Устройство для регистрации значений контролируемых параметров

(19) О 1) . СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУЬЛИН ЗО)0 01 Р 9 3 МИТЕТ СССР Й И ОТНРЫТИ ГОСУДАРСТВЕННЮПО ДЕЛАМ ИЗОБ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,Н АВТОРСКОМУ Саид ОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТОНТРОЛИРУЕИЫХ ПАРА958857, о тс я тем, что, с функциональных него введены .после ненные экстраполяные квантователь и,(54)(57) 1, УСТР РАЦИИ ЗНАЧЕНИЙ К ИЕТРОВ по авт.св л и ч а в щ е е целью расширения возможностей, в довательно соеди тор, дополнитель(72В.П. Авдеев, Л.П. Мышляев, Б.А Кустов, В.В. Зимин, А.Д. Гуревич, В.К. Буторин и С.Р. Зельцер (71) Сибирский ордена Трудового Красного Знамени металлургический институт им. Серго Орджоникидзе (53) 53.087.61(088.8)(56) 1. Авторское свидетеЛьство СССР958857, кл. С 019/32, 1981 (прототип). блок памяти, а также второй и тре. тий цифро-аналоговые преобразователи, причем, вход экстраполятора соединен с выходом первого цифро-. аналогового преобразователя, входы второго и третьего цифро-аналогового преобразователя соединены свыходами дополнительного блока памяти, их выходы - с информационными входами входного коммутатора, а вход сброса дополнительного блока памяти подключен к выходу элемента эадержки,2 устройство по п.1, о т л ич а ю ш е е с я тем, что, экстраполятор выполнен в виде последовательно соединенных первого блока срав-ЕИ нения, ограничителя, интегратора, блока задержки, второго блока срав- нения, масштабируюцего блока и сум .матора, причем выход интегратора подключен к вторым входам блоков сравнения и сумматора.10 Изобретение относится к приборостроению и может быть использованодля записи на диаграммной ленте,совокупности контролируемых и экстраполируемых технологических параметров (двух или более одновременно) 5в виде кривых.Известно устройство для регистрации значений контролируемых пара-:метров, содержащее датчики параметров, соединенные через входной коммутатор с уравновешивающей измерительной системой, выход которой подключен к реверсивному двигателю, свй.занному с кареткой печатающего ме"ханизма, синхронный двигатель привода диаграммной ленты, связанныйс печатающим механизмом и входнымкоммутатором, счетчик импульсов идешифратор, профилированный кулачоки второй коммутатор, связанные свалом синхронного двигателя, повторитель сигналов, связанный с валомреверсивного двигателя, нормальноразомкнутые контакты, взаимодействующие с профилированнйм кулачком,включенные между выходом повторителя сигналов датчиков и входами второго коммутатора и счетчика импульсов, квантователи сигналов, подключенные к выходам второго коммутатора, блоки памяти,. включенные междувыходами квантователей сигналов ивходами дешибратора, цифро-аналоговый преобразователь, подключенныйк выходам дешифратора, Формирователь импульсов сброса, соЕдинйнный 35с выходом счетчика импульсов, и элемент задержки, включенный между Формирователем импульсов сброса и входами сброса блоков памяти 11Недостатком этого устройства является то, что оно не позволяетэкстраполировать как обобщенную кривую, так и отдельные параметры,применение же многомерных экстраполяторов вызывает техйические трудности в связи с их сложностью. Операции экстраполяции необходимы приоценке состояния большинства промыаленных объектов, так как последние содержат запаздывания в измери тельных или регулирующих каналах.Целью изобретения является расширение функциональных возможностейустройства.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для регистрации значений контролируемых параметров введены последовательновключенные экстраполятор, дополнительные квантователь, и .блок памятиа также второй и третий цифро-аналоговые преобразователи, причемвход экстраполятора соединен с выходом первого цифро-аналоговогопреобразователя, входы второго итретьего цифро-аналоговых преобразо; 65 вателей соединены с выходами дополнительного блока памяти, их выходы с информационными входами входного коммутатора, а вход сброса дополнительного блока памяти соединен с выходом элемента задержки.Экстраполятор выполнен в виде последовательно включенных первого блока сравнения, ограничителя, интегратора, блока задержки, второго блока сравнения, масштабирующего блока и сумматора, причем выход интегратора соединен с вторыми.входами блоков сравнения и сумматора.На чертеже представлена блоксхема устройства для двух контролируемых параметров при трех уровнях их квантования. По аналогии может быть построен регистратор и для большого числа параметров и уровней квантования.Устройство для регистрации многомерных данных содержит датчики 1 и 2 регистрируемых параметров, входной коммутатор 3, измерительную схему 4, реверсивный двигатель 5 привода каретки печатающего механизма 6, носитель записи в виде диаграммной ленты 7, синхронный двигатель 8, повторитель 9 сигналов, профилированный кулачок 10, нормально разомкнутые контакты 11, счетчик 12 импульсов, формирователь 13 импульсов сброса, элемент 14 задержки, второй коммутатор 15 первые квантователи сигналов с первого и второго датчи.