Устройство для ввода информации

,8) идетельст 3 к 17/56 етельство 3 К 17/00 ССС1971ССР ОО 00 И 2. ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(5 Й) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА ИНФОРМАЦИИ(57) Изобретение относится к автоматике и измерительной технике ипозволяет улуцшить метрологическиехарактеристики устройства для вводаинформации с параметрицеских датчи"ков, Цель изобретения - повышениетоцнэсти и разрешающей способностиустройства для ввода информации. Вй-,ходы параметрицеских датчиков 1 че"рез последовательно соединенные бло-ки выбора полярности 3 и диапазона 5.1698881 5 10 подключены к компаратору 14 и аналого-цифровому преобразователю 6, Посостоянию компаратора 14 в началеопроса каждого датчика 1 с помощьюдополнительного триггера 22 и логических элементов управления типа И,И 1 И и задержки импульс из блока циркуляции импульса 13 осуществляетподбор оптимального значения либовеличины питания датциков 1 (начиИзобретение относится к автоматике, измерительной технике и предназначено для коммутации и преобразования аналоговых сигналов с широ" ким динамическим диапазоном в циф ровой эквивалентЦель изобретения - повышение точности и разрешающей способности уст ройства.На фиг.1 представлена функциональная схема устройства для вводаинформации на фиг.2 - временные, диаграммы работы устройства.Устройство содержит датчики 1 вы, ,ходы которых соединены с входами ком- З 0 , мутатора 2, выход которого церезблок выбора полярности 3, управляющий вход которого соединен с уп, ,равляющим входом коммутатора 2 и с , генератором тактовых импульсов 4,соединен с первым входом блока выбо 35 , ра диапазонов .5, один из выходов которого подключен к первому входу аналого-цифрового преобразователя б, второй вход которого подключен к источнику напряжения 7, третий вход аналого-цифрового преооразователяобъединен с вторым входом блока выбора диапазонов 5, группа входов которого соединена с соответствующими 45 выходами счетчика импульсов 8, выход аналого-цифрового преобразователя 6 является информационным выходом устройства 9, второй выход блока выбора полярности 3 является выходом сигнала полярности 10, группа выходов блока выбора диапазона 5 являетсявыходом кода диапазона 11, а выходом сигнала ошибки 12 является один из выходов блока циркуляции импульсов 13, первый вход которого связан с вы ходом компаратора 14, один из входовкоторого подключен к источнику опорного сигнала 15, а его другой вход " ная с максимально возможной) с помощью выцитающего счетчика 18, цифроаналогового преобразователя 17 и управляемого источника питания 16, либо рабочего .диапазона измерений. .Приэтом обеспечиваются,наиболее оптимальные условия измерения сигналовс параметрических датчиков 1 безснижения общего быстродействия устройства, 2 ил,к первому входу аналого-цифровогопреобразователя б. С входом питаниядатчиков 1 соединен управляемый истоцник питания 16, вход которого через цифроаналоговый преобразователь17 подключен к выходам вычитающегосчетчика импульсов 18, связаннымтакже через дополнительный регистр19, вход загрузки которого соединенс вторым входом блока выбора диапазона 5, с выходом кода питания датчиков 20, при этом вход установкивыцитающего счетчика 18 в единичноесостояние подключен к выходу генератора тактовых импульсов 4, а егосчетный вход - к выходу первого элемента И 21, первый вход которого связан с первым выходом триггера 22, информационный вход которого соединен с выходом компаратора 14, второй выходтриггера 22 объединен с первыми входами. второго 23 и третьего 24 элементов И, выходы которыХ подключены соответственно к счетному входу и входусброса счетчика импульсов 8, вторыевходы первого 21 и второго 23 элементов И объединены и подключены к второму выходу блока циркуляции импульсов 13, второй вход третьего 24 элемента И связан непосредственно с вторым входом блока циркуляции импульсов 13, а также через первый элемент задержки 25 с входом загрузки дополнительного регистра 19 и через второйэлемент задержки 26 - с синхронизиру-"ющим входом триггера 22, соединенноготакже через третий элемент задержки27 с выходом генератора тактовых импульсов 4 и с входом начальной загрузки счетчика 8, информационныевходы которого подключены к задатчику исходного кода диапазона 28, причем синхронизирующий выход устройства29 через четвертый элемент задержки 30подключен к входу загрузки дополни.