Информационно-измерительная система

 

Информационно-измерительная система относится к измерительной технике, Цель изобретения - расширение области применения за счет повышения помехоустойчивости и точности измерений. Для этого информационно-измерительная система содержит генератор импульсов, счетчик , дешифратор, делитель частоты, преобразователь напряжения, блок гальванической развязки, блок питания, пять аналого-цифровых преобразователей, два нормирующих усилителя, таймер, четыре регистра, электронно-вычислительную машину , элемент И, формирователь импульса и пять усилителей с гальваническим разделением . . . .

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

l

6Д I, 1: ,\

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4907228/24 (22) 31.01.91 . (46) 07.04;93. Бюл. N 13 (71) Институт электросварки им. Е,О.Патона (72) B,Û.Ëóêàø, Е.А.Веклич, Л,Н.Копылов и

В.А. Ковтуненко (56) Авторское свидетельство СССР

N 809187, кл, G 06 F 15/00, 1980, Авторское свидетельство СССР

М 760105, кл. G 06 F 15/00, 1978. (54) ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА

Предлагаемое изобретение относится к структурным схемам информационно-измерительных системах автоматизации научного эксперимента, например, для исследования электрических и временных параметров процесса сварки пульсирующей дугой.

Целью изобретения является расширение области применения за счет повышения помехоустойчивости и точности измерений.

Сущность изобретения поясняется функциональной схемой информационно-измерительной системы, изображенной на фиг.

1; схемой алгоритма работы системы, изображенной на фиг, 2; схемой алгоритма накопления данных в оперативном запоминающем устройстве системы, изображенной на фиг. 3; временной диаграммой, поясняющей работу системы, на фиг. 4; осциллограммами, поясняющими работу

Я2 18074у7 А) (st)s G 06 F 15/20, 6 06 J 1/00

Жила, : =;-."-.,«@ффМ

1 (57) Информационно-измерительная система относится к измерительной технике, Цель изобретения — расширение области применения за счет повышения помехоустойчивости и точности измерений. Для этого информационно-измерител ьная система содержит генератор импульсов, счетчик, дешифратор, делитель частоты, преобразователь напряжения, блок гальванической развязки, блок питания, пять аналого-цифровых преобразователей, два нормирующих усилителя, таймер, четыре регистра, электронно-вычислительную машину, элемент И, формирователь импульса и пять усилителей с гальваническим разделением . 8.ил. системы в режиме осциллографирования, на фиг. 5 и 6; таблицей статических параметров, поясняющей работу системы в режиме статобработки, на фиг. 7; гистограммами, поясняющими работу в режиме гистограмм, на фиг. 8, Информационно-измерительная система содержит электронно-вычислительную машину 1, информационный выход которой подключен к первому информационному входу таймера 2, выполненного на элементе

КР580ВИ53, и информационному входу дешифратора 3. Управляющий выход электронной вычислительной машины 1 соединен с первым управляющим входом таймера 2 и управляющим входом дешифратора 3. Первый выход дешифратора 3 соединен с вторым управляющим входом таймера

2, синхронизирующий вход которого подключен к выходу счетчика 4 и входу делителя

1807497

5частоты. Выход делителя 5частоты соеди- соединен с вторым выходом дешифратора нен с входом преобразователя 6 напряже- 3, третий выход которого подключен к вхония, выход которого через блок 7 дам считывания третьего и четвертого регигальванической развязки подключен к входу стров 28 и 29. Информационные выходы блока 8 питания. Делитель частоты 5, преоб- 5 третьего и четвертого регистров 28 и 29 соаэователь 6 напряжения, блок 7 гальвани- единены, соответственно, с информационраэоват ческой развязки и блок 8 питания ными выходами первого и второ го представляют собой вторичный источникпи- регистров 12 и 13 и подключены к второму тания (см. "Микропроцессорные средства и информационному входу таймера 2 и инсистемы", N - 4. 1987, М„стр. 71, рис. 3). "0 формационному входу электронной вычис. Выход генератора 9 импульсов соеди- лительной машины 1. Входы нен со счетным входом счетчика 4. Инфор- третьего-пятого нормирующих усилителей мационные выходы первого и второго 21 — 23являются,соответственно, третьимианалого-цифровых преобразователей 10 и пятыми входами системы, 11 подключены, соответственно, к информа- 15 Схема алгоритма работы системы предционным входам первого и второго регист- ставлена на фиг. 2. ров 12 и 13. Входы первого и второго Цифрами обозначены следующие блонормирующих усилителей 14 и 15 являются, ки: 31 — начало работы информационно-изсоответственно, первыми и вторыми входа- мерительной системы; 32 — вывод на экран ми системы. Информационные входы усили- 20 видеомонитора электронно-вычислительтелей 16 — 20 с гальваническим разделением ной машины 1 списка параметров экспериподключены, соответственно, к выводам мента; 33 — ввод оператором с помощью первого-пятого нормирующих усилителей клавиатуры электронно-вычислительной

