение в два раза диапазона измерения ° Использованием блока 11 сравнения совместно с шифратором 17, а также блока 18 мультиплексоров обеспечиваются адаптивное вьделение и регистрация цифровых от- д счетов АЦП 12 преобразуемого импульсного процесса в оптимальном диапазоне измерения. 3 ил. (1429171

Изобретение относится к автомати-! ке и контрольно-измерительной тех нике и может быть использовано для регистрации однократных аналоговых процессов, в особенности в системах измерения механических и акустических импульсных процессов °

Целью изобретения, является повышение точности устройства. 10

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройст-! ва; на фиг. 2 — схема шифратора; на фиг. 3 — схема второго блока мультиплексоров. 15

На фиг. 2 и 3 обозначены: РИ вЂ” разряды кодового слова информации; РД— разряды кода диапазона; РУ вЂ” разряды кода управления.

Устройство содержит регистры 1-4 2р сдвига, регистр 5, счетчик 6, RS-триггер 7, блок 8 задания эталонного кода, элемент ИЛИ 9, первый блок 10 мультиплексоров, блок 11 сравнения кодов, аналого-цифровой преобразователь 25 (АЦП) 12, выпрямитель 13, генератор

14 тактовых импульсов, компаратор 15, элемент И 16, шифратор 17 и второй блок 18 мультиплексоров.

ШиФратор 17 содержит элементы ИЛИ- Зр

НЕ 19-23 и элементы И-НЕ 24-27.

Второй блок 18 мультиплексоров содержит элементы И-НЕ 28-37.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии обнуляются регистры 1- 4 сдвига, регистр 5, счетчик 6 и RS-триггер 7. По внешнему управляющему импульсу, поступающему . на вход установки порога срабатывания 4, устройства, блок 8 задания кода вырабатывает сигнал, поступающий на входы элемента ИЛИ 9 и блока 10 мультиплексоров. По этому сигналу, прошедшему через элемент ИЛИ 9 на управ- 45 ляющии вход регистра 5, код уставки с выхода блбка 8 задания кода через блок 10 мультиплексоров поступает на вход регистра 5, записывается в него и поступает на входы В блока 11 сравнения. С этого момента в регистре 5 хранится начальный код порога сраба тывания устройства, а блок 10 мультиплексоров по окончании управляющего сигнала переключается на передачу сигналов с АЦП 12.

Входной знакопеременный сигнал, поступающий на вход устройства, преобразуется выгьрямителем 13 в униполярный сигнал и поступает на информационный вход десятиразрядного AltII 12 (в общем случае N-разрядного АЦП).

В такт с импульсами генератора 14 униполярный сигнал преобразуется АЦП

12 в последовательность цифровых отсчетов, поступающих одновременно в . первый регистр 1 сдвига, на N входов блока 10 мультиплексоров и íà N входов А блока 11 сравнения кодов. Синхронно с тактами генератора 14 цифровые отсчеты АЦП 12 продвигаются после" довательно через все ячейки первого регистра 1 сдвига, а цифровые отсчеты знака входной функции, сформированные компаратором 15 и соответствующие каждому цифровому отсчету AUII 12, продвигаются последовательно через все ячейки регистра 2 сдвига.. На выходах основных регистров 1 и 2 сдвига последовательности цифровых отсчетов АЦП

12 и знака входной функции появляются с задержкой во времени, определяемой временем прохождения одного отсчета через все ячейки регистров 1 и 2 сдвига.

Перезапись информации в регистры 3 и 4 сдвига зависит от численного значения кода уставки, записанного в регистр 5. Если численное значение кода уставки превышает значение кода, поступающего на входы A блока 11 срав-. нения, то он не срабатывает, и RSтриггер 7 находится в исходном состоянии, запрещающем прохождение импульсов от генератора 14 через элемент И 16 на управляющие входы счетчика 6 и регистров 3 и 4 сдвига, При этом перезапись в регистры 3 и 4 не происходит. Как только значение кода на входах А блока 11 сравнения превысит значение кода уставки на его входах В, блок 11 сравнения срабатывает, и по его сигналу RS-триггер

7 переключается в единичное состояние, разрешающее прохождение тактовых импульсов от генератора 14 через элемент И 16 на управляющие входы регистров 3 и 4 и счетчика 6. Одновременно в регистре 5 фиксируется новое значение уставки, представляющее собой значение кода АЦП 12 в момент срабатывания блока 11 сравнения.

