Многоканальное устройство для регистрации и индикации мгновенных значений сигналов

сооз советсниСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 09) (11 51)460109 уда стеенный номитет ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ки АН УССва ССС980. ринципы само оатом юг(56) Авторское свидетельстУ 920379, кл. С 01 Р 9/02,Шкабардин М.С. Теория ипостроения быстродействующпишущих приборов. - М.: Эниздат, 1984, с. 196-199, р(54) МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ И ИНДИКАЦИИ МГНОВЕННЫХ ЗНАЧЕНИЙ СИГНАЛОВ (57) Изобретение может быть использовано для регистрации быстропротекающих процессов с преобразованием масштаба времени при помощи многоканальных самопишущих приборов. Цел изобретения - повышение надежности устройства. Поступающие с блока 9 синхронизации на вход блока 8 управХ,И ления импульсы формируют на выходе18 блока 8 управления последовательность импульсов с тем же периодом,которые поступают на счетный входсчетчика 10. На информационных выходах счетчика 10 появляются кодычисел, поступающие затем на информационные входы цифроаналоговогопреобразователя (ЦАП) 13, на аналоговый вход которого подается опорноенапряжение П. На выходе ЦАП 13 формируется ступенчатый сигнал, линейновозрастающий от 0 до П. Коды с выходов счетчика 10 поступают также навход группы инверторов 11. Получаемый на их выходе код поступает наинформационные выходы ЦАП 12, нааналоговый вход которого также подается П , Линейно изменяющиеся сигналы с выходов ЦАП 12 и 13 подаютсяна аналоговые входы ЦАП 4 и 5 соответственно и далее на сумматоре 6суммируются, и на выходе последнегообразуется сигнал, поступающий нарегистрирующее устройство 7. 3 ил.5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 Г 50 55 1 13Изобретение относится к измерительной регистрирующей технике и может быть использовано для регистрацбыстропротекающих процессов (например, переходных процессов) с преобразованием масштаба времени с помощью многоканальных самопишущихприборов.Цель изобретения - повышение надежности устройства.На фиг, 1 приведена блок-схемапредлагаемого устройства; на фиг.2 - ;структурная схема блока управления;ена фиг. 3 - временные диаграммы работы устройства в режимах "Ввод" (а)и "Вывод" (б,в).Устройство состоит из коммутатора 1, к входам которого подключеноп входных шин (и - количество каналов), а выход его подключен к последовательно соединенным аналого-циф-ровому преобразователю (АЦП) 2 изапоминающему устройству (ЗУ) 3, выходы которого подключены к информационным входам цифроаналоговых преобразователей (ЦАП) 4 (1 - и) и 5(1 - и) связаны через сумматоры 6(1 - п) с входами регистрирующегоустройства 7, Устройство содержиттакже блок 8 управления, блок 9 синхронизации, счетчик 10, группу 11инверторов, ЦАП 12 и 13, входы ивыходы 14-19 блоков,Блок 8 управления (фиг. 2) содержит генератор 20 тактовых импульсов(ГТИ), элемент И 21, счетчики 22-24,логическую схему 25, сумматор 26,триггеры 21 и 28, элемент И 29, элемент И-ИЛИ 30, элемент И 31 и дешифраторы 32 и 33,К входам блока 8 управления (БУ)подключены управляющие шины Ввод и"Вывод", а также выходы блока 9 син -хронизации (БС). К входу 19 БУ 8 подключен выход переполнения счетчика 10К управляющим входам коммутатора 1подключена шина номера канала (ШНК),к адресным входам ЗУ 3 - адреснаяшина (ША). Выходы 14 и 15 БУ 8 подсоединены к входам синхронизации запуска АЦП 2 и записи ЗУ 3 соответственно, Выходы 16 (1 - и) и 17 (1 - д)подключены к входам синхронизациизанесения информации в ЦАП 4 (1 - п)и 5 (1 - и) соответственно. Выход18 подключен к счетчику 10 (к счетному входу), информационные выходыкоторого соединены с входами ЦАП 13 непосредственно, а с входами ЦАП 12через группу инверторов 11.