Многоканальный преобразователь аналог-код

 

нститут кибернетики АН Азербайджанско явитель (54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

АНАЛОГ-КОД

Изобретение относится к измерительь. ной технике и может быть использовано для измерения многомерных сигналов, представленных в аналоговой форме.

Известен многоканальный преобразователь аналог-код, содержаший и блоков

5 сравнения, преобразователь код-напряжение, и первых логических элементов И, коммутатор каналов, первый логический элемент ИЛИ, К вторых логических элементов И, выходной регистр, двоичный счетчик, блок управления, m третях логических элементов И, то групп переклк чателей, второй логический элемент ИЛИ, сумматор, триггер и связи между ними (1) .

Недостатком такого устройства являются ограниченные функциональные воз« можности.

Наиболее близким по технической суш- о ности к предлагаемому устройству является многоканальный преобразователь анало код, содержаший и шин входных сйгналов, и схем сравнения, преобразова2 тель код-напряжение, г1 первых ло и еских элементов И, коммутатор каналов, первый логический элемент ИЛИ, К вторых логик ческих элементов И, к-разрядный выход ной регистр, К-разрядный двоичный счетчик, блок управления, m третьих логических элементов И, m первых групп по g переключателей в каждой группе, второй логический элемент ИЛИ, первый накапливаюший сумматор, триггер, второй накапливаюший сумматор, регистр сдвига, блок сравнения, третий логический элемент

ИЛИ,m вторык групп по К нереключателей в каждой группе и связи между ниии (2) .

Основным недостатком этого устройст- ва является то, что оно не позволяет производить определение значений коэффициентов O- и формы зависимости пере1 менной аналоговой величины 3 от каждой из аналогичных величин х,, преобразуемых устройством и связанных уравнением

4 регрессии вида у= с1„ "„+ х х"-"+ +<„< (где и - целое число). Это является су3 9783 шественным недостатком, так как для реальных объектов с течением времени эти коэффициенты -меняют свои значения и требуется их корректировка, а в некоторых случаях они неизвестны и требуется их определение, кроме того, форма зависимости выходного параметра объекта М от входных параметров к, часто бываег неизвестной и определение вида уравнения регрессии объекта оказывается наиболее 1р трудоемкой задачей.

Бель изобретения - расширение функциональных воэможностей устройства, Поставленная цель достигается тем, что в многоканальный йреобраэователь аналог -код, содержаший коммутатор кана лов, блок сравнения, блок управления, первый и второй выходы которого подключены .соответственно х установочному и информационному входам счетчиха, пер- 20 вые выходы которого подключены к соответствуюшим входам преобразователя кода в напряжение, а выход преобразователя хода в напряжение подключен к первому входу блока сравнения, логический элемент2$

ИЛИ, накапливающий сумматор, управляюшие входы сложением, вычитание 4. занесением информации, выдачи информации, установки в нулевое состояние которого подключены соответственно к третьему, $я четвертому, пятому, шестому и седьмому выходам блока управления, восьмой и девятый выходы которого подключены соответственно к установочному и управляю. шему входам регистра сдвига, выход которого подключен к первому входу блока

iуправления, десятый выход которого подключен к управляющему входу коммутатора каналов, введены ю Й -разрядных допол нительных регистров сдвига и дополнитель.4О ный счетчик, установочный и информационные входы которого подключены соответственно к одиннадцатому и двенадцатому выходам блока управления, тринадцатый выход блока управления подключен к управ® ляюшим входам сдвига дополнительных регистров сдвига, информационные входы которых подключены соответственно к выходам накапливаюшего сумматора, а выходы дополнительных регистров сдвига и вторые выходы счетчика подключены через логический элемент ИЛИ к информа- ционным входам. нахапливаюшего сумматора, выход состояния которого подключен к второму входу блока управления, четыр$$ надцатый выход которого подключен к управляюшим входам выдачи информации дополнительных регистров сдвига, а третий вход подключен к выходу блока сравнения, 39 4 второй вход которого подключен к выходу коммутатора каналов, входы которого подключены к шинам входных сигналов, а четвертый вход блока управления подключен х выходу дополнительного счетчика.

На чертеже приведена функциональная схема многоканального преобразователя аналог код.

Устройство содержит К+1 шин 1 входных сигналов, коммутатор 2 каналов, блок 3 сравнения, блок 4 управления, счет. чик 5, преобразователь 6 код»напряжение, логический элемент ИЛИ 7, накапливающий сумматор 8, К+1-разрядный регистр

9 сдвига, TA N -разрядных дополнительных регистров 10 сдвига, счетчик 11.

