Устройство для ввода информации

 

Изобретение относится к вычислительной и информационно-измерительной технике и может быть использовано в автоматизированных системах сбора и обработки информации. Цель изобретения - упрощение устройства за счет сокращения количества линий связи. Устройство ввода токовых сигналов содержит аналого-цифровой преобразователь 1 и блок 2 управления, цифроаналоговый преобразователь 3, токоразностный усилитель 4, ограничительный элемент 5 в виде резистора, линию 6 связи и блоки 7 обмена информацией, солержащие дискриминатор 8 напряжение, аналоговый ключ 9 и первый и второй источники 10, 11 опорных напряжений. Токоразностный усилитель содержит первый 14 и второй 15 развязывающие элементы в виде резисторов, дифференциальный усилитель 16 и элемент 17 обратной связи в виде транзистора. Введение цифроаналогового преобразователя 3, токоразностного усилителя 4, ограничительного элемента 5 в виде резистора, линии 6 связи и блоков 7 обмена информацией позволяет по одной двухпроводной линии связи подключать к ЭВМ датчики с токовым выходным сигналом. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51)5 0 06 Р 3/05

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ (21) 4424391/24-24 (22) 09.02.88 (46) 15.03,90,Бюл, И - 10 (71) Азербайджанское научно-производственное объединение "Нефтегазавтомат" (72 ) Э, М, Бромберг и Э. А, Багиров (53) 681.327.11 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

К 1173405, кл. G 06 F 3/05, 1985, Авторское свидетельство СССР

9 1191905, кл, G 06 F 3/05, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА ИНФОРМАЦИИ (57) Изобретение относится к вычислительной и информационно-измерительной технике и может быть использовано в автоматизированных системах сбора и обработки информации, Цель изобретения — упрощение устройства за счет сокращения количества линий связи. Устройство ввода токовых сиг-налов содержит аналого-цифровой пре„„Я0„„1550506 А 1

2 обраэователь 1 и блок 2 управления, цифроаналоговый преобразователь 3 токоразностный усилитель 4, ограничительный элемент 5 в виде резистора, линию 6 связи и блоки 7 обмена . информацией, содержащие дискриминатор 8 напряжения, аналоговый ключ 9 и первый и второй источники 10,11 опорных напряжений, Токоразностный усилитель содержит первый 14 и второй 15 раэвяэывающие элементы в виде резисторов, дифференциальный усилитель 16 и элемент 17 обратной связи в виде транзистора, Введение цифроаналогового преобразователя 3, токоразностного усилителя 4, ограничительного элемента 5 в виде резистора, линии б связи и блоков 7 обмена информацией позволяет по одной двухпроводной линии связи подключать к ЭВМ датчики с токовым выходным сигналом, 1 э,п.ф-лы, 4 ил.

1550506

Изобретение относится к вычислительной и информационно-измерительйой технике и может быть использовано

В автоматизированных системах сбора и обработки информации, Цель изобретения — упрощение устфойства за счет сокращения количест а линий связи.

На фиг,! приведена схема устройства; на фиг,2 — схема блока управления; на фиг,3 — временные диаграммы сигналов на выходах блоков устройства; на фиг,4 — изменение напряжеЙия на линии связи.

Устройство содержит аналого-цифовой преобразователь 1, блок 2 управения, цифроаналоговый преобразователь 3, токоразностный усилитель 4, ограничительный элемент 5 в виде резистора, линию 6 связи и блоки 7 обмена информацией, содержащие дискриминатор 8 напряжения, .аналоговый ключ 9, первый и второй источники !

О и 11 опорных напряжений, входы 12 и выходы 13 устройства.

Токоразностный усилитель 4 содержит первый 14 и второй 15 развязывающие элементы в виде резисторов, дифференциальный усилитель 16 и элемент 17 обратной связи в виде транзистора.

Устройство работает следующим образом;

По команде "Выбор объекта" на адресных выходах блока 2 управления появляется код нужного объекта, который цифроаналоговым преобразова1 елем 3 преобразуется в эквивалентное напряжение и поступает на второй 40 вход токоразностного усилителя 4, Величина резисторов 14 и 15 выбираЕтся равной и составляет единицы Ом, Поэтому напряжение на входах дифферен-циального усилителя 16 на линии 6 45 связи и на выходах блоков 7 обмена

Информацией также равны напряжению

На выходе цифроаналогового преобразователя 3, дискриминаторы 8 напряжения представляют собой двухпороговые компараторы, которые сравнивают напряжение на линии 6 связи с напряжеНиями источников 10 и 11 опорного напряжения и выдают сигнал на выход при условии U„- с U „, !1,„, где U напряжение на первом входе дискриминатора 8 напряжения, а U и U,„ напряжения источников 10 и 11 опорного напряжения, которые определяют зону дискриминации, Дискриминаторы 8 напряжения наиболее просто реализуются на одном корпусе микросхем

K52l CAl,K554 СА1 или КМ597 САЗ,Так как напряжения источников 10 и 11 опорного напряжения выбираются так, чтобы эоны дискриминации отдельных блоков 7 обмена информацией не перекрывали друг друга, то при каждом значении напряжения на выходе цифроаналогового преобразователя 3 включается только один аналоговый ключ 9, ключ 9 того блока 7 обмена информацией, в зону дискриминации которого попало напряжение цифроаналогового преобразователя 3, Таким образом, блок 2 управления, задавая на группе выходов код нужного объекта, подключает этот объект к линии 6 связи.