тельного регистра 19 и к выходу блока выбора диапазонов 5, а третий входблока циркуляции импульсов 13 черезэлемент ИЛИ 31 связан по одному входу с вторым выходом блока выбора диапазонов 5, а по другому входу - свыходом селектора нуля 32, входы которого подклюцены к выходам выцитающего счетчика 18,Блок выбора. полярности 3 содержитдве параллельно соединенных цепи изпервого аналогового ключа 33 и второго аналогового ключа 34 с инвертирующим усилителем 35, подключенныемежду входом и первым выходом блока,ключи 33 и 34 по цепям управлениясвязаны соответственно с первым ивторым выходами .триггера 36, синхро Ониэирующий вход которого через первый элемент задержки 37 соединен суправляющим входом блока, а информационный вход триггера 36 подключен.к выходу компаратора полярности 38, 25второй выход триггера 36. через первый регистр 39, вход загрузки которого через второй элемент задержки40 связан с выходом первого элемента задержки 37, подклюнен к второмувыходу блока, Первый и второй входыкомпаратора полярности 38 подключенысоответственно к входу блока выбораполярности и к шине нулевого потенциала 41.Блок выбора диапазонов 5 содержитгруппу усилителей 42, входы которыхобъединены и связаны с первым вхо"дом блока, а их выходы подклюцены кпервому выходу блока через коммута Отор диапазонов 43, управляющие входыкоторого связаны с выходами дешифратора 44, один из выходов которогоподключен к второму выходу блока,а его выходы связаны непосредственно с гругпой входов блока и черезвторой регистр 45, вход загрузки которого связан с вторым входом блока,подключены к группе выходов блока;Блок циркуляции импульсов 13 содержит последовательно соединенныеэлемент ИЛИ 46, первый и второй входы которого связаны соответственно свторым входом и выходом блока, и третий элемент задержки 47, выход которого связан с йервым входом элемента И 48 и с входом загрузки регист;раошибки 49, выход которого связанс первым выходом блока, а его информационный вход - с третьим входом олока, первый вход бпока соединен с вторым входом элемента И 48, выход которого связан с вторым вы-, ходом блока, а его третий вход через последовательно соединенные четвер" тый элемент задержки 50 и инвертор 51 связан с третьим входом блока.Устройство работает следующим образом.По сигналу с генератора тактовых импульсов 4 вычитающий счетчик 18 уст . устанавливается в ериничное состояние а на счетчик 8 с задатцика исходного кода диапазона 28 записывается исходный код, соответствующий наиболее грубому диапазону измерений.Таким образом на управляемый истоцник пита-ия 16 датчиков 1 через цифроаналоговый преобразователь 17 . поступит сигнал, соответствующий максимально допустимой величине питания, и после включения очередного ка" нала коммутатора 2 на вход блока. выбора полярности 3 поступит максимально возможный по величине в данный момент времени сигнал с соответст-, вующего датчика.По оконцании переходных процессов в коммутаторе 2, время которых определяет первый элемент задержки 37, эа-пускается процедура выбора полярности: состояние компаратора 38, сравнивающего сигнал с выхода коммутатора 2 с сигналом шины нулевого потен" циала 41, по сигналу с первого элемента задержки 37 переписывается на триггер 36 который с помощью ана" логовых ключей 33 и 34 подключает к первому входу блока выбора диапазона 5. прямой (через ключ 33) или инверсный (через инвертирующий усилитель 35 и клюц 34) входной сигнал с оп.- рашиваемого датчика.Далее запускается процедура выбора типа оптимизируемого параметра измерительного устройства (перед процедурой собственно измерений): питание датчика или рабочий диапазон, Этот тип определяется состоянием компаратора 14, сравнивающего входной сигнал аналого-цифрового преобразователя (АЦП) Б с верхней допустимой границей этого сигнала, определяемой источником опорного сигнала 15.