Масштабирующий преобразователь

(1% (1) СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК Й 01 К 13/02 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТАВТОРСКОИМ СВИДЕТЕЛЬСТВУ юхно,К.И.ПоГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Карпов Р.Г, Карпов Н.Р.Преобразование и математическая обработка широтно-импульсных сигналов. М., Машиностроениеф, 1977,с 86.2, Ермолов Р.С., Колесник В.К.,Ивашев Р.А. Морозов Г.ф. Электроизмерительныеустройства для диагностики машин,и механизмов. Л.,фЭнергия" 1979, с . 69(прототип) .(54)(57) МАСЮТАБИРУЮЩИЙ ПРЕОБРАЗО: ВАТЕЛЬ, содержащий генератор, выход которого соединен с входом делителя частоты, управляемый делительчастоты, регистр и выходней счетчик.о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точностн преобра-зования и автоматизации процесса.обработки данных, в него введеныблок элементов совпадений, блокмультиплексоров, дешифратор, сдви.-.говый регистр, коммутирующий блок,блок запомйнающих регистров, сумма-,тор, два регистра перезаписи, инвертор, два кодовых преобразователяи логический блок определения знака,при этом входы масштабирующего преобразователя соединены с информационными входами блока элементов совпадения, выходы которого соединеныс информационными входами блокамультиплексоров, а тактовый входсоединен с выходом генератора, первый выход блока мультиплексоров соединен с входом синхронизации регистра, второй выход блока мультиплексоров соединен с входом инвертора ивходом синхронизации первого регистра перезаписи, выход инвертора соединен с входом синхронизации второго регистра перезаписи, выход делителя частоты соединен с входом синхронизации сдвигового регистра, выходы которого через коммутирующий блок соединены с управляющими входами блока мультиплексоров, логического блока определения знака, дешифрато ра, регистра, выходного счетчика и блока запоминающих регистров, первый последовательный выход блока запоминающих регистров соединен с дополнительным информационньи вхо-дом блока мультиплексоров, второй .последовательный выход блока запоминающих регистров соединен с входом , 19 .синхронизации управляе(ого делителя частоты, информационные входы которого соединены поразрядно с парал,лельньвюи выходами блока запоминаю.щих регистров, выход переполнения управляемого делителя частоты соеди- Я нен с первым входом блока запоминаэф;. щих регистров, выходы дешифраторапоразрядно соединены с информационныаи входами регистра, выходы которого соединены поразрядно с входами :первого слагаемого сумматора, выходы сумматора соединены поразрядно :с информационными. входами регистра перезаписи, выходы которого пораз.рядно соединены с информациониьаки входами второго регистра перезаписи, выходы второго регистра перезаписи соединены поразрядно с входами пер.вого кодового преобразователя и входами второго слагаемого сумматора, знаковые входы масштабирующего преобразователя -соединены с входами логического блока определения .знака, .выход которого соединен со знаковым входом выходнего счетчика, выход первого кодового преобразователя со;единен с вторым входом блока запоми:нающих регистров и с синхронизирующим входом выходного счетчика, выхо;1038880 тьим входом блока запоминающих Ре.гистров и последовательным выходом устройства, вход запуска устройства соединен с управляющим входом сднигового регистра. ды которого соединены поразрядно с входами кодового преобразователя и соединены с параллельными выходами устройства, а выход второго кодового преобразоВателя соединен с тре. 1 .2Изобретение относится к электро- водит к болвшой избыточности аппаизмерительной технике и автоматике, ратурных средств, к снижению надежн частности к устройствам для диаг- ности измерительных устройств. ностики машин й механизмов, к устрой. Цель изобретения - повышение точствам автоматического контроля и 5 ности преобразования и автоматизации регулирования, и предназначено для процесса обработки данных, преобразования в код и математичес- Укаэанная цель достигается тем, кой обработки широтно-импульсных что в масштабирующий преобраэоватедь, сигналов. содержащий генератор, выход которогоИзвестно множительное устройство 10 соединен с входом делителя частоты, .для широтно-импульсных сигналон, управляемый делитель частоты, ресодержащее формирующее .устройство, гистр и выходный счетчик,введены блок ждущий мультивибратор, генератор элементов совпадений, блок мульти- гиперболического напряжения, эапо- плексорон, дешифратор, сдвиговый минающее устройство, компаратор, 15 РегистР коммутирующий блок, блок интегрирующий усилитель, ключи и запоминающих регистров, сумматор,выходной триггер Щ. два регистра перезаписи, инвертор,.