Устройство позволяет в результате . преобразования аналоговых переменных

Ч, Х; (14 i < К), связанных уравнением регрессии вида где П - целое число, определять значения коэффициентов с(;и форму зависимости переменной Ч от перенесенных х;, т.е. определять похаэатель степени переменной к „ любого члена уравнения.

Устройство работает следующим образом.

Перэд началом работы устройства в регистры 10 сдвига поочередно заносятся m -разрядные значения таких диапазонов Х< для параметров К;, которые с большей вероятностью встречаются в процессе преобразования соответствуюших аналоговых переменных к;.

Блоком 4 управления устройство приводится в исходное состояние, т.е. устанавливаются в нулевое состояние счетчик

5, накапливаюший сумматор 8, дополни тельный счетчик 11, регистр 9 сдвига, младший разряд которого устанавливается в единицу, а в коммутаторе 2 каналов подключается первый вход. т

С цусхом устройства в начальный момент его работы управляюшими импульсами, которые последовательно выраба« тываются блоком 4 и поступают соответственно на управляюшие входы дополни тельных регистров 10 сдвига, в результате чего значение задаваемого диапазона х„„с выходов старших разрядов дополнительных регистров 10 сдвига заносится в накапливаюший сумматор 8, а с его выходов оно заносится в младшие разряды дополнительных регистров 10 сдвига.

С началом преобразования аналоговой величины х„ первого канала счетные им5 9783 пульсы со второго выхода блока 4 последовательно поступают на информационный вход счетчика 5, содержимое которого поступает на входы йреобразователя 6.

В момент равенства линейно-ступенчатого напряжения, которое вырабатывается на выходе преобразователя 6 и поступает на вход блока 3 с входным сигналом первого канала Х1, который поступает на блок 2 с выхода коммутатора 2, на выхо-10 де блока 3 появляется импульс, который поступает на третий вход блока 4. Содержимое счетчика 5 в этот момент времени соответствует значению измеряемого аналогового параметра х,, первого кана- 1 ла. При этом блоком 4 накапливаюший сумматор 8 устанавливается в режим вычитания и содержимое ".четчиха 5 через . логический элемент ИЛИ 7 заносится в

I накапливаюший сумматор 8. Если в ре- 2О зультате вычитания заданного диапазона

Х„„и значения измеренного аналогового параметра Х их разность равна нулю, то на выходе состояния нахапливаюшего сумматора 8 появляется высокий уровень напряжения, который подается на второй вход блока 4 управления. При этом на . девятом выходе блока 4 вырабатывается импульс, который поступает на управляюший вход регистра 9 сдвига и производят ЗО сдвиг единицы на один разряд.

Преобразование аналоговой величины

М2второго канала выполняется аналогично с использованием диапазона х21, при этом цифровое значение Х2 находится в счетчи-З ке 5. Если в результате вычитания в на капливаюшем сумматоре 8 заданного диапазона ф „и значения аналогового параметра х2 их разность равна нулю, то в регистре сдвига 9 производится сдвиг 4О единицы еше на один разряд. Если в проводимом цикле работы устройства все соответствуюшие разности )(„-< — Х оказались равными нулю, то последовательно сдвигаемая в регистре 9 сдвига единица достигает старшего разряда этого регистра, :и высокий уровень напряжения поступит на первый вход блока 4 управления. Такой цикл работы устройства является ра бочим. Нерабочим является цикл работы устройства, в котором хотя бы одна иэ указанных разностей х;„-х,. не равна нулю и тогда в регистре 9 сдвига единица не достигает старшего разряда, при этом устройство возврашается в исходное сос-

S тояние, а дополнительные регистры 10 сдвига соответствующими М сериями (где М= 8 — К) последовательных тактовых импульсов, поступаюших соответствен

39 б но на управляюшие входы записи, выдачи, установки в нулевое состояние нахапливаюшего сумматора 8 и управляюший вход сдвига дополнительных регистров 10 сдвига, в каждом такте содержимое старших разрядов дополнительных регистров 10 сдвига перезаписывается в их соответствуюшие младшие разряды.

Таким образом, с завершением последsего из указанных тахтов перезаписи и

:двига на старших разрядах дополнительных регистров 10 сдвига вновь находит=я значение задаваемого диапазона „„ аналогового параметра х первого канала измерении. циклы проводимых измерений завершаются преобразованием аналогового параметра у, которое осушествллетсл аналогично измерению любого иэ параметров

X„è его цифровое значение в результате преобразования содержится в счетчике 5.

