Информационно-измерительная система

 

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение при построении многоканальных высокоточных измерительных систем, в том числе телеизмерительных, предназначенных для использования в промышленности и при проведении научных исследований. Целью изобретения является повышение быстродействия, достоверности и помехоустойчивости функционирования системы. И нформационно-измерительная система содержит группу датчиков, мультиплексор, два элемента И, элемент ИЛИ и блок измерения и регистрации, в состав которого входят счетчик и блок регистрации, причем выход мультиплексора соединен с счетным входом счетчика, входящего в состав блока измерения и регистрации, выходы которого соединены с первой группой входов блока регистрации, выходы датчиков соединены с информационными входами мультиплексора . Информационно-измерительная система позволяет повысить быстродействие опроса каналов, так как после опроса очередного канала сразу же переходит к опросу следующего либо в режиме последовательного опроса, либо в режиме циклического опроса аварийных каналов, причем в любом случае исключен использующийся в прототипе пересчет каналов счетчиком, который, будучи последовательным, ограничивает быстродействие прототипа.требуя определенного времени. Дополнительными достоинствами предлагаемого устройства являются: повышение помехоустойчивости за счет организации демпфирования помех и рассогласования частот датчиков и эталонных генераторов, по разности частот которых определяется аварийная ситуация; обеспечение фиксации аварийной ситуации не только при повышении частоты датчика, но и при ее снижении относительно номинального значения; сигнализация о текущем номере опрашиваемого канала; повышение достоверности за счет исключения ситуаций последовательного пересчета, в течение которых (например, в прототипе), в канал регистрации - на счетчик - могут проскакивать импульсы отдатчиков пробегаемых каналов, что искажает результаты измерения. 4 ил. ел с со ел о VI

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 08 С 19/28, 15/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4891312/24 (22) 13.12.90 (46) 15.05.93. Бюл. hL 18

P1) Московский институт инженеров гражданской авиации (72) С.Ж.Кишенский, Н.С.Вдовиченко, С.В.Каменский и О.Ю.Христенко (56) Авторское свидетельство СССР

th 614459, кл. 6 08 С 19/28, 1978.

Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 1053130, кл. G 08 С 19/28, 1982. . Авторское свидетельство СССР

М 415698, кл. 6 08 С 19/16, 1972. (54) ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение при построении многоканальных высокоточных измерительных систем, в том числе телеизмерительных, предназначенных для использования в промышленности и при проведении научных исследований.

Целью изобретения является повышение быстродействия, достоверности и помехоустойчивости функционирования системы.

И нформационно-измерительная система содержит группу датчиков, мультиплексор, два элемента И, элемент ИЛИ и блок измерения и регистрации, в состав которого входят счетчик и блок регистрации, причем выход мультиплексора соединен с счетным входом счетчика, входящего в состав блока измерения и регистрации, выходы которого

„„Я „„1815671 А1 соединены с первой группой входов блока регистрации, выходы датчиков соединены с информационными входами мул ьтиплексора. Информационно-измерительная система позволяет повысить быстродействие опроса каналов, так как после опроса очередного канала сразу же переходит к оп росу следующего либо в режиме последовательного опроса, либо в режиме "циклического" опроса аварийных каналов, причем в любом случае исключен использующийся в прототипе пересчет каналов счетчиком, который, будучи последовательным, ограничивает быстродействие прототипа требуя определенного времени. Дополнительными достоинствами предлагаемого устройства являются: повышение помехоустойчивости за счет организации "демпфирования" помех и рассогласования частот датчиков и эталонных генераторов, по разности частот которых определяется аварийная ситуация; обеспечение фиксации аварийной ситуации не только при повышении частоты датчика, но и при ее снижении относительно номинального значения; сигнализация о текущем номере опрашиваемого канала; повышение достоверности за счет исключения ситуаций последовательного пересчета, в течение которых (например, в прототипе), в канал регистрации — на счетчик — могут проскакивать импульсы от датчиков "пробегаемых" каналов, что искажает результаты измерения. 4 ил.

1815671

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при построении многоточечных измерительных систем; в том числе — телеизмерительных систем. 5

Целью изобретения является повышение быстродействия, достоверности и помехоустойчивости функционирования.