На аналоговые входы ЦАП 12 и 13подается опорное напряжение, а выходы ЦАП 12 и 13 подключены к аналоговым входам ЦАП 4 (1 - п) и 5 (1 - п)соответственноУстройство работает в двух. режимах следующим образом.В режиме "Ввод осуществляетсяввод входной информации в реальноммасштабе времени, а в режиме "Вывод"вывод информации в замедленном темпена входы регистрирующего устройства.Управление выбором режима работы устройства осуществляется с помощью блока 9, который формирует на своих выходах две последовательности импульсов с периодами следования д г. идТ/Я (где д и д Т - шаги дискретизации входного и выходного сигналовсоответственно; И - емкость счетчика 10). Импульсы синхронизации поступают на вход БУ 8 который формирует сигналы управления остальнымиэлементами устройства. В режиме"Ввод синхронизация производитсяот последовательности импульсов д,а в режиме Вывод" - от последовательности импульсов дТ/И.В режиме "Ввод" входные сигналых,1(с), где Ч = 1,2п - порядковый номер канала, поступают навход коммутатора 1, На управляющийвход коммутатора 1 по ШНК поступаеткод номера опрашиваемого канала. Свыхода 14 БУ 8 на вход запуска АЦП2 поступает сигнал "Пуск АЦП"(фиг. 3 а). ЛЦП 2 кодирует выборкумгновенного значения сигнала хскодэтой выборки заносится в ячейку ЗУ 3,адрес которой установлен на ША, посигналу "Зп ЗУ" (фиг. За) на выходе15 БУ 8. После этого код на ШНК иША увеличивается на единицу и происходит опрос следующего канала. Заинтервал времени, соответствующийшагу дискретизации входного сигналаосуществляется последовательныйопрос всех п каналов, что составляетодин цикл работы устройства в режиме Ввод (фиг. За),В режиме Вывод из ячеек ЗУ 3 выводятся кодированные выборки сигналов, поступающие на информационныевходы ЦАП 4 (1 - и) и 5 (1 - и), вкачестве которых использованы ЦАП наинтегральных микросхемах со встроенными буферными регистрами. Адреса3 13ячеек, из которых производится выводинформации, формируются БУ 8 на адресной шине ША таким образом, чтоза интервал времени, отведенный длявывода информации по одному каналу,производится вывод двух следующихдруг за другом выборок и соответствующих одному каналу,На выходах 16 (1 - п) и 17 (1 - п)БУ 8 формируются сигналы Зп ЦАП 4(1 - и) и Зп ЦАП 5 (1 - и) соответственноВ моменты прихода этих сигналов на ЦАП 4 (1 в .и) и 5 (1 - и)происходит запись информации в буферные регистры этих ЦАП. При этомсигналы Зп ЦАП 4 (1 - и) и Зп ЦАП 5(1 - п) подаются на одноименные ЦАПне одновременно, а со сдвигом вовремени таким образом, что в ЦАП 4(1 - и) заносится код выборки х;, ав ЦАП 5 (1 - и) - код выборки х;.(фиг,3 б),Рассмотрим цепь, формирующую опорное напряжение на ЦАП 4 и 5 (1 - и),11 оступающие с блока 9 на вход БУ8 импульсы с периодом ьТ/И формируют на выходе 18 БУ 8 последовательность импульсов с тем же периодом, поступающих на счетный входсчетчика 10, на информационных выходах которого появляются коды чисел,поступающие затем на информационныевходы ЦАП 13, на аналоговый входкоторого подается опорное напряжениеП. На выходе ЦАП 13 формируетсяступенчатый сигнал, линейно возрастающий от 0 до 3(фиг. Зв). Кодыс выходов счетчика 10 поступают также на вход группы 11 инверторов, получаемый на их выходе код, соответствующий обратному коду на выходесчетчика 10, поступает на информационные входы ЦАП 12, на аналоговыйвход которого также подается опорное напряжение 11 р . На выходе ЦАП 12формируется ступенчатый сигнал, линейно убывающий от Цо, до