В результате рабочего цикла блоком

4 управления соответствуюшим P +1 сериями (где P - количество предыдуших регистраций среднего значения 3 параметра s и 0 < Pb n+ 2) последовательных тактовых импульсов, поступаюших соответственно на управляюшие входы записи, выдачи, установки в нулевое состояние накапливаюшего сумматора 8 и управляю- . ший вход сдвига дополнительных регистров

10 сдвига, в каждом такте содержимое старших разрядов дополнительных регистров 10 сдвига перезаписываетсл в их соответствуюшие младшие разрлды, при этом содержимое старших разрлдов дополнительных регистров 10 сдвига и содержимое накапливаюшего сумматора 8 представляет собой сумму Ф значений (где

= 0-< ; с - задаваемое число измерений значений .i параметров 3, по которому определяется среднее значение ч, q, выбирается четным степени числа 2) предыдуших измерений параметра у рабочих цихлов, а управляюшим импульсом на третьем выходе блока 4, поступаюшим на управляюший вход сложением накапливаюшего сумматора 8, последний устанавливается в режим сложения и производится преобразование аналогового параметра у, которое осушествляется аналогично изме ренин любого из параметров х< и его цифровое значение в результате преобразования содержится в счетчике 5, затем управлякшим импульсом с выхода блоха 4, поступаюшим на управляюший вход записи нахапливаюшего сумматора 8, содержимое счет- ° чика 5 через логический элемент ИЛИ 7

7 9783 передается в накапливающий сумматор 8, где суммируется с его содержимым, которое заносится в младшие разряды дополнительных регистров 10 сдвига.

На двенадцатом выходе блока 4 выра- з батывается одиночный импульс, который поступает на информационный вход дополнительного счетчика 11 и увеличивает его содеркимое на единицу.

Аналогично описанному выше протека- 10 ют очередные циклы измерений. Когда число рабочих циклов достигает значения иа выходе дополнительного счетчика

11 появляется высокий уровень напряже-. ния, которое поступает на четвертый вход 1 блока 4 управления. При этом содержи« мое Р +1 ых разрядов дополнительных регистров 10 сдвига представляет собой среднее от с измерений параметра М рабочих циклов. Указанное среднее значение 20

У<(измерений параметра у рабочих циклов получается автоматически, путем последовательного накопления этих значений в Р +1-ом разряде дополнительных регистров 10 сдвига, затем делением получен- 2З ной суммы нв число измерений q,, которое сводятся к определению места занятой в делимом и практически заранее известйо.

Перед началом очередных циклов измерений значение задаваемого диапазона 3р

)(для первого канала меняется на единицу (Х.« - Х<„=1), которое используется в очередных циклах измерений, проводимых аналогично вышеописанному и после эа вершения очередного q -го рабочего цикла э содержимое Р+2-го разряда дополнительных регистров 10 сдвига представляет собой среднее значение Э q, измерений параметра v рабочих циклов.

Аналогично вышеописанному значению gp задаваемого диапазона для аналогичного параметра х„первого канала измерений изменяется на единицу (Х1 «х =1).

Таким образом, в разрядах дополнитель. ных регистров 10 сдвига, начиная с К+1-gg го по N -ый последовательно расположены средние значения у раналоговой величины у, совокупность которых отражает собой форму зависимости параметра м от параметра х, при фиксированных значениях остальных переменных

После определения средних значений у параметра 43 и их запоминания на указан ных соответствующих разрядах дополнительных регистров 10 сдвига, начинаются этапы обработки результатов этих измерений, в результате которых определяются значение показателя степени и и значе ние коэффициента а; уравнения регрессии.

39 8

При этом нв первом этапе вычислений ,блоком 4 счетчик 5 устанавливается в нулевое состояние; соответствующими К сериями последовательных тактовых импульсов, поступающих соответственно на управляющие входы записи, выдачи, уста новки в нулевое состояние накапливающего сумматора 8 н управляющий вход сдвига дополнительных регистров 10 сдвига, в каждом такте содержимое старших разрядов дополнительных регистров 10 сдвига переэаписывается в их соответствующие младшие разряды. Таким образом, с с завершением последнего из указанных тактов перезаписи и сдвига на старших разрядах дополнительных регистров 10 сдвига находится среднее значение 9„ которое с выходов дополнительных регистров 10 сдвига через логический элемент

ИЛИ 7 заносится в накапливающий сумматор 8 и последний устанавливается в режим вычитания.

Управляющим импульсом с выхода блока 4, поступающим на управляющий вход сдвига дополнительных регистров 10 сдвига, производится сдвиг их содержимого на один разряд. При этом на старших разрядах дополнительных регистров 10 сдвига находится среднее значение 3>, которое с выходов дополнительных регистров 10 сдвига через логический элемент ИЛИ 7 .заносится в накапливающий сумматор 8, значение шлученной разности ьУ „=9 - у„, заносится в младшие разряды дополнительных регистров 10 сдвига.

