Устройство для регистрации информации

 

А. И. Беркутов, В. П. Гомыляев, С. Г. Гуржин, Е. M. Прошин и В. Н. Ытырков

1 (1

1 ч (72) Авторы изобретеиия

Рязанский радиотехнический институт (7!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ИНФОРИАЦИИ

Изобретение относится к информаци онно-измерительной технике и может быть использовано для исследования .однократных электрических процессов.

Известно устройство для регистрации однократных процессов, содержащее последовательно соединенные усилитель, аналого-цифровой преобразова. тель (АЦП1, .коммутатор, блок памяти и отображающее устройство, управляющие входы которых синхронизированы блоком управления jig.

Недостатком устройства является большая емкость памяти, необходимая для регистрации исследуемого процесса с большой точностью.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для регистрации однократных процессов, содержащее усилитель, АЦП, схему определения смены кода, три блока памяти, блок отображения, генератор управляемой частоты, схему сравнения кодов, счетчик развертки, схему ИЛИ, четыре счетчика, схему выделения начала и конца сигналов, устройство управления, задатчик кода, коммутатор кода, связанные между собой определенным образом. Устройство позволяет сократить емкость памяти, необходимую для регистрации сигналов с высокой точностью. Это дости10 гается записью кода сигнала, числа повторений этого кода и веста такта повторений j2J.

Однако эта точность регистрации понижается после того, как число пов!

5 торений превышает максимальное значение. Это связано с тем, что увели" чивается вес такта повторений, т.е. увеличивается интервал дискретизации.

Целью изобретения является повышение точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для регистрации ин953644

t5

3 формации, содержащее усилитель, вход которого является входом устройства, а выход соединен с входом АЦП, выход которого соединен с первым входом первой схемы, сравнения,.выход которой соединен с входом первого регистра, выход которого соединен с вторым входом первой схемы сравнения и первым входом первого блока памяти, выход которого соединен с первым входом блока отображения, блок управления, первый выход которого соединен с с первыми входами первого и второго счетчиков, первый выход первого счетчика соединен с первым входом второго блока памяти, выход которого соединен с первым входом второй схемы сравнения, первый выход генератора. тактовых импульсов соединен с вторым входом первого счетчика, второй выход генератора тактовых импульсов соединен с первыми входами третьего и четвертого счетчиков, выход четвертого счетчика соединен с вторым входом блока отображения, пятый счетчик, введены сумматор, второй, третий и четвертый регистры, блок вычитания, блок масштабирования, формирователь мвток, первый выход которого соединен с вторыми входами второго, третьего и четвертого счетчиков, третий выход генератора тактовых импульсов соединен с третьим входом второго счетчика, выход которого соединен с вторым входом второй схемы сравнения, выход которой соединен с первым входом блока управления, второй вход которого соединен с вторым выходом первой схемы сравнения, а третий вход — с вторым выходом первого счетчика, второй выход блока управления соединен с вторыми входами первого и второго блоков памяти, третий выход блока управления соединен с входом генератора тактовых импульсов, четвертый выход. блока управления соединен с входом формирователя меток, выход которого соединен с первыми входами второго регистра и пятого счетчика, выход которого соединен с первым входом блока масштабирования, выход которого является выходом устройства, второй вход второго регистра соединен с выходом четвертого счетчика, а третий вход — с первым выходом сумматора, первый вход которого соединен с выходом второго регистра, а второй вход — с первыми входами третьего и четвертого регистров и выходом первого блока памяти, второй выход сумматора соединен с вторым входом пятого счетчика, выходы третьего и четвертого регистров соединены с соответствующими входами блока вычитания, выход которого соединен с вторым входом блока масштабирования, тре тий вход которого соединен с выходом третьего счетчика, второй вход четвертого счетчика соединен с первым выходом блока управления.

На фиг. 1 изображена функциональ ная схема устройства; на фиг. 2блок управления; на фиг. 3 - формирователь меток; на фиг. 4 - блок масштабирования.

Устройство содержит (фиг.1) усилитель 1, АЦП 2, первый регистр 3, пер,вый блок 4 памяти, блок 5 отображения, генератор 6 тактовых импульсов, первый счетчик 7, блок 8 управления, второй блок 9 памяти, первую схему

10 сравнения, сумматор 11, второй регистр 12, второй счетчик 13, формирователь 14 меток, третий регистр 15 блок 16 вычитания, третий счетчик

17, четвертый счетчик 18, четвертый регистр 19, блок 20 масштабирования, пятый счетчик 21, блок 22 индикации, вторую схему 23 сравнения.

Блок 8 управления (фиг.2) содержит первый элемент ИЛИ 24, первый переключатель 25, формирователь 26 управляющих сигналов, коммутатор 27, шестой счетчик 28, второй переключатель 29, третий переключатель 30, четвертый переключатель 31. формирователь 14 меток (фиг.3) содержит седьмой счетчик 32, восьмой счетчик 33, третью схему 34 сравнения, второй элемент ИЛИ 35 четвертую схему 36 сравнения.