ков 16-1,и 16-2 соответственно, состоящие из дискриминаторов (пороговЫх элементов) 17 и схем 18 анти- совпадений, первые блоки 19-1 и 19-2 памяти, содержащие по три ячейки 20 памяти (по числу уровней квантования сигнала), дешифратор 21, выполненный из схем 22 совпадений, первый цифро-аналоговый преобразователь 23, экстраполятор 24, содержащий первый блок 25 сравнения, ограничитель 26, интегратор 27, блок.28 задержки, второй блок 29 сравнения, масштабирующий блок 30, сумматор 31, второй квантователь 32 сигналов, состоящий из пороговых элементов 33, схем 34 антисовпадений, второй блок 35 памяти, содержащий девять ячеек 36 памяти, второй цифро-аналоговый преобразователь 37, третий цифро-аналоговый преобра. зователь 38.Устройство работает следующим образом.Электрические сигналы с датчиков 1 и 2, пропорциональные значениям измеряемых параметров, поступают на входной коммутатор 3, выполненный в виде. двухполюсного переключателя и управляемый двигателем 8. Коммутатор 3 подключает в начале каждого цикла регистрации выэ50,где у (с+ 1) - значение выходного сиг-.нала Т(С) экстраполятора, экстраполированного на интервал времени ь55 у(с) - сглаженное значениевходного сигнала у(с)экстраполятора;(С) - оценка скорости изменения сигнала.60 Для реализации выражения (1) извходного сигнала экстраполятора 24в бервом блоке 25 сравнения вычитается выходной сигнал интегратора 27,сигнал полученной разности поступаетна ограничитель 26, выполненный вход первого датчика к входу измерительной схемы 4, которая управляет двигателем 5. Двигатель 5 перемещает каретку с иечающим механизмомб и движок реохорда измерительнойсхемы 4 до уравновешивания сигналаОдновременно с перемещением карет- ки и движка реохорда измерительнойсистемы двигатель 5 перемещает реоМорд повторителя 9 сигналов. Следо-вательно, каждому значению регистрируемого сигнала соответствует равнозначное положение движков реохордовизмерительной системы 4 и повторите.ля 9 сигналов.В момент наступления равновесиясигнал на входе двигателя 5 становится равным нулю, и двигатель 5 останавливается, двигатель 8 через механизм привода воздействует напечатающий механизм б, который отпечатывает на равномерно движущейсядиаграммной ленте 7 точку и цифру, .соответствующую номерудатчика, под.ключенного к входу измерительнойсхемы 4; положение точки по ширинедиаграммной ленты пропорционально .величине сигнала, поступающего сдатчика. В этот же момент кулачок10, закрепленный на валу синхронного,двигателя 8, замыкает нормально разомкнутые контакты 11, через которые электрический сигнал от повторителя 9 сигналов поступает на вход.второго коммутатора 15 и счетчика12 импульсовС первого выхода коммутатора 15 )сигнал, пропорциональный значениюпервого регистрируемого параметра,поступает на вход первого квантователя 16-1 первого параметра.Первый квантователь 16-1 содержит при трех уровнях квантователя,сигнала четыре дискриминатора (поро.говых элемента) 17 с общими входами, подключенными к первому выходувторого коммутатора 15, и три схемы18 антисовпадений,Аналогично устроен квантователь 16-2, но входы егодискриминаторов подключены к второмукоммутатору 15 второго выхода.Дискриминаторы 17 выполнены ввиде, например, триггерных схем содним устойчивым состоянием равновесия, которые срабатывают, если на ихвход поступает сигнал, превышающийнекоторый пороговый уровень, Порогисрабатывания соседних дискриминаторов отличаются на величину интервала квантования сигнала по уровню,Схемы 18 антисовпадений представляют собой логические устройства, которые срабатывают только в том случае, если на один вход схемы поступает сигнал,а на другой -не поступает.Таким образом, при поступлениисигнала на вход первого квантователя 16-1 сигнал появится на выходетой схемы 18 антисовпадений которая подключена к дискриминаторам17 с порогами срабатывания выше иниже уровня входного сигнала. Сигналс выхода сработавшей схемы 18 антисовпадений квантователя 16-1 поступает на информационный вход ячейки20 памяти первого. блока 19-1 памятиБлок 19-1 памяти сигналов перво-го датчика содержит три ячейки 20памяти, входы которых подкхпоченынепосредственно к выходам соответствующих схем 18 антисовпаденийквантователя 16-1. Каждая ячейка20 памяти выполнена в виде триггерной схемы с двумя устойчивыми состояниями равновесия и с двумя входами - информационным и сбрасывающим. При поступлении сигнала на 20 информационный вход ячейки 20 памяти схема приходит в одно из состояний равновесия, а на выходе формирователя сигнал, фиксируя тем самымсигнал из квантователя 16-1.25 Далее сигнал с выхода ячейки 20памяти блока 19-1 памяти поступаетв первый дешифратор 21 на вход однойиз схем 22 совпадений, подключеннойнепосредственно к выходу сработав шей ячейки 20 памяти.