данное устройство отличается не- Два кодовых преобраэоватеаЯ и логи- высокой точностью, что связано с . ческий блок определения Знака, при температурными и временными дрейфа ,этом входы масштабирующего преобрами аналоговых элементов, Иедостат- зователя соединены с информационныком множительного устройства являют- ми входами блока элементов совпадеся также ограниченность фунициональ ния, выходы которого соединены с ных воэможностей, сложность выполи информационньачи входами блока мультиния генератора гиперболического на- плексорон, а тактовый вход соединенпряжения. с выходом генератора, первый выходИзвестен масштабирующий преобразо блока мультиплексоров соединен с ватель, содержащий схему запуска .входом синхронизации регистра, втовентили, вычитающий счетчикэлемент рой выход блока мультиплексорон соефиксации нуля, генератор, выход кото динен с входом инвертора и входом рого соединен с входом делителя ЗО синхронизации первого регистра пере- частоты, управляемый делитель часто записи, выход инвертора соединен с ты, переключатель, регистр и выход- входом синхронизации второго регистной счетчик 2 .ра перезаписи, выход делителя соедимасштабирующий преобразователь яв- нен с входом синхронизаЦии сдвиговоляется цифровым устройством, однако 35 го регистра, выходы которого через благодаря применению управляемых коммутирующий блок соединены с УпРав- делителей частоты для умножения об- ляющими входами блока мультиплексоладает низким быстродействием, зази- Ров, логического определения знака, сящим к тому же от масштабных коэф- дешифратора, регистра, выходного фициентов. При обработке большого 4 О счетчика и блока запоминающих регистмассива данных от нескольких первич- . ров, первый .последовательный выход. ных датчиков даже при использовании 1 блока затоминающих регистров соедиРяда масштабирующих преобразователей нен с .дополнительным информационтребуется дополнительная обработка ным."входом блока мультиплексоров, информации, проводимая нручную. Воз втоРой последовательный выход блока можность представления функций в запоминающих регистров соединен с нхомасштабирующем преобразователе огра- дом синхронизации управляемого делитеничена полиномом первой степени, что ля частоты, информационные входы кото- приводит я возникновению эначитель- Рого соединены поразрядно с паралной погрешности при обработке инфор- лельными выходами блока запоминающих мации. Ррименение ряда масштабирую- РегистРов, выход переполнения управщих преобразователей в многоканаль- ляемого делителя частоты соединен ных измерительных устройствах при- с первым входом блока запоминающихрегистров, выходы дешифратора пораэрядно соединены с информационнымивходами регистра, выходы которогосоединены поразрядно с входами первого слагаемого сумматора, выходысумматора соединены поразрядно сВинформационными входами первого регистра перезаписи, выходы которогопоразрядно соединены с информационными входами второго регистра перезаписи, выходы второго регистра .10перезаписи соединены поразрядно свходами первого кодового преобразователя и входами второго слагаемогосумматора, знаковые входы масштабирующего преобразователя соединены с 15входами логического блока определенния знака, выход которого соединенсо знаковым входом выходного счетчика, выход первого кодового преобразователя соединен со вторым вхо-ф 2 Одом блока запоминающих регистров ис синхронизирующим входом выходногосчетчика, выходы которого соединеныпоразрядно с входами второго кодово.го преобразователя и соединены спараллельными входами устройства, авыход второго кодового преобразователя соединен с третьим входом блока запоминающих регистров и последо.вательным выходом устройства. Входзапуска устройства соединен с управляющим входом сдвигового регистра.На чертеже изображена функциональная схема масштабирующвго пресобраэователя.Масштабирующий, . преобразовательсодержит блок 1 элементов совпадений,.генератор 2, делитель 3 частоты,блок 4 мультиплексоров, регистр 5,первый регистр 6 перезаписи, второйрегистр 7 перезаписи, сумматор 8, 40инвертор 9, дешифратор 10, выходнойсчетчик 11, выполненный реверсивным,первый и второй кодовые преобразователи 12 и 13, преобразующие параллельный код в число-импульсный, 45блок 14 запоминающих регистров,управляемый делитель 15 частоты,сдвиговый регистр 16, логическийблок 17 определения знака, коммутирующий блок 18,50 Масштабирующий преобразователь работает следующим образом.