Блок 20 масштабирования (фиг.4) содержит пятый переключатель 37, шестой переключатель 38, седьмой переключатель 39, первую схему 40 умножения, .вторую схему 41 умножения, третью схему 42 умножения. г

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал Х(t) усиливается усилителем 1, преобразуется в код в

АЦП 2 с частотой f5 и поступает на схему 10 сравнения, в которой с каждым тактом работы ЛЦП 2 происходит сравнение предыдущего кода К с пос" ледующим К кодом сигнала X(t)„. число 1 повторений кода К равно зна. чению второго счетчика 13, то схема

23 сравнения вырабатывает импульс, который поступает на блок 8 управлеs ния, вырабатывающий при этом необходимые сигналы для вывода зарегистрированной информации из первого 4 и второго 9 блоков памяти. Вследствие этого на блок 5 отображения с первого блока 4 памяти выводится код сигнала K> <, а на схему 23 сравнения поступает соответствующий код числа повторений h кода сигнала К 1.

Таким образом, в следующие и тактов на блоке 5 отображения высвечивается код сигнала К1> . Код последующих зарегистрированных значений сигнала

X(t) выводится аналогичным образом.

Так как число дискретных значе20 ний сигнала X(t) велико, а блок 5 отображения имеет ограниченные размеры, то на экране видна только часть сигнала Х(). Для рассмотрения всего сигнала X(t) и отдельных его частей

2$ .с различной точностью служит сдвиг и сжатие сигнала.

Сжатие изображения заключается в том, что с генератора тактовых импульсов на второй счетчик 13 посту30 пают импульсы с частотой fb, а на счетчик 18 развертки - импульсы с частотой в Ф раз меньшей. Таким образом, на блоке 5 отображения при восстановлении полиномом нулевого ho з . рядка видим каждую ф-ю точку зарегистрированного сигнала X(t) с частотой f .

Сдвиг изображения осуществляется за счет рассинхронизации счетчика

18 развертки и счетчиков адреса блоков 4 и 9 памяти. Чтобы не потерять достигнутой точности при записи служит оцифровка параметров сигналов между метками. формирователь 14 меток служит для формирования двух (более ярко светящихся точек) меток М < и М на изображении исследуемого сигнала X(t).

Эти метки получаются путем дольшего времени высвечивания этих точек по сравнению с другим. Это достигается остановкой счетчика 18 развертки и второго счетчика 13 на несколько тактов воспроизведения. При помощи блока 8 управления оператором устанавливаются метки М и М в нужное положе-.

1 ние . При этом на блоке 22 индикации высвечивается разность по амплитуде, по длительности между метками М и М импульсы Е1 до тех пор, пока еще стоит код процесса К„, и т.д.

При отображении зарегистрированный сигнал X(t) может быть восстановблока 9 памяти код числа j повторений кода К> поступает на схему 23 срав,нения, где сравнивается со значением, поступающим со второго счетчика 13, который считатет тактовые импульсы воспроизведения f>, поступающие с генератора 6. Четвертый счетчик 18 (развертки), определяющий положение светящейся точки по горизонтали, считает тактовые импульсы воспроизведения fb, поступающие с генератора 6 тактовых импульсов. Поэтому в течение j тактов код сигнала К1 смещается по горизонтальной оси íà j дискретных значений и на блоке 5 отображения высвечиваются j точек с рав"

ыми амплитудами К =К =,...=К . Когда

5 9

Счетчик 7 считает число импульсов в промежутке времени от t„ до пока на входе ИЦП2 код не ме-! няется. В момент t< < смены кода сигнала X(t) со схемы 10 сравнения на блок 8 управления поступает управляющий сигнал, под действием которого блок 8 управления вырабатывает сигналы, необходимые для записи информации в первый 4 и второй 9 блоки памяти, работающие синхронно.

Зследствие этого в первый блок 4 памяти записывается код сигнала К =К = =,...=K„, а во второй блок 9 памяти - соответствующий код числа тактов повторения j. После записи кода сигнала К и соответствующего числа повторений j блок 8 управления обнуляет счетчик 7.

В момент времени t>< происходит сравнение кодов K1 q и К g. Так как

Кя — — К 2, то счетчик 7 считает импульс f> и т.д.

Импульс переполнения счетчика 7 в момент и д,< (где и - емкость первого счетчйка 7 ) поступает на блок 8 управления, в котором вырабатываются необходимые сигналы для записи в первый 4 и второй 9 блоки памяти. Далее первый счетчик 7 продолжает считать; лен полиномом любого порядка. Рассмотрим восстановление сигнала X(t) полиномом нулевого порядка.