Выходы дешифратора 21 подключенык соответствующим входам первогоцифро-аналогового преобразователя23, на выходе которого формируется З 5 аналовый сигнал, например, в виденапряжения постоянного тока, величина которого пропорциональна номерусработавшей схемы 22 совпаденийдешифратора 21, и, следовательно, 40 сочетанию квантованных значений сигналов датчиков 1 и 2. Аналоговыйсигнал, полученный с первого цифроаналОгового преобразователя 23,поступает на вход коммутатора 3 ивход экстраполятора 24.Экстраполятор 24.выполняет следующее преобразованиет (с+ =т(с)+.ч(с), (1)виде усилителя с насыщением, где срезаются отдельные, большие по величине (грубые) выбросы, что повышает точность дальнейшегопреобразования сигнала. Выходной сигнал ограничителя 26 подается на интегра-, тор 27, на выходе которого получается сигнал о сглаженном значении обобщенной кривои Т(с).Этот сигнал задерживается на интервал д времени в блоке задержки 27 и поступает на второй блок 29 сравнения, где вы читается из выходного сигнала инте гратора 27. Выходной сигнал второго блока 29 сравнения поступает на масштабирующий блок 30 где умножается на коэффициент ь = т/д, тем самым получается сигнал о второй. составляющей правой части (1). В сумма торе 32 суммируется выходной сигнал интегратора, 27 и масштабирующего блока 30, В результате на выходе сумматора 31 получается сигнал у э(+ г)Далее производится квантование выходного сигнала экстраполятора 24 на девять уровней. Эта операция осуществляется аналогично квантованию в блоках 16-1 и 16-2. Для выпол нения указанной операции использует. ся второй квантователь 32, состоящий из дискриминаторов 33 и схем 34 антисовпадений.Квантованный выходной сигнал из второго квантователя 32 поступает на второй блок 35 памяти, содержащий девять ячеек памяти, функционирующий аналогично ячейкам первого блока памяти. Сигнал с выходов ячеек 36 блока 35 памяти поступает :на второй и третий цифро-аналоговые преобразователи 37 и 38., На входах второго 37 и третьего 38 цифро- аналоговых преобразователей получаются аналоговые сигналы, величина которых пропорциональна номеру ячейки памяти, с которой поступил сигнал, Выходной сигнал второго цифроаналогового преобразователя является Экстраполированным сигяалом первого датчика 1, а третьего - второго датчика 2.На вход коммутатора 3 подаются, таким образом, дополнительно к сигналам от датчиков сигналы: с первого цифро-аналогового преобразователя 23 - сигнал о значении обобщенной кривой:, экстраполированное значение этой кривой - с выхода экстраполятора 24; экстраполированные значения каждого из двух входных сигна лов - с выходов второго 37 и треть-55 Отображение сигналов двух и более числа датчиков в аиде обобщенной. кривой, ее экстраполированного зна-ченйя, экстраполированных значений этих кривых позволяет оперативно и точно оценить и предсказать поведение объекта управления, принимать более точные управляющие воздействия. его 38 циФро-аналоговых преабразова.телей.Коммутатор 15 работает следующим образом. Контакты 11 в моментрегистрации с преобразователя 23не замыкаются, так как кулачок 10имеет только два выступа (по числудатчиков технологических параметров)и сигнал с повторителя 9 на коммутатор 15 не поступает и дальнейшей об работке не подвергается.При каждом замыкании контактов11 счетчик 12 Фиксирует импульс, апри каждом втором импульсе счетчик12 вырабатывает сигнал, включающий 15 формирователь 13 сбрасывающегоимпульса, выполненный, например, ввиде электромагнитного реле, с выхода которого сигнал поступает наблок 14 задержки, а с выхода последнего через определенный промежутоквремени, требуемый для обработки ирегистрации сигнала с цифро-аналогового преобразователя 23, и на сбрасывающие входы ячеек 20 и 36 памяти.25 При этом сработавшие ячейки памятивозвращаются в исходное состояние.Таким образом, в ходе регистрациина равномерно движущейся дчаграммнойленте печатаются шесть кривых, Зо образованных последовательностью точек, две из которых отображают сигнал с датчиков 2 и 1, третья характеризует их совместное изменениеи является обобщенной оценкой состояния объекта управления, четвертая -экстраполированное значение обобщенно оценки состояния объекта, пятаяи шестая кривые - экстраполированноезначение. сигналов первого и второгодатчиков.40 Аналогично может быть выполненрегистратор многомерных данных и отбольшого числа датчиков при большемчисле уровней квантования сигналов.Предлагаемое устройство регистраЯ 5 ции многомерных данных обладает посравнению с базовым объектом болееширокими Функциональными возможностями за счет экстраполяции обобщенной кривой и последующей развертки 5 р ее в экстраполированные сигналы от, дельных датчиков.1065689 Составитель В. КиселевРедактор Р. Цицика Техред Т. фна , КорректорЛ, Патай илиал ППП "Патентф, г,Ужгород, Ул. Проектная Заказ 11029/41 ТиВНИИПИ РосУпо делам113035, Моск аж 615арственнзобретена, ЖПодписноего комитета СССРй и открытийРаушская наб., д. 4