О. Периодлинейно изменяющегося сигнала соответствует шагу дискретизации выходного сигнала аТ. Линейно изменяющиеся сигналы с выходов ЦАП 12 и 13 подаются на аналоговые входы ЦАП 4 (1 - и) и 5 (1 - и) соответственно. Так как последние являются перемножающими, на их. выходах формируются сигналы, линейно изменяющиеся от х до 0 и от 01до к; т,е. в интервале времени12391 4 г.; + лТ 3 напряжения на выходах ЦАП 4 (1 - п) и 5 (1 - п) следующие: 11 лй 4-1 д(- - )1 ТЭти сигналы поступают на сумматор 6(1 - п), суммируются, и на выходепоследнего образуется сигнал с - 11 цлпа-+ ГГцлпв- х Цопг. - р+ (х - х )1 осд Т в т.е. выходные сигналы сумматора 6(1 - и) линейно изменяются от х дох;, . Эти сигналы поступают на входы регистрирующего устройства 7.Согласно одной из возможных структурных схем (фиг. 2) блок управления 8 состоит из ГТИ 20, выход которого подключен к входу элементаИ 21, второй вход которого подклю-.чен к выходу переполнения счетчика23, а выход - к счетному входу счетчика 22. Выход переполнения последнеГо подключен к счетному входу счетчика 23, емкость которого равна количеству каналов и, а выход переполнения которого подсоединен к счетному входу счетчика 24,Информационные выходы счетчика 22подключены к входам логической схемы(Л. Сх) 25, Информационные выходысчетчика 23 образуют 11 НК, котораяподключена к управляющим входам коммутатора КМ 1 (фиг, 1), Информационные выходы счетчика 24 подключенык входам сумматора (См) 26, к входупереноса в младший разряд которогоподключен выход Л. Сх 25. Информационные выходы См 26 совместно с ШНКобразуют ША, которая подключена кадресным входам ЗУ 3 (фиг. 1). Выход переполнения счетчика 24 подсоединен к входам установки в 0" триггеров 27 и 28, к входам установки в"1" которых подключены управляющиешины Ввод" и "Вывод" соответственно. Инверсные выходы триггеров 27и 28 подсоединены к входам элементаИ 29, выход которого связан с входами установки в "0" счетчиков 23 и 24,Прямые выходы триггеров 27 и 28подключены к входам Л. Сх 25, а также к первым входам элемента 1-ИЛИ30, к вторым входам которого подсое5 13динены соответственно входы дГ. (выход блока 9, фиг. 1) и 19 (выход .переполнения счетчика 10, фиг. 1).Выход элемента И-ИЛИ 30 подключен кдругому входу установки в 0" счетчика 23, Кроме того, прямой выход триггера 28 подключен к входу элемента И31, к второму входу которого подключен выход дТ/И блока 9 (фиг. 1), авыход элемента И 31 является выходом18 БУ 8.Выходы Л.Сх 25 являются выходами14 и 15 БУ 8 и подсоединены соответственно к входам синхронизации запуска АЦП 2 и записи ЗУ 3, ДругиевыхоДы Л.Сх 25 подключены к управляющим входам дешифратора (Дш) 32 и 33,информационные входы которых связаны с соответствующими выходами счетчика 23. Выходы Дш 32 и 33 являютсявыходами 1 б (1 - п) и 17 (1 - п) БУ8 и подключены соответственно к входам синхронизации занесения информации в ЦАП 4 (1 - и) и 5 (1 - и).Л.Сх 25 может быть реализованана основе постоянного запоминающегоустройства, которое позволяет преобразовать последовательность входныхсигналов (выходы триггеров 27 и 28и счетчика 22) в последовательностьвыходных сигналов в соответствии свременными диаграммами, приведенными на фиг. За,б.Блок управления работает следующим образом,При отсутствии сигналов ца шипах"Ввод" и "Вывод" триггеры 27 и 28установлены в "0", логические "1" сих инверсных выходов поступают ца.