Код сигнала K1= K =,...,— = К1, хранящийся в первом блоке 4 памяти, вы" водится на блок 5 отображения, определяя положение светящейся точки по вертикали. Одновременно со второго

53644 6

953644 8

1О коммутатора 27 обнуляет первый счетчик 7 и второй счетчик 13. Импульсы переполнения первого счетчика 7 в момент t> pqg (где n — - емкость первого счетчика 7) поступает на элемент

ИЛИ 24 и проходит на формирователь, 26, а также через коммутатор 27 на счетчик 28 адреса. Формирователь 26 и счетчик 28 вырабатывают необходимые сигналы для записи информации в первый 4 и второй 9 блоки памяти.

Далее первый счетчик 7 продолжает считать импульсы Г до тех пор, пока еще стоит код процесса К yq и т.д.

По окончании регистрации сигнала

s X(t) переключателем 25 режима работы устройства переводим все устройство в режим отображения, при этом обнуляется счетчик 18 развертки. Формирователь 26 переключается в режим считывания. Через коммутатор 27 проходят импульсы со схемы. 23 сравнения.

С помощью переключателя 29 сжатия иэображения осуществляется операция сжатия. При этом частота, поступающая с генератора 6 импульсов на счетчик 18 развертки, уменьшается в Ф раз

В блок 8 управления входят также .и переключатели 30 и 31 сдвига маркеров °

20 ровка интеграла исследуемого сигна- 50 ла X(.t) между метками M < и М осуществляется. следующим образом.

Второй регистр 12 и пятый счетчик

21 обнуляются формирователем 14 меток в момент времени t+<, соответствующий первой метке М . Далее на сумматоре 11 суммируются коды сигнала между метками М < и М . Результат суммирования запоминается во втором регистре 12. Код переполнения сумматора 11 считается пятым счетчиком 21.

После-.момента времени й,ч, соответствующего второй метке М, суммирование кодов сигнала прекращается. Далее код с выхода пятого счетчика 21 умножается на масштабирующий коэффи| асиент в блоке 20 масштабирования и высвечивается на блоке 22 индикации.

Принцип работы блока управления 8 заключается в следующем.

В момент времени t1qg смены, кода сигнала X(t) со схемы 10 сравнения на элемент ИЛИ 24 поступает управляющий сигнал, который проходит на формирователь 26 управляющих сигна55 лов, а также через коммутатор 27на счетчик 28 адреса. При этом формирователь 26 и счетчик 28 вырабатывают необходимые сигналы для записи а также значение интеграла под кривой.

Оцифровка по амплитуде заключается в том, что из первого блока 4 памяти код К,- соответствующий метке

М, устанавливается в третий регистр

15, а код К, соответствующий метке

М - проходят на блок 16 вычитания, где происходит сравнение кодов K è

К> в четвертый регистр 19. Далее с регистров 15 и 19 коды К и К и вы1 читание разности между ними. Полу- ченный результат поступает на блок

20 масштабирования, в котором происходит его умножение на соответствующий коэффициент масштаба. Полученное значение разности амплитуды отображается на блоке 22 индикации.

Оцифровка по длительности заключается в подсчете третьим счетчиком !

7 числа тактов воспроизведения между метками М и М . Предварительно третий счетчик 17 обнуляется формирователем 14 меток. Подсчитанное число тактов воспроизведения с третьего счетчика 17 поступает на блок 20 масштабирования, где оно умножается на соответствующий масштаб и высвечивается на блоке 22 индикации. Оцифинформации в первый 4 и второй 9 блоки памяти, работающие синхронно.

Вследствие этого в первый блок памяти 4 записывается код сигнала K,=

=K,...=К, а во второй блок 9 памяти - соответствующий код числа тактовй повторений j. После записи кода сигнала К и соответствующего числа тактов повторений j сигнал с выхода

Принцип работы формирователя 14 меток (фиr.3) заключается в следующем.

Формирователь 14 служит для формирования двух меток М и М> {более ярко светящихся точек) на изображении исследуемого сигнала X(t). Эти метки получаются путем большего времени высвечивания этих точек по сравнению с другими, что достигается остановкой счетчика 18 развертки и второго счетчика 13 на несколько тактов воспроизведения ° Переключателями 30 и

3 1 сдвига первого и второго маркеров оператор устанавливает метки М 1 и Mg в нужное положение. Сигналы с переключателей 30 и 31 первого и второго маркеров поступают соответст. венно на счетчик 32 первого маркера

10

Формула изобретения

9 95 6 и счетчик 33 второго маркера. В момент равенства кодов, поступающих со счетчика 33 маркера и счетчика 28 адреса сигнал со схемы 34 или 36 сравнения проходит через элемент ИЛИ 35 s и останавливает счетчик 18 развертки и второй 13 счетчик на несколько тактов, тем самым достигается более длительное время высвечивания меток

М 4 и M g по сравнению с другими точ- 10 ками исследуемого процесса X(t).