14, 15, 21 — 23, а информационные выходы — машины 1 списка параметров эксперимен- . к сигнальным входам, соответственно, пер- 25 та; 34 — накопление данных эксперимента в вого-пятого аналого-цифровых преобразо- оперативном запоминающем устройстве вателей 10, 11, 24 — 26. Нормирующие электронно-вычислительноймашины 1;35— усилители 14, 15 и 21 — 23 выполнены.по схе- вывод на экран видеомонитора ЭВМ 1 спи ме дифференциальных усилителей (см. ска режимов работы информационно-измеB,С,Гутников "Интегральная электроника в 30 рительной системы; 36 — выбор оператором измерительных устройствах", Ленинград, режима работы информационно-измери"Знергоатомиздат"., 1988, стр. 29, рис. тельной системы;37 — вводоператором ре1.10а). Аналого-цифровые преобразователи жима осциллографирования; 38 — ввод

10, 11 и 24 — 26 выполнены на элементах оператором режима статобработки базовоК1113ПВ1А. Входы синхронизации аналого- 35 го процесса; 39 — ввод оператором режима цифровых преобразователей 10, 11, 24 — 26 статобработки импульсного процесса; 40— подключены к выходу таймера 2, а выходы ввод оператором режима гистограмм базоготовности — к первому — пятому входам, со- вого процесса; 41 — ввод оператором режиответственно, элемента И. Информацион- ма гистограмм импульсного процесса; 42— ный выход третьего аналого-цифрового 40 ввод оператором режима "конец работы"; преобразователя 24 подключен к первому 43 — обработкаданныхэксперимента — преинформационному входу третьего регистра образование кодов, масштабирование, вы28, второй информационный вход которого вод на экран видеомонитора ЭВМ 1 сжатых соединен с информационным выходом чет- осциллограмм; 44 — обработка данных эксвертого аналого-цифрового преобразовате- 45 перимента — преобразование кодов, масшля 25 и первым информационным входом . табирование. вывод на экран четвертого регистра 29, Второй информаци- видеомонитора ЭВМ 1 растянутых осциллоонный вход четвертого регистра 29 подклю- грамм; 45 — расчет статистических параметчен к информационному выходу пятого ров данных базового процесса. аналого-цифрового преобразователя 26, а 50 формированиеивыводнаэкран видеомонитретий информационный вход — к выходу тора ЭВМ 1 таблицы с результатами расчеэлемента И 27 и входу формирователя 30 тов;46 — расчетстатистических параметров импульса, выход которого подключен к уп- данных импульсного процесса, формироваравляющим входам первого- четвертого ре- ние и вывод на экран видеомонитора ЗВМ гистров 12, 13, 28, 29. Формирователь 30 55 1 таблицы с результатами расчетов; 47— импульсов выполнен на элементе K155Al формирование и вывод на экран видеомониРегистры 12, 13, 28, 29 выполнены на эле- тора ЭВМ 1 гистограмм базового процесса; ментах К589ИР !2, Вход считывания перво- 48 — формирование и вывод на экран видего tn второго регистров 12 и 13 подключен к омонитора ЭВМ1 импульсного процесса;49 входу установки четвертого регистра 29 и

1807497 — конец работы информационно-измерительной системы.