На фиг. 1 изображена структурная схема информационно-измерительной систе- 10 мы; на фиг. 2 — структурная схема реверсивного счетчика; на фиг, 3 — структурная схема преобразователя кодов; на фиг. 4 — временные диаграммы работы устройства. 15

Информационно-измерительная система(см. фиг. 1) содержит группу реверсивных счетчиков 1, группу 2 генераторов импульсов, мультиплексор 3, счетчик 4, демультиплексор 5, преобразователь 6 кодов, два 20 элемента 7 и 8 И, элемент 9 ИЛИ, элемент

10 НЕ, элемент 11 задержки, блок 12 измерения и регистрации, содержащий счетчик

13, одновибратор 14, формирователь 15 ймпульсов 15 и блок 16 регистрации; система 25 содержит группу датчиков lT, триггер 18 и третий элемент И 19, суммирующие входы

20 счетчиков 1, выходы 21 реверсивных счетчиков, выходы 22 демультиплексора, вход 23 запуска устройства, выход 24 фор- 30 мирователя импульсов 15, выходы 25 преобразователя 6 кодов;

Реверсивный счетчик 1:(см. фиг, 2) содержит два элемента 26, 27 И, счетчик 28, триггер 29, триггер 30, дешифратор 31, эле- З5 мент 32 ИЛИ и формирователь ЗЗ импульсов.

Преобразователь 6 кодов (см. фиг. 3) содержит дешифратор 34, группу 35з-35к элементов ИЛИ, первую rpynny36z-36к we- 40 ментов И, первый 37 элемент ИЛИ, второй . элемент 38 ИЛИ, элемент 39 НЕ, группу

401-40к элементов И-ИЛИ, вторую группу

412-41к элементов И и шифратор 42, выходы 43 дешифратора 34, выходы 44z-44к эле- 45 ментов 36 И, выходы 45 -45к элементов

И-ИЛИ 40.

Алгоритм работы системы состоит в следующем. В обычном режиме работы система опрашивает поочередно все частотные 50 датчики и задает для них стандартный интервал времени, в течение которого производится подсчет числа импульсов, генерируемых соответствующим датчиком.

Эта информация по окончании (или в тече- 55 ние данного интервала времени) фиксируется в блоке регистрации. Одновременно в процессе работы система постоянно койтролирует наличие аварийных ситуаций, которые характеризуются значительным изменением частоты импульсов, генерируемых соответствующим датчиком. При фиксации аварийной ситуации (как при повышении, так и при снижении частоты датчика зв пределы допустимых значений) система, закончив обработку информации по обслуживаемому в момент возникновения аварийной ситуации датчику, переходит непосредственно к опросу датчика, сигнализирующего об аварийной ситуации (или группы датчиков). После окончания этого опроса система вновь возвращается к циклическому (последовательному) опросу всех датчиков.

Система работает следующим образом.

В исходном состоянии реверсивные счетчики 1 обнулены; счетчики 4 и 13 и триггер 18 — тоже. Одновибратор 14 не вырабатывает импульса. Соответствующие цепи начальной установки не показаны на фиг. t.

В счетчиках 1 в исходном состоянии обнулены счетчик 28, триггеры 29 и 30 — в единичном состоянии; открыты элементы И 26 и 27; совокупность счетчика 28 и триггера 29 оп-, ределяет начальное значение кода — поступающего на дешифратор 31 — "единица" в старшем разряде и "нули" — в остальных разрядах — среднее значение кода.

Подача запускающего импульса на вход

23 вызывает формирование положительного импульса на выходе одновибратора 14, длительность которого соответствует интервалу обслуживания одного датчика, (входы запуска на входе блока 14 обьединены по алгоритму "ИЛИ"). В течение длительности импульса от одновибратора 14 открывается мультиплексор 3, коммутирующий на счетный вход счетчика 13 импульсы от датчика, номер которого определяется кодом счетчика 4. При начальном нулевом состоянии счетчика 4 мультиплексор 3 коммутирует на. свой выход сигнал от первого датчика 171.

Окончание импульса с выхода одновибpampa 14 закрывает мультиплексор 3; задний фронт данного импульса вызывает формирование на выходе блока 15 полох<ительного импульса, фиксирующего информацию, накопленную счетчиком 13„и адрес датчика в блоке регистрации 16, Этим же импульсом производится также анализ наличия аварийной ситуации.