Если значение указанной разности ьУ „ больше нуля, то с выхода состояния накапливающего сумматора 8 нв второй вход блока 4 управления поступает низкий уровень напряжения и начинается второй этап вычислений, При этом блоком 4 управления на информационный вход дополнительного счетчика 11 заносится единица, накапли вающий сумматор 8 устанавливается в нулевое состояние.

Аналогичным образом проводятся циклы вычислений, в резульнате которых определяются и соответственно заносятся в кажном цикле в млвнщие разряды аополнительных регистров 10 сдвига значения соответствующих разностей (ЬУ У У ЬУ У УЗ ." hЧ р = У<- Mp ) Таким образом,с завершениемем последнего из указанных циклов вычислений на старших разрядах дополнительных регистров 10 сдвига вновь находится значение задаваемого диапазона х

n+g аналогичного параметра х „первого канала измерения.

339 10 блока сравнения, логический элемент ИЛИ, накапливаюший сумматор, управляюшие входы сложением, вычитанием, занесением информации, выдачи информации, установки в нулевое состояние которого подключены соответственно к третьему, четвертому, пятому, шестому и седьмому выходам блока управления, восьмой и девятый выходы которого подключены соответственно к установочному и управляюшему входам регистра сдвига, выход которого подключен к первому входу блока управления, десятый выход которого подключен к управляюшему входу коммутатора каналов, о т л ичаюшийс ятем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены mH -разрядных дополнительных регистров сдвига и дополнительный счетчик, установочный и информационные входы которого подключены соответстиен1 но к одиннадцатому и двенадцатому выходам блока управления, тринадцатый выход блока управления подключен к упрантяк шим входам сдвига дополнительных регистров, сдвига, информационные входы которых подключены соответственно к выходам накапливаюшего сумматора, а . выходы дополнительных регистров сдвига и вторые выходы счетчика подключены через логический элемент ИЛИ к информационным входам накапливаюшего сумматора, выход состояния которого подключен к второму входу блока управления, четырнадцатый выход которого подключен к управляюшим входам выдачи информации дополнительных регистров сдвига, а третий вход подключен к выходу блока срав нения, второй вход которого подключеп к выходу коммутатора каналов, входы которого подключены к шинам входных сигналов, а четвертый вход блока управления подключен к выходу дополнительного счетчика.

Формула изобретения 0

Многоканальный преобразователь аналог код, содержаший коммутатор каналов, блок сравнения, блок управления, первый

И второй выходы которого подключены соответственно к установочному и информационному входам счетчика, первые выходы которого подключены к соответствуюшим входам преобразователя кода в напряжение, а выход преобразователя кода 0 в напряжение подключен к первому входу

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 744969, кл. Н 03 к 13/17, 21. 11.77.

2. Авторское свидетельство. СССР по заявке И 2801314/21 кл. Н 03 K 13/17, 15.01.80, с Мй

Аналогично вышеописанному проводятся очередные этапы вычислений. При этом определяются соответствуюшие разнос™ 32Я 32 "21 Ф332 43 32

pp-q p- р-2 pp- p-1Р 2

=АЗ -ЬУ !.

Ы .том этапе вычислений, когда определяемая разность принимает значение соиз меримое с нулем, вычисления прекрашаются. При этом содержимое дополнительного счетчика 11 представляет собой значение 10 показателя степени и первого члена управления регрессии и из содержимого старших разрядов дополнительных регистров

10 сдвига в зависимости от найденного значения и определяется значение его коэффициента а<(содержимое старших разрядов дополнительных регистров 10 сдвига. составляет: при и = 4 24<„;при и

=3 - 6а„; при n = 2 2а;при n = 1 a<

Для определения значейия показателя 20 степени и коэффициента очередного члена уравнения регрессии устройство проводит аналогично вышеописанному все соответствуюшие измерения и вычисления, при этом в процессе измерений средних зна- 5 чений параметра g рабочих циклов в каж дом цикле измерений изменяют. на единицу значение только задаваемого диапазона Х аналогового параметра х„-, соответствуюшего этому члену. 30

Таким образом, последовательно определяя для каждого члена уравнения регрессии значение показателя степени и коэффициента с, с помошью предлагае° мого устройства определяется форма зави-у симости между входными и выходными параметрами объекта.

А6

Составитель Л. Беляева

Редактор A. Власенко Техред И, Гайду Корректор В, Лрохненко

Заказ 9240/74 Тираж 959 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений я открытий

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

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