После этого по линии 6 связи проходит токовый сигнал выбранного объекта и поступает на первый вход токоразностного усилителя 4, на выходе которого появляется (отражается) ток такой же величины, который создает на резисторе 5 падение напряжения, пропорциональное току подключенного объекта, По сигналу "Запуск", поступающему с блока 2 управления на аналогоцифровой преобразователь 1, напряжение на резисторе 5 преобразуется в цифровой код, По окончании цикла преобразования аналого-цифровой преобразователь 1 выдает на блок 2 управления сигнал "Конец измерения", а результат измерения выводится на выход

13 устройства„ После этого блок 2 управления формирует новый адрес объекта и цикл повторяется.

Блок 2 управления выполнен на микросхемах серии К561 и содержит генератор 18 импульсов, первый 19, и второй 20 счетчики, триггер 21, элемент И 22, элемент ИЛИ 23 и элемент

НЕ 24, времязадающую цепочку в виде резистора 25 и конденсатора 26 и вход 27 источника питания, Блок 2 управления работает следующим образом.

В момент включения источника питания конденсатор 26 начинает заряжаться через резистор 25 и, пока напряжение на конденсаторе 26 меньше порогового, на выходе элемента НЕ 24 формируется импульс начальной установки и счетчики 19 и 20 и через элемент

ИЛИ 23 триггер 21 устанавливаются в нулевое состояние. Когда напряжение

0506 6

5 !

О !

5 155 на конденсаторе 26 превысит пороговый . уровень, на выходе элемента НЕ 24 установится "0" и счетчики 19 и 20 и триггер 21 готовы принять входную информацию, По ле этого первый импульс генератора 18 переводит счетчик 19 в состояние "1" и на одноименном выходе появляется импульс, который устанавливает триггер 2! в единичное состояние, снимая запрет счета для счетчика 20. Второй импульс генератора 18 переводит счетчик 19 в состояние "2" и на одноименном выходе появляется импульс, который переводит счетчик 20 в состояние 0000 0001, которое является кодом первого объекта и поступает. на цифроаналоговый преобразователь 3. При поступлении шестого импульса с генератора 18 на шестом выходе счетчика 19 формируется сигнал "Запуск", поступающий на аналого-цифровой преобразователь 1 °

В интервале между вторым и шестым импульсами заканчиваются переходные процессы в цифроаналоговом преобразователе 3, линии 6 связи и блоках 7 обмена информацией, При переходе счетчика 19 в состояние "7" с выхода элемента И 22 поступает -запрет счета на счетчик 19 и он остается в этом состоянии до тех пор, пока с выхода аналого-цифрового преобразователя 1 не поступит сигнал "Конец иэ» мерения", который попадает на вход элемента ИЛИ 23, Сигнал с его выхода переводит триггер 21 в нулевое состояние, снимая запрет счета с счетчика 19. Далее при установке счетчика 19 в состояние ."1" триггер 2!.устанавливается в единичное состояние и следующим импульсом на выходе счетчика 20 устанавливается код второго объекта 0000 0010. Далее циклы повторяются и производится периодический опрос токовых датчиков, /

Благодаря обратной связи дифференциальный усилитель 16 поддерживает одинаковыми падения напряжения на резисторах 14 и )5, поэтому равны и токи, проходящие через них, Так как ток, проходящий через резистор 15, равен току, поступающему с выбранного объекта (входным током дифференциального усипителя 16 порядка единиц нА можно пренебречь) ° то ток, проходящий через резистор 14, а значит, и токи эмиттера и коллектора транзистора 17 с высокой степенью-точности повторяют ток объекта. В качестве транзистора в данном токовом зеркале можно использовать составные. транзисторы и так называемые супер-бета-транзисторы, у которых коэффициент усиления по току превышает 5000, Временные диаграммы сигналов на выходах блоков устройства приведены на фиг.3, На графике а показано напряжение на выходе цифроаналогового пр ео бр аэ ователя 3 в з ависи мо сти от входного кода, который является адресом выбираемого объекта. Причем на старший разряд цифроаналогового преобразователя 3 постоянно подается

"!", что создает на его выходе напряжение смещения, равное половине его опорного напряжения, которое необходимо для нормальной работы выходных цепей токовых датчиков, Для наглядности на графиках изображен случай, когда цифроаналоговый преобразователь