Фиксация аварийной ситуации производится в системе следующим образом. В каждом канале генератор 2 (см. фиг. 4 а) вырабатывает импульсы, частота которых равна номинальной частоте сигналов соответствующего датчика 17 (см. фиг, 4 б) в исправном состоянии. Счетчик 1, принимая попеременно сигналы от блоков 2 и 17, удерживается в исходном, среднем состоянии, 1815671

55 равным примерно "половине" максимального кода, который может содержаться в совокупности блоков 28 и 29. При аварийной ситуации частота датчика значительно изменяется, содержимое счетчика 1 постепенно возрастает (или уменьшается) (по входам счетчика, фиг. 4 в, r) и через некоторое время достигает одного из заранее заданных порогов, определяемых дешифратором 31, который формирует сигнал на одном из выходов, вызывая формирование сигнала на выходе элемента ИЛИ 32 и формирователя 33 (см. фиг. 4, д), который по выходу 21 поступает в блок 6 и на вход триггера 30, устанавливая его в нулевое состояние (инверсный выход указан на фиг, 4, е), чем запрещается прохождение импульсов от блоков 2 и 17 на счетчик 28, то есть, счетчик фиксируется в состоянии обнаружения аварийной ситуации до окончания обслуживания данного канала системой.

Если хотя бы один из каналов зафиксировал аварийную ситуацию. на выходе элемента ИЛИ 38 блока 6 — единичный потенциал.

Окончание обслуживания датчика при отсутствии аварийной ситуации импульс с выхода формирователя 15 не поступает на выход элемента И 19, закрытого нулевым сигналом с триггера 18. С задержкой, определяемой элементом 11, импульс с блока 15 появляется на выходах элементов И 7 и 8.

Если к данному моменту ни одним каналом не зафиксирована аварийная ситуация, на выходе блока 6 — нулевой потенциал, то есть, открыт элемент И 8 и закрыт элемент

И 7; импульс через элемент И 8 поступает на вход счетчика 4, который инкрементируется (по модулю К); этот же импульс поступает через элемент ИЛИ 9 на сброс счетчика

13 и запуск одновибратора 14, начиная onрос следующего по порядку датчика. Так осуществляется обычный циклический onрос датчиков.

Если же к моменту формирования импульса на выходе элемента 11 хотя бы в одном из каналов зафиксирована аварийная ситуация, на выходе блока 6 — единичный потенциал, открыт элемент И 7 и импульс с выхода элемента 11 поступает на вход записи счетчика 4, в который параллельным кодом записывается адрес следующего опрашиваемого датчика — одного йз датчиков, зафиксировавших аварийную ситуацию. Этим же сигналом триггер 18 устанавливается в единичное состояние и формируется сигнал на выходе элемента

ИЛИ 9. аналогично вышеописанномуосуществляющего запуск процесса анализа системой выбранного канала.

В данном случае окончание регистрации информации по каналу, в котором зафиксирована аварийная ситуация, вызывает появление сигнала на выходе элемента И

19, который, поступая на вход данных демультиплексора 5 с соответствующего выхода блока 5, заданного содержимым счетчика

4, поступает на вход 22 (см. фиг. 4. ж) соответствующего счетчика 1 и обнуляет его; этот же импульс устанавливает триггер 18 в нулевое состояние. Далее устройство работает аналогично.

В системе могут отсутствовать блоки 18 и 19. При этом импульс с формирователя 15 всегда поступает на вход блока 5 и обнуляет опрошенный счетчик 1 даже если не зафиксирована аварийная ситуация. Дрстоинством такого варианта является исключение постепенного накапливания погрешности кода счетчика 1 при неидеальном равенстве частот датчика и генератора. что даже при отсутствии аварийной ситуации со временем приводит к выходу содержимого счетчика за пределы порога.

Процесс выбора очередного опрашиваемого датчика при наличии нескольких каналов, зафиксировавших аварийную ситуацию осуществляется следующим образом (фиг. 3); пусть закончен опрос некотррого i-го канала. При отсутствии аварийных ситуаций опрос производится циклически.

При этом содержимое счетчика i-го канала (до начала опроса следующего канала) 4 равно "i". Этот код поступает на входы дешифратора 34, íà i-ом выходе которого имеет место положительный потенциал; на выходах элементов ИЛИ 35 от 1+1-го до К-го— также положительные потенциалы; если такие каналы есть, то из них выбирается ближайший (с большим номером, чем текущий) к опрошенному. Если же таких каналов нет, анализируется вся совокупность каналов, и из них выбирается канал с наименьшим номером — таким образом реализуется приоритетность выбора следующего аварийного канала для опроса, реализующая

"цикличность" опроса аварийных каналов.