входы элемента И 29, логическая "1"на его выходе поступает ца входыустановки в "О" счетчиков 23 и 24 иони находятся в состоянии 0. Логический 0 , поступающий с прямоговыхода триггера 27 на вход элементаИ-ИЛИ ЗО,запирает его, блокируя прохождение последовательности импульсов с входа 1 Г БУ 8 на вход установки в "О" счетчика 23, Логический "О",поступающий с прямого выхода триггера 28 на вход элемента И 31, запирает его, блокируя прохождение последовательности импульсов с входа5 Т/И на выход 18 БУ 8 .(соответственно, с выхода Д Т/И блока 9 на счетный вход счетчика 10, фиг.1). Двалогических 0", поступающих с прямых выходов триггеров 27 и 28 на входы Л.Сх 25, блокируют работу. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 91 )Таким образом, при отсутствии сигнала на управляющих шинах "Ввод" и"Вывод" работа БУ 8 полцостью заблокирована и сигналы управления не вырабатываются.При появлении сигнала на шине"1", логический "0" с его инверсного выхода проходит на выход элементаИ 29 (на втором его входе по-прежнему логическая "1") и, поступая навходы установки в "0" счетчиков 23и 24, разблокирует их. Тактовые импульсы с выхода ГТИ 20 проходят навыход элемента И 21 (на его инверсный вход в этом время поступает логический 0" с выхода переполнениясчетчика 23) и поступают далее насчетный вход счетчика 22. Код с егоинформационных выходов подается навходы Л.Сх 25. На другие ее входыпоступают сигналы логической "1" спрямого выхода триггера 27 и логического 0 с прямого выхода триггера 28. При этом на выходах Л.Сх 25,являющихся одновременно выходами 1415 БУ 8, формируются управляющиесигналы "Пуск АЦП" и "Зп ЗУ" соответственно (фиг. За),При переполнении счетчик 22 автоматически сбрасывается в "О". Сигналс выхода переполнения счетчика 22поступает на счетный вход счетчика23 номера канала, увеличивая содержимое счетчика на единицу, На информационных выходах счетчика 23, образующих ШНК, формируется код, соответствующий номеру опрашиваемого канала. Этот код является одновременно кодам младшей части адреса ячейки в ЗУ 3, После опроса всех каналов на выходе счетчика 23 вырабатывается сигнал переполнения, которыйпоступает на счетный вход счетчика24 и закрывает элемент И 21. Приэтом БУ 8 переходит в режим ожиданияследующего импульса дГ.Счетчик 23 периодически устанавливается в 0импульсами, поступающими на его управляющий вход с выхода элемента И-ИЛИ 30, на первын входкоторого поступает с входа д БУ 8последовательность импульсов с периодом дс, а на второй вход - логическая "1" с прямого выхода триггера27. Одновременно на информационныхвыходах счетчика 24 формируется код,определяющий старшую часть адресаячейки в ЗУ 3. Этот код через сум5 10 15 ние 20 25 30 35 40 50 55 7 13 матор 26 поступает совместно с кодом на выходах счетчика 23 на ША ЗУ 3. После заполнения ЗУ 3 на выходе счетчика 24 формируется сигнал переполнения, который поступает на вход К тРиггера 27 и сбрасывается в "0". На этом режим ввода информации заканчивается, триггеры 27 и 28 находятся в состоянии "0", а работа БУ 8 полностью заблокирована.При появлении сигнала на шине "Вывод" триггер 28 устанавливается в "1", логический "0" с его инверсного выхода проходит на выход элемента И 29 и, поступая на входы установки в "0" счетчиков 23 и 24, разблокирует их. Логическая "1" с прямого выхода триггера 28, поступая на вход элемента И 31, на второй вход которого поступает с блока 9 последовательность импульсов Л Т/Н, разрешает прохождение последовательности на выход 18 БУ 8 (на вход счетчика 10), Сигнал с выхода переполнения счетчика 10 (фиг, 1) поступает на вход 19 БУ 8. Так как емкость счетчика 10 равна И, на вход 19 будет поступать последовательность импульсов с периодом дТ. Работа ГТИ 20, элемента И 21, счетчиков 22 - 24 такая же, как в режи.ме Ввод.