3 содержит три разряда и его опорное напряжение равно 8В, т,е. цена единицы младшего разряда равна 1В. Принято также, что напряжения дискриминации для объектов д, с, d и е соответственно равны 3,8 и 4 2; 4,8 и 5,2; 5,8 и 6,2; 6,8 и 7,2В. На графиках Ь, с, d и е изображены формы сигналов тока на входах 12 соответствующих датчиков. На графике f изображено напряжение на линии 6 связи, а на графике g изображено напряжение на резисторе 5, создаваемое выходным током блока 4. На фиг.4 в более крупном масштабе изображен график f, В момент 1р на вход цифроаналого вого преобразователя 3 поступает код, 100 объекта b, на его выходе формируется напряжение равное 4,0В, которое через резистор !5 (единицы Ом) передается на линию 6 связи и входы дискриминаторов 8 напряжения (с входными сопротивлениями порядка единиц MOM) поэтому напряжение на входах дискриминаторов 8 равно 4,0В, Иэ всех дискриминаторов 8 включается только дискриминатор объекта b, который настроен на уровни дискриминации, равные,.

3,8 и 4,2В, и подключает выход данного объекта к линии 6 связи. При этом в линии 6 связи протекает ток датчика Ь, который повторяется на выходе токоразностного усилителя 4 ° причем напряжение на линии 6 связи почти ие отличается от 4,0В, так как падение напряжения, создаваемое

1550506 стандартными токовыми сигналами 0-5, 0-20 и 4-20 мА на сопротивлении линии

6 связи и резисторе 15 (в сумме не бо;ггее 10-20 Ом), не превышает 40 мВ.

Поэтому протекающий по линии 6 свяЭи токовый сигнал не оказывает влияния на работу дискриминаторов, так фак напряжение Hà его входе всегда фстается в пределах 3,8 и 4,2 В, Та=. им образом, в интервале t — 1„ напяжение на резисторе 4 пропорциональо токовому сигналу датчика Ь, кото1 ое преобразуется аналогоцифровым еобраэователем 1 в цифровой эквиалент. После окончания цикла преобазования сигнала объекта Ь блоком управления в момент 1, формируетфя код 101 объекта с и на выходе цифоаналогового. преобразователя 3 оявляется напряжение 5,0В. При этом тключается дискриминатор 8 объекта и включается дискриминатор 8 объекта с и все процессы повторяются, Анаогично осуществляется опрос и абра- 25 отка сигналов. объектов d. и е.

Технико-экономическая эффективность от применения устройства закЛючается в существенном сокращении ю иний связи, 30 ормулаизобретения

1; Устройство для ввода информации, содержащее аналого-цифровой пре 1бразователь и блок управления, вход

Которого соединен с выходом конца измерения аналого-цифрового преобразователя, вход запуска которого соединен с выходом блока управления, О т л и ч а ю щ е е с я тем, что, d. целью упрощения устройства за

Счет сокращения количества линий связи, в него введены цифроаналоговый преобразователь, токоразностный уси- 45 г1итель, ограничительный элемент и блоки обмена информацией, каждый из ,которых содержит дискриминатор напряжения, аналоговый ключ, первый и второй источники опорных напряжения, вы" ходы которых - соединены соответственно с вторым и третьим входами дискри" минатора напряжения, выход которого соединен с управляющим входом аналогового ключа, информационный вход которого является информационным входом устройства, информационный выход аналогового ключа соединен с первым входом дискриминатора напряжения и с первым информационным входом токоразностного усилителя, второй информационный вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, входы которого соединены с группой выходов блока управления, выход токоразностного усилителя соединен с информационным входом аналогоцифрового преобразователя и с первым выводом ограничительного элемента, второй вывод которого соединен с шиной нулевого потенциала, информа" ционные выходы аналого-цифрового преобразователя являются информационными выходами устройства, 2, Устройство Ьо п,l о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что токораэностный усилитель содержит первый и второй развязывающие элементы, дифференциальный усилитель и элемент обратной связи в виде транзистора, коллектор которого является выходом токоразностного усилителя, база соединена с выходом дифференциального усилителя, инвертирующий вход которого соединен с эмиттером транзистора и с первым выводом первого развязывающего элемента, второй вывод которого является вторым информационным входом токоразностного усилителя, неинвертирующий вход дифференциального усилителя соединен, с первым выводом второго раэвяэывающего элемента и является первым информационным входом токоразйостного усилителя, второй вывод второго развязывающего элемента соединен с вторым выводом первого развязывающего элемента, l

I

|гт ! ! !

1550506

1550506

Составитель С.Кулиш

Редактор Л,Пчолинская Техред М.Дидык Корректор A.0áðó÷àð

Тираж 568

Подписное

Заказ 273

SiHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101