Совокупность положительных сигналов с выходов элементов ИЛИ 35 опрашивает сигналы фиксации аварийных ситуаций 21 в каналах, номера которых больше опрошенного. Если такие каналы есть, то на выходах соответствующих элементов И 36 появляется положительные потенциалы, положительный сигнал формируется и на выходе элемента ИЛИ 37, фиксирующего факт наличия среди каналов с большими номерами аварийных. Этот сигнал, поступая на первые входы элементов И вЂ” ИЛИ 40, открывает их первые ("верхние") элементы И, по кото1815671

30

40

55 регистратора. рым сигналы от соответствующих аварийных каналов поступают на выходы 45 и на элементы 41 И. Структура соединений элементов 40 и 41 такова, что при наличии единичного сигнала на некотором выходе 45 он закрывает все элементы И 41 с большими номерами, Таким образом, среди всех элементов 40, на выходах которых единичные сигналы, выбирается для подачи на вход шифратора 42 единичный сигнал, находя-. щийся на выходе элемента 40 с наименьшим номером. Шифратор 42 преобразует единичный позиционный код в двоичный.

Если же среди каналов с номерами, большими, чем опрошенный, нет аварийных, на выходе элементе ИЛИ 37- нулевой потенциал; на выходе элемента НЕ 39-единичный сигнал, открывающий вторые, "нижние" элементы 40 И вЂ” ИЛИ,и анализируются все каналы, причем аналогично вышеописанному более высокий приоритет имеет канал с меньшим номером; в.этом случае используются сигналы с входов 21 блока 6.

Таким образом, система позволяет повысить быстродействие no onpocy каналов, так как после опроса одного из них система сразу переходит к опросу следующего; исключая пересчет каналов счетчиком, что ограничивает быстродействие прототипа.

Повышение помехоустойчивости достигается за счет усреднения помех и рэссогласований частот датчиков и генераторов, по разности частот которых определяется аварийная ситуация, Кроме того, обеспечивается фиксация аварийной ситуации не только при повышении частоты датчика, но и при ее снижении относительно частоты местногс генератора. Обеспечивается также сигнализацсе текущего номера аварийного канала (и вообще — опрашиваемого). Достоверность повышается за счет исключения ситуации последовательного пересчета, в процессе которых на счетчик канала регистрации могут проскакивать импульсы от датчиков "пробегаемых", что искажает результаты измерения.

Формула изобретения

Информационно-измерительная систе. ма, содержащая группу датчиков, мульти плексор, два элемента И, элемент ИЛИ и блок измерения и регистрации, в состав которого входят счетчик и.регистратор, при«ем выход мультиплексора соединен со счетным входом счетчика блока измерения и регистрации, в котором выходы счетчика соединены с первой группой входов регистратора. выходы датчиков группы соединены с информационными входами мультиплексора, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения быстродействия, достоверности и помехоустойчивости функционирования, в нее введены группа реверсивных счетчиков, группа генераторов импульсов, преобразователь кодов, демультиплексор, счетчик, элемент НЕ, элемент задержки, триггер и третий элемент И, в блок измерения и регистрации — одновибратор и формирователь импульсов, причем выходы датчиков группы соединены с суммирующими входами соответствующих реверсивных счетчиков, к вычитающим входам которых подключены выходы соответствующих генераторов импульсов, выходы реверсивных счетчиков соединены с первой группой входов преобразователя кодов, группа выходов которого подключена к информационным входам счетчика, выход преобразователя кодов соединен с первым входом первого элемента И и через элемент НŠ— с первым входом второго элемента И, выходы первого и второго элементов И соединены соответственно с входом записи и счетным входом счетчика и с входами элемента ИЛИ, выход которого подключен в блоке измерения и регистрации к входу сброса счетчика и первому входу запуска одновибратора, выход которого соединен с входом формирователя импульсов и входом разрешения мультиплексора, выход формирователя импульсов блока измерения и регистрации через третий элемент И соединен с информационным входом демультиплексора и через элемент задержки — с вторыми входами первого и второго элементов И, выходы счетчика соединены с адресными входами мультиплексора и демультиплексора, с вторыми группами входов преобразователя кодов и регистратора блока измерения и регистрации, выходы демультиплексора соединены с входами начальной установки соответствующих реверсивных счетчиков, вход запуска устройства соединен с вторым входом запуска одновибратора, второй вход третьего элемента И соединен с прямым выходом триггера, единичный и нулевой входы которого соединены соответственно с.выходами первого и третьего элементов И, в блоке измерения и регистрации выход формирователя импульсов соединен с синхровходом

1815б71

1815671

1815671

Составитель С. Кишенский

Техред М.Моргентал . Корректор A. Козориз

Редактор Л. Павлова

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

Заказ 1638 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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