Если вновь поступающие коды АЦП 12 меньше или равны новому значению уставки в регистре 5, то информация в регистрах 3 и 4 записывается и продвигается внутри их ячеек до момента:

3 !4291 переполнения счетчика 6 импульсами генератора 14.

Количество импульсов, переполняющих счетчик 6, соответствует числу отсчетов ЛЦП 12, которое необходимо

5 записать в регистр 3. Импульсом переполнения от счетчика 6 RS-триггер 7 вновь возвращается в исходное состояние, по которому останавливается запись в регистры 3 и 4. При этом в регистре 4 оказываются зафиксированными коды диапазона, в котором была осуществлена регистрация всей реализации входного сигнала. В регистре 3 при этом фиксируется участок входного процесса, соответствующий моменту срабатывания блока 11 сравнения, причем начало этого участка начинается раньше момента срабатывания блока

11 сравнения на время задержки информации в регистре 1, за счет чего обеспечивается запись "предыстории" импульсного сигнала °

Массив информации в регистре 3 ока-25 зывается зарегистрированным в оптимальном диапазоне, соответствующем максимальной амплитуде входного сигнала, т.е. в регистре 3 фиксируются коды с оптимальной разрядной группой состоящей из семи соседних значащих разрядов (в общем случае из S разрядов), выбранных блоком 18 мультиплексоров, Выбор оптимальной разрядной группы для случая четырех диапазонов осуществляется по управляющим сигналам на выходе шифратора 17 следующим образом. На входы шифратора 17 поступают три старших разряда кода с выхода регистра 5. В общем случае для К диапазонов, определяемых по формуле

K. = N — - Б + 1, где N — - количество разрядов АЦП;

S — количество разрядов, фиксируемых в регистре 3, на входы шифратора 17 поступают (К-1) старших разрядов кода. 50

Шифратор 17, исходя из местонахождения старшей логической единицы кода на его входе, вырабатывает соответствующий управляющий четырехразрядный позиционный код (в общем случае Кразрядный код), который:поступает на управляющие входы блока 18 мультиплексоров. Этот код может принимать значения 1000, 0100, 0010, 000 1, причем

7t

4 сигнал логической "1" является разрешающим, а сигнал логического 0" — запрещающим. Одновременно на других выходах шифратора 17 формируется двухразрядный код диапазона, поступающий на входы второго дополнительного регистра 4 сдвига.

В общем случае формируется М-разрядный код диапазона, связанный с числом К диапазонов зависимостью

К = 2

В зависимости от кода на управляющих входах блока 18 мультиплексоров он подключает на свои выходы разрядную группу, состоящую из семи соседних значащих разрядов, выбранных из десяти разрядов с выхода регистра 1 (в общем случае S соседних значащих разрядов из К разрядов).

Количество возможных разрядных групп, состоящих иэ S соседних значащих разрядов равно количеству диапазонов К, а состав разрядной группы задается управляющим кодом с выхода шифратора 17, в зависимости от ко.торого на выход старшего значащего разряда блока 18 мультиплексоров на время регистрации всей реализации входного сигнала подключается только один разряд из состава (1-К) разрядов, а на выходы последующих разрядов подключаются, соответственно, разряды с номерами, на единицу больше предыдущих, т.е. вес которых в два раза меньше веса предыдущих разрядов.

Устройство работает таким образом при однократном срабатывании блока 11 сравнения, что является частным

-случаем. Типичным случаем является многократное срабатывание блока 11 сравнения, например, при возрастании переднего. фронта импульса, многократных импульсных сигналах и т.д.

При многократном срабатывании блока 11 сравнения, в том числе и в процессе записи в регистры 3 и 4, происходят, соответственно, подтверждение

I разрешающего состояния RS-триггера

7 и одновременно каждый раз сброс счетчика 6 в исходное состояние независимо от результата счета. Одновременно происходят изменение кода уставки в регистре 5 и в соответствии с этим, при условии изменения местоположения старшей логической "1", изменение кода диапазона и изменение состава разрядной группы на выходе блока 18 мультиплексоров.