Схема алгоритма накопления данных эксперимента в оперативном запоминающем устройстве ЭВМ 1 представлена на 5 фиг. 3, где 50 — начало работы накопления данных эксперимента в оперативном запоминающем устройстве Э ВМ 1; 51 — установка начального адреса оперативного запоминающего устройства ЭВМ 1, с кото- 10 рого будет заноситься массив данных экспериментов; 52 — установка размера массива данных эксперимента; 53 — пересылка в таймер 2 управляющего слова; 54— пересылка в таймер 2 первого байта коэф- 15 фициента деления; 55 — формирование программной задержки длительностью 1 мкс

56 — пересылка в таймер 2 второго байта коэффициента деления; 57 — чтение канала скоростей сварки, подачи проволоки и коле- 20 бания сварочной головки; 58 — директива, содержащая передачу управления при отсутствии готовности канала скоростей сварки, подачи проволîKè .и колебания . сварочной головки; 59 — пересылка данных 25 канала скорости сварки в оперативное запоминающее устройство ЭВМ 1; 60 — пересылка данных скорости подачи проволоки в оперативное запоминающее устройство

ЭВМ 1; 61 — пересылка данных скорости 30 колебания сварочной головки в оператив-. ное запоминающее устройство ЭВМ 1: 62— чтение канала тока и напряжения сварки; 63 — пересылка данных канала тока сварки в оперативное запоминающее устройство 35

ЭВМ 1; 64 — пересылка данных канала напряжения сварки в оперативное запоминающее устройство ЭВМ 1; 65 — директива, содержащая передачу управления до заполнения массива данных эксперимента; 66 — 40 конец накопления данных эксперимента в оперативном запоминающем устройстве ЭВМ 1..

Работа информационно-измерительной системы начинается с процедуры на- 45 чальной загрузки в ЭВМ 1 резидентной части операционной системы, например, MS — DOS. Затем, оператором производится загрузка рабочей программы информационно-измерительной системы с гибких магнит- 50 ных дисков (см. фиг. 2, блок 31). Рабочая программа информационной-измерительной системы состоит из трех частей: — выбор параметров эксперимента; — измерение параметров эксперимента; 55 — обработка результатов эксперимента.

После загрузки рабочей программы на экране видеомонитора ЭВМ 1 выводится список параметров эксперимента (см, фиг.

2, блок 32), и оператор задает следующие параметры эксперимента (см. фиг, 2, блок

33): — процесс. сварки (импульсный или импульсно-модулированный); — частота выборок; — время эксперимента; — максимальная амплитуда измеряемого напряжения и тока сварки.

После этого, информационно-измерительная система переходит в автоматический режим и ЭВМ 1 приступает к накоплению массива данных (см. фиг, 3, блок 50). Рабочая программа устанавливает начальный адрес массива данных (фиг. 3, блок 51), куда будет заноситься массив измеряемой информации, устанавливает размер массива (фиг. 3, блок 52) и переходит к программированию таймера 2, 3ВМ 1 на шине адреса устанавливает адрес регистра управляющего слова, на шине управления сигнал записи и на шине данных — код уп-. равляющего слова (фиг. 3, блок 53).

Причем, код управляющего слова определяет работу таймера 2 в режиме программируемого делителя частоты. Адрес регистра управляющего слова поступает на дешифратор 3, где его разряды, кроме младших, при наличии нэ управляющих входах сигнала записи, дешифруются.и формируют на первом выходе сигнал. Этот сигнал поступает на второй управляющий вход таймера 2, на адресные входы которого поступают два младших разряда адреса регистра управляющего слова. На первый управляющий вход таймера 2 поступает сигнал записи, который и производит запись кода управляющего слова. Затем, ЭВМ 1 снимает сигналы на шинах адреса, данных и управления, и приступает к программированию коэффициента деления таймера 2, согласно выше указанной частоте выборок. ЭВМ 1 устанавливает на шине адреса адрес счетчика, на шине управления — сигнал записи и на шине данных — код первого байта коэффициента деления (см. фиг. 3, блок 54), Код адреса счетчика поступает на адресные входы дешифратора 3, на управляющий вход которого поступает сигнал записи, где его разряди дешифруются и формируют на перsoM выходе сигнал. Этот сигнал поступает на второй управляющий вход таймера 2, на адресные входы которого поступают два младших разряда адреса счетчика. На первый управляющий вход таймера 2 поступает сигнал записи, который производит запись первого байта коэффициента деления. 3атем, ЭВМ 1 снимает сигнал на шинах адреса, управления и данных, формирует программную задержку в 1 мкс (см. фиг.