Счетчик 23 периодически устанавливается в Он импульсами, поступающими на его управляющий вход с выхода элемента И-ИЛИ 30, на первый вход которого поступает с входа 19 БУ 8 последовательность импульсов с периодом д Т, а на второй вход - логическая "1" с прямого выхода триггера 28.На входы Л. Сх 25 поступает код с информационных выходов распределительного счогчика 22. На другие входы Л, Сх 25 поступают сигналы логического 0 с прямого выхода триггера 27 и логической "1" с прямого выхода триггера 28. При этом на выходах Л. Сх 25 формируются управляющие сигналы, соответствующие режиму "Вывод" - сигналы страбирующие Дш 32 и 33, с выходов которых снимаются сигналы занесения информации в ЦАП 4 (1 - и) и 5 (1 - и) соответственно (фиг,3 б), сигнал "+1", поступающий на вход переноса младшего разряда См 26, на первые входы которого поступает со счетчика 24 код старшей части адреса ячейки в ЗУ 3. При наличии этого сигнала на выходе См 26 получаем, таким образом, адрес 1+и ячейки в ЗУ 3 12391 8(выходы См 26 подключены только к старшим разрядам ША, поэтому при добавлении "1" к выходному коду счетчика 24 увеличивает код на ША на величину п). Эта дает возможность за время, отведенное для вывода информации па одному каналу, вывести из ЗУ 3 коды двух выборок к, и х ,соответствующих двум следующим друг за другом выборкам сигнала в канале.После окончания вывода информации из ЗУ 3 на выходе переполнения счетчика 24 формируется сигнал логической "1", который устанавливает триггер 28 в состояние "0". При этом устройство переходит в исходное состояФормула изобретения Многоканальное устройство для регистрации и индикации мгновенныхзначений сигналов, содержащее коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, запоминающее устройство, первые и вторые цифроаналоговые преобразователи, аналоговые схемы суммирования, регистрирующее устройство,устройство синхронизации, счетчик,третий цифроаналоговый преобразователь и блок управления, при этомвходные шины через коммутатор, аналого-цифровой преобразователь и запоминающее устройство связаны с информационными входами первых цифроаналоговых преобразователей, выходыпервых и вторых цифроаналоговых преобразователей через аналоговые схемы суммирования подключены к входамрегистрирующего устройства, кромеэтого, выходы устройства синхронизации подключены к первым входам блока управления, соответствующие выходы которого подключены к управляющим входам коммутатора, аналага-цифровога преобразователя, запоминающего устройства, к входам разрешения занесения информации первых и вторых циФроаналоговых преобразователей и к счетному входу счетчика, выходпереполнения которого подключен квторому входу блока управления, аинформационные выходы счетчика подключены к входам третьего цифроаналогового преобразователя, аналоговый вход которого подключен к источнику опорного напряжения, а ега выходподключен к аналоговым входам вторыхцифроаналоговых преобразователей,-С+Эд,Ь дагл сцЮ1ПСч Оц 4 лг 4 Ьа,гВНИИПИ Заказ 1961/38 Тираж 694 Подписн Ужгород, ул. Проектная оизв. полиг 9 13 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства, введены группа инверторов и четвертый цифроаналоговый преобразователь, при этом выходы счетчика подключены через группу инверторов к информационным входам четвертого цифроаналогового преобразователя,ад) 12391 1 Оаналоговый вход которого подключен кисточнику опорного напряжения, а еговыход - к аналоговым входам первыхцифровых преобразователей, причем 5 информационные входы первых цифроаналоговых преобразователей объединеныс информационными входами вторыхцифроаналоговых преобразователей,И