1429171

Последнее срабатывание блока 11 сравнения означает, что входной сигнал достиг своего максимального значения и относительно этого момента будет зарегистрирован участок входного процесса в оптимальном диапазоне измерения. Все предыдущие участки, записанные при предыдущих срабатыва" ниях блока 11 сравнения в регистры 3 и 4, при последующих его срабатываниях заменяются на новые. Так как счетчик 6 каждый раз при срабатывании блока 11 сравнения сбрасывается в ис.ходное состояние, то он затем начи; кает вновь подсчет импульсов, посту пающих на управляющие входы регистров 3 и 4 до переполнения счетчика 6.

При этом цифровые отсчеты разрядной группы, зарегистрированные регистром 3 вместе со значением знака функ, ции, и код диапазона, зарегистрированный регистром 4, всегда однознач1 но связаны с моментом последнего срабатывания блока 11 сравнения кодов, т.е. с моментом достижения входным сигналом свое=.о максимального значения.

По окончании регистрации может быть осуществлен вывод информации с устройства путем подачи на его тактирующий вход импульсов. Частота тактовых импульсов определяется режимом работы внешнего воспринимающего информацию устройства.

При этом на выход устройства поступают информация в виде семиразрядного кода зарегистрированного параметра (в общем случае S-разрядного кода) и дополнительного знакового разряда, который может быть использован как старший разряд кода параметра, а также служебная информация в виде двухразрядного кода диапазона (в общем случае М-разрядного кода).

Формула изобретения

Устройство для регистрации аналогового процесса, содержащее аналогоцифровой преобразователь, стробирующий вход которого соединен с первым выходом генератора тактовых импульсов, второй выход которого соединен с входом управления сдвигом первого регистра сдвига и первым входом элемента И, второй вход которого соединен с прямым выходом RS-триггера, R-вход которого соединен с выходом счетчика, S-вход — с выходом блока сравнения кодов и входом сброса в нулевое состояние счетчика, тактирующий

5 вход которого соединен с выходом элемента И и первым входом управления сдвигом второго регистра сдвига, выходы которого являются информационными выходами устройства, вход ана10 лого-цифрового преобразователя соединен с выходом выпрямителя, вход которого соединен с входом компаратора и является входом устройства, выход компаратора соединен с входом третье1Б го регистра сдвига, вход управления сдвигом которого подключен к второму выходу генератора тактовых импульсов, выход третьего регистра сдвига подключен к первому входу второго регист2р ра сдвига, блок задания эталонного кода, вход которого является входом установки порога срабатывания устройства, выходы блока задания эталонного кода соединены с соответствующими

25, вторыми входами первого блока мультиплексоров, первые входы которого подключены к соответствующим выходам ана.лого-цифрового преобразователя, входу первого регистра сдвига и первой

30 группе входов блока сравнения кодов, вторая группа входов которого подключена к соответствующим выходам регистра, входы которого подключены к.соответствующим выходам первого блока мультиплексоров, управляющий вход которого подключен к стробирующему выходу блока задания эталонного кода и первому входу элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом бло10 ка сравнения кодов, а выход — со стробирующим входом регистра, второй вход управления сдвигом второго регистра сдвига является тактирующим входом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, 45 что, с целью повышения точности устройства, в него введены шифратор, второй блок мультиплексоров и четвертый регистр сдвига, выходы которого являются выходами кода диапазона устройства, первый и второй входы управления сдвигом четвертого регистра сдвига подключены соответственно к первому и второму входам управления сдвигом второго регистра сдвига, а

55 входы — к соответствующей первой группе выходов шифратора, вторая группа выходов которого подключена к соответствующим входам управления второго блока мультиплексоров, выходы

1429171 ми первого регистра сдвига, входы шифратора подключены к соответствующим выходам старших разрядов регистра.

2К

7аб ица и ГпИннПСпш

Фиг. 2 которого соединены с соответствующими входами второго регистра сдвига, а входы — с соответствующими выхода1РД

IЮ

1РД м — любое

cocmopHue

1429171

Входы дь!

2Р

7РИ

Фиг. 5

Составитель Н. Дикарев

Техред Л.Сердюкова

Редактор О. Юрковецкая

Корректор И. Муска

Заказ 5132/48

Подписное

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

4М

kg

ГРУ

ЗРИ

4B

10 И

1К

2К ,ЯЩ

4®

Тираж 590

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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