3, блок 55) и приступает к записи в таймер 2

1807497

45

55 кода второго байга коэффициента деления (см, фиг. 3, блок 56). Запись второго бай1та производится аналоги гно записи первого байта, после чего таймер 2 запрограммирован на определенный коэффициент деления в режиме программируемого делителя частоты.

Генератор 9 импульсов вырабатывает импульсы (см. фиг. 4в), которые поступают на счетчик 4. В результате деления частоты (см. фиг. 4, б, в) счетчиком 4 на его выходе формируются импульсы не более 500 кГц (см. фиг. 4, г), которые поступают через делитель 5 частоты, преобразователь G напряжения, блок 7 гальванической развязки на вход блока 8 питания. Все эти блоки представляют собой вторичный источник питания .преобразовательного типа

"модулятор-демодулятор", предназначенный для питания нормирующих усилителей

14, 15, 21 — 23 и входной части усилителей

16-20 с гальваническим разделением. Импульсы с выхода счетчика 4 поступают также на синхровход таймера 2. Таймер 2 делит входную частоту с выше заданным коэффициентом деления и формирует на выходе импульсы длительностью, равной периоду входной частоты (см. фиг, 4, д), На вход системы поступа от сигналы, отобража1ощие физический процесс эксперимента. Эти сигналы поступают на нормирующие усилители 14, 15, 21 — 23, где они приводятся до Одного уровня, Сигналы с выходов нормирующих усилителей 14, 15, 21 — 23 поступают на входы cooTDeTGTBó1oщих усилителей 16-20 с гальваническим разделением, С выходов усилителей 16 — 20 с гальваническим разделением сигналы, гальванически изолированные от цепей

ЭВМ ", поступают на сигнальные входы соответствующих аналого-цифровых преобразователей 10, 11, 24-26. Одновременно с окончанием импульса на синхрониэирующих входах аналого-цифровых преобразователей 10, 11, 24 — 26 начинается аналого-цифровое преобразова « е входных аналоговых сигналов, после окончания которых на выходах готовности аналогоцифровых преобразователей 10, 11, 24 — 26 появля1отся сигналы низкого уровня (см, фиг. 4, е, ж. з, и, к). Эти сигналы поступают на входы элемента И 27, совпадение которых формирует на выходе сигнал высокого уровня (см. фиг, 4, л), Передний фронт этого сигнала поступает на третий информационный вход регистра 29 и на формирователь

30 импульсов, С выхода формирователя 30 импульса импульс длительностью 1 мкс (см. фиг, 4, м) записывает коды аналого-цифровых преобразователей !0. l1, 24-26 о соот5

30 с1 5 ветству1ощие регистры 12, 13, 28, 29. а также записывает сигнал готовности поступившего с элемента И 27. Таким образом, на информационном входе ЭВМ 1 формируются данные и готовность канала измерения, После программирования таймера 2 ЭВМ

1 переходит к чтению канала измерения скоростей сварки, подачи проволоки и колебания сварочной головки (см. фиг. 3, блок 57).

Для этого. ЭВМ 1 на шине адреса устанавливает адрес канала измерения скорости сварки, подачи проволоки и колебания сварочной головки, на шине управления — сигнал чтения. Код адреса канала измерения скорости сварки, подачи проволоки и колебания сварочной головки поступает на информационные входы дешифратора 3, на управляющие входы которого поступает сигнал чтения, где он дешифруется и вырабатывает сигнал на его третьем выходе (см. фиг. 4, н). Этот сигнал поступает на входы считывания регистров 28 и 29 и переводит их из высокоимпедансного состояния. На информационных выходах регистров 28 и 29 появляется код и поступает на шину данных