Импульс запуска падается автома-тически или вручную после включения 55 питания на вход сдвигового регистра 16, при этом в его первый разряд записывается логическая единица, а в остальные разряды - нули, Выходные сигналы сдвигового регистра 16, 6 О объединенные в группы блоком 18 согласно алгоритму работы масштабирующего преобразователя, осуществляют управление работой основных узлов устройства, 65 Информация от первичных датчиковпоступает на входы масштабирующегопреобразователя в виде широтно-.импульсных сигналов. В блоке 1 происходитзаполнение временного интервалавходных сигналов частотой генератора 2, так что на выходе блока 1входные величины представлены в число-импульсном виде;Выходная частбта генератора 2 поступает также на делитель 3 частоты,коэффициент деления которого определяется разрядностью масштабирующегопреобразователя. Блок 4 подключаетодну из входных величин или промежуточный результат; хранящийся вблоке 14, представленные в число-импульсном виде либо на вход синхронизации регистра 5, либо на счетныйвход регистров б,и 7 перезаписи (в.зависимости от управляющего воздействия на входе блока 4) . Информацияв регистр 5 может записываться такжеи параллельным кодом, в этом случаеона поступает из дешифратора 10 ипредставляет собой постоянные масштабные коэффициенты, двоичный эквивалент которых возникает на выходахдешифратора в моменты времени, опре-деляемыеалгоритмом работы масштабирующего преобразователя, который всвою очередь задается коммутирующимблоком 18.Умножение двух величин в масштабирующем преобразователе осуществляется многократным (по.числу импульсов, поступающих на счетные входырегистров б и 7 перезаписи) суммированием числа, записанного в регистре5 самого с собой. Регистры и 7перезаписи обнуляются после проведения каждой операции умножения управляющими сигналами с выхода коммутирующего блока 18 (не показано). Произведение, хранящееся в регистре 7,перезаписи поступает в зависимостиот управляющих сигналов коыкутирую- .щего блока 18 на вход синхронизациивыходного счетчика 11, где алгебраически суммируется с другими слагаемыми, либо записывается в один изрегистров блока 14 для проведениянад ним дальнейших операций в соответствии с алгоритмом работы масшабирующего преобразователя. Блок 14.имеет два последовательных выхода(т.е. выхода в число-импульсном коде) и один выход параллельного кода,который поступает на информационныевходы управляемого делителя 15 часто.ты. Последний выполнен в виде реверсивного счетчика с обратной связью(выход переполнения соединен со входам разрешения записи),, Операция деления применяется лищьдля вычисления отношения двух входных величин или, например, для вычисления тангенса по уже вычисленным1038880,Составитель И.ДягельТехред М.тепер Корректор Г Редактор В.Пилипен тн каз 6224/52 Тираж 710 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, .Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5лиал ПНП "Патентф, г. ужгород, ул. Проектна синусу и косинусу угла, Частноевновь поступает в блок 14.Знаковая информация поступает навход логического блока 17, где запоминается и определяется знак очередного слагаемого с помощью логическихопераций над зйаками.Таким образом, по .существу.все .математические операции в масштабирующем преобразователе выполняютсянад абсолютными значениями входныхвеличин, что позволяет снизить габариты устройства эа счет снижения егоразрядности на единицу,Масштабирующий преобразователь,позволяет, благодаря наличию блока14 и соединению его первого последовательного выхода со входом блока4, производить итерационные вычисления, напримервычислять степенныефункции, тригонометрические функциивходных величин разложением в ряд,Масштабирующий преобразователь по-зволяет вычислять также интегралывходных величин, производные от нихпо времени (суммируя входные величины за большие промежутки времениили определяя их приращения эа малыепромежутки времени). Параллельный код с выхода счетчика 11 поступает на выход масштабирую.щего преобразователя и одновременно на вход кодового преобразователя13. Выход последнего является последовательным выходом масштабирующего преобразователя, в то жевремя он соединен со входом блока 15 14, что Иозволяет заносить в последний промежуточные результаты.После срабатывания всех разрядовсдвигового регистра 16 весь процессобработки данных повторяется, так 2 О как выход последнего разряда сдвигового регистра 16 соединен с входомпервого