Этот же сигнал с выхода схемы элемента ИЛИ 35 обнуляет третий счетчик 17. Импульс с выхода схемы 34 или 36 сравнения обнуляет первый 5 регистр 12 и пятый счетчик 21 °

Принцип работы блока 20 масштабирования фиг.4) заключается в следующем.

Блок 20 масштабирования предназ- zo начен для перевода кодов амплитуды, интеграла и длительности в соответствующие единицы измерения, т.е. код амплитуды в вольты, код длительности в секунды, код интеграла в про- 25 изведении вольты на секунды.

Операцию перевода кодов в соответствующие единицы измерения осуществляют схемы 10- 12 умножения.

Код амплитуды с выхода блока 16 зо вычитания поступает на один из входов первой схемы 40 умножения, на второй вход которой поступает коэффициент масштабирования амплитуды с переключателя 37 коэффициента масшта- З5 бирования. Коэффициент масштабирования показывает сколько вольт прихо" дится на код единицы. Полученное значение амплитуды в вольтах с выхода схемы 40 умножения поступает на ин- 4в дикатор амплитуды блока 22 индикации.

Код интеграла с выхода пятого счетчика 21 поступает на один из входов второй схемы 41 умножения, на 4 другой вход которой поступает соответствующий коэффициент масштабирования с переключателя 38 коэффициентов масштабирования. Полученное значение интеграла, в вольтах на секунду, поступает на индикатор интеграла блока 22 индикации.

Код длительности с выхода третьего счетчика 17 поступает на один из

55 входов третьей схемы 42 умножения, на другой вход которой поступает сооч ветствующий коэффициент масштабирования с переключателя 39 коэффициента масштабирования ° Полученное значение длительности в секундах с выхода третьей схемы 42 умножения поступает на индикатор длительности блока 22 индикации °

Устройство для регистрации информации, содержащее усилитель, вход которого является входом устройства, а выход соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первым входом первой схемы сравнения, выход которой соединен с входом первого регистра, вы-. ход которого соединен с вторым входом первой схемы сравнения и первым входом первого блока памяти, выход которого соединен с .первым входом блока отображения, блок управления, первый выход которого соединен с первыми входами первого и второго счетчиков, первый выход первого счет" чика соединен с первым входом второ" го блока памяти, выход которого соединен с первым входом второй схемы сравнения, первый выход генератора тактовых импульсов соединен с вторым входом первого счетчика, второй выход генератора тактовых импульсов соединен с первыми входами третьего и четвертого счетчиков, выход четвертого счетчика соединен с вторым входом блока отображения, пятый счет-, чик, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены сумматор, второй, третий и четвертый регистры, блок вычитания, блок масштабирования, формирователь меток, первый выход которого соединен с вторыми входами вто рого, третьего и четвертого счетчиков, третий выход генератора тактовых импульсов соединен с третьим входом второго счетчика, выход которого соединен с вторым входом второй схемы сравнения, выход которой соединен .с первым входом блока управления, второй вход которого соединен с вторым выходом первой схемы сравнения, а третий входс вторым выходом первого счетчика, второй выход блока управления .соединен с вторыми входами первого и второго блоков памяти, третий выход блока управления соединен с входом ге" нератора тактовых импульсов, четвер-.

ll 953644 12 тый выход блока управления соединен ветствующими входами блока вычитас входом формирователя меток, выход ния, выход которого соединен с.вто,которого соединен с первыми входами рым входом блока масштабирования, второго регистра и пятого счетчика, третий вход которого соединен с вывыход кеторого соединен с первым вход- g ходом третьего счетчика, второй вход дом блока Масштабирования, выход ко- четвертого счетчика соединен с перторого является выходом устройства, вым выхедом блока управления. второй вход второго регистра соединен Источники информации, с выходом четвертого счетчика, а тре- принятые во внимание при экспертизе тий вход - с первым выходом суммато- 10 1. Гормон, Коннели. Простая сисра, первый вход которого соединен с тема для цифровой регистрации данвыходом второго регистра, а второй ных импульсного эксперимента по изувход " с первыми входами третьего и чению кинетики химических реакций. етвертого регистров и выходом пер- "Приборы для научных исследований", .вого блока памяти, второй выход сум- з 1972, И 8. матора соединен с вторым входом пя- 2 ° Авторское свидетельство СССР того счетчика, выходы третьего и чет- по заявке Р 2859836/18-24, вертого регистров соединены с соот- кл. С 06 К 15/00, 1980 (прототип).

953644

С 16

С21

C17

Составитель С. Гапич

Редактор А.Шишкина Техред А. Ач . Корректор H.АемчиК

Заказ 6279/77 Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Ф

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4