ЭВМ 1. ЭВМ 1 снимает сигналы с шин адреса и управления и проверяет разряд готовности этого кода (см, фиг, 3, блок 58) и при отсутствии его повторяет считывание этог0 кода до тех пор, пока сигнал готовности будет установлен, После этого ЭВМ 1 пересылает данные измерения канала скорости сварки, скорости подачи проволоки и скорости колебания сварочной головки в соответству1ощие ячейки оперативного запоминающего устройства (см. фиг, 3, блоки 59, 60, 61) и приступает к считыванию канала тока и напряжения сварки (см. фиг, 3, блок 62). При этом ЭВМ 1 на шине адреса устанавливает адрес канала измерения тока и направления сварки, и на шине управления сигнал чтения. Код адреса дешифруется дешифратором 3 и вырабатывает сигнал на его втором выходе(см. фиг. 4, о). Этот сигнал поступает на входы считывания регистров

12 и 13 l1 переводит их из высокоимпедансного состояния. На информационных 8blxoдах регистров 12 и 13 появляется код и поступает на шину данных ЭВМ 1. Одновременно с этим сбрасысается разряд готовности, хранящегося в регистре 29. ЭВМ 1 пересылает данные канала тока и напряжения сварки в соответствующие ячейки оперативного запоминающего устройства (см. фиг. 3, блоки 64, 65).

После этого ЭВМ 1 проводит проверку запоминания массива данных в оперативном запоминающем устройстве, т.е. проверяет, прошло ли время эксперимента. Если нет, то ЭВМ 1 .переходит к чтению канала

1807497

10

35

40 боту (см. фиг. 2, блок 49) и возвращается в исходное состояние.

Формула изобретения

Информационно-измерительная система, содержащая электрон но-вычислител ьную машину, генератор импульсов, блок питания, аналого-цифровой преобразователь, отличающаяся тем, что, с целью расширения области применения за счет повышения помехоустойчивости и точности измерений, в нее введены элемент И, формирователь импульсов, пять усилителей с гальваническим разделением, счетчик, дешифратор, делитель частоты, преобразователь напряжения, блок гальванической развязки, четыре аналого-цифровых преобразователя, пять нормирующих усилителей, таймер, четыре регистра, причем, информационный выход электронно-вычислительной машины подключен к первому информационному входу таймера и информационному входудешифратора, управляющий выход электронно-вычислительной машины соединен с первым управляющим входом таймера и управляющим входом дешифратора, первый выход которого соединен с вторым управляющим входом таймера, синхронизирующий вход которого подключен к выходу счетчика и входу делителя частоты, выход которого соединен с . входом преобразователя напряжения, выход которого через блок гальванической развязки соединен с входом блока питания, выход генератора импульсов соединен со счетным входом счетчика, информационные выходы первого и второго аналого-цифровых преобразователей подключены соответственно к информационным входам первого и второго регистров, входы первого и второго нормирующих усилителей являются соответственно первыми и вторыми информационными входами системы. входы с первого по пятый усилителей с гальваническим разделением подключены соответственно к выходам с первого по пятый нормирующих усилителей, а выходы — к сигнальным входам соответственно с первого по пятый аналого-цифровых преобразователей, входы синхронизации которых подключены к выходу таймера, выходы готовности с первого по пятый аналого-цифровых преобразователей подключены соответственно к входам с первого по пятый элементов И, информационный выход третьего аналогоцифрового преобразователя подключен к первому информационному входу третьего регистра, второй информационный вход которого соединен с информационным выходом четвертого регистра, второй информационный вход которого подключен к информационному входу пятого аналогоцифрового преобразователя, третий информационный вход четвертого регистра соединен с выходом элемента И и входом формирователя импульса, выход которого подключен к управляющим входам с первого по четвертый регистров, входы считывания первого и второго регистров подключены к входу установки четвертого регистра и соединены с вторым выходом дешифратора, третий выход которого подключен к входам считывания третьего и четвертого регистров, выходы которых соединены соответственно с информационными выходами первого и второго регистров и подключены к второму информационному входу таймера.и информационному входу электронно-вычислительной машины, входы с третьего по пятый нормирующих усилителей являются соответственно с третьего по пятый информационными входами системы.

1807497

1807497