Состояние компаратора 14 переписывается на триггер 22, синхронизиру 1698881ющий вход которого через третий элемент задержки 27, определяющий время, переходных процессов в блоках выбораполярности и диапазона, подключен кгенератору тактовых импульсов 4,Если входной сигнал АЦП 6 превышает опорный сигнал, триггер 22 переводится в состояние, при которомоткрывается элемент И 21 и импульсы,вырабатываемые блоком циркуляции импульсов 13, будут поступать на счетный вход вычитающего счетчика 18,уменьшая тем самым через цифроаналоговый преобразователь 17 величину пи,тания датчиков до тех пор, пока вход;,ной сигнал АЦП не войдет в допустимый диапазон входных сигналов, Приэтом перекроется цепь циркуляцииим,пульса в блоке 13, состоящая из по.,следовательно соединенных элемента;ИЛИ 46, третьего элемента задержки .47 и элемента И 48,Прекращение циркуляции импульсаосуществляется через элемент И 48 при 25,изменении состояния компаратора 14,Запуск схемы циркуляции импульсов 13,производится через ее второй вход,сигналом с генератора тактовых импульсов 4, поступающим через второй26 и третий 27 элементы задержки.При исходном сигнале на входе АЦП,6, не превышающем предельно допустимое значение, в триггер 22 переписывается состояние компаратора 14, прикотором открывается второй 23 и третий 24 элементы И и реализуется процедура подбора оптимального рабочегодиапазона измерений, При этом сбрасывается счетчик 8 через элемент И, 4024, устанавливается наиболее чувствительный диапазон измерений и импульс с блока циркуляции импульсое13 будет поступать на счетный входсчетчика 8 через элемент И 23, увеличивая номер. диапазона в сторонуболее грубого.В этом случае к первому выходублока выбора диапазонов 5 будут поочереди подключаться усилители груп-,пы 42 с убыванием коэффициента усиления через коммутатор диапазонов 43,управляемый счетчиком 8 через дешифратор 44. Цепь Циркуляции импульса в блоке 13 "разорвется теперь при достижении. максимально возможного в данный момент коэффициента передачи измерительного тракта, не приводящего кперегрузке АЦП 6,В случае, когда вход АЦП 6 остается перегружен, последний выходдешифратора 44 (второй выход блокавыбора диапазона 5) через элементИЛИ 31. разорвет цепь циркуляцииимпульса через инвертор 51 и четвертый элемент задержки 50 и сигнал стретьего входа блока циркуляции импульсов через регистр ошибки 49 поступит на выход устройства 12, сигнализируя об обрыве датчика. Об обрыве датчика будет сигнализировать инулевое значение величины питаниядатчика, которое поступает на выходкода питания датчиков 20 через допол"нительный регистр 19 с выхода вычитающего счетчика 18,Цепь циркуляции импульса будеттеперь разорвана сигналом с селектора нуля 32, опознающего нулевоесостояние вычитающего счетчика 18через элемент ИЛИ 31.Запись кодов значений питания 20и рабочего диапазона 11, при которыхпроизошло измерение, производитсяна дополнительный регистр 19 и на регистр 45 сигналом, поступающим чеоезпервый элемент задержки 25 на входызагрузки этих регистров,Полярность входного сигнала переписывается на выход 10 устройства через первый регистр 39, на вход загрузки которого поступает импульсс второго элемента задержки 40, определяющего время переходных процессов в блоке выбора диапазона.Выходная информация устройства сопровождается синхронизирующим сигна"лом 29, поступающим с четвертого элемента задержки 30,Источник напряжения 7 служит дляформирования на входе АЦП 6 пьедестала, предотвращающего потерю работоспособности устройства при изменении полярности входного сигнала вовремя выполнения процедуры измерений.На фиг.2 представлены временныедиаграммы сигналов на выходах блоковустройства, необходимые для болеебыстрого понимания его работы,Диаграммы приведены для пяти случаев, в т.ч.: 1 - измерение на диапазоне 3 (считая от наиболее чувствительного) при максимальной величине питания, измерение на наиболеегрубом диапазоне при. средней ееличи 1698881не питания, измерение сигнала отрицательной полярности на первом диа пазоне . (наиболее чувствительном) при максимальной величине питания, зашкаливание на всех диапазонах при максимальной величине питания.Таким образом в предлагаемом устройстве производится оптимизация величины питания датчика в каждый мо мент времени и подбор наиболее под,ходящего для момента опроса датчика рабочего диапазона измерений устрой ства. Это обеспечивает повышениеточности и разрешающей способностиустройства в целом без снижения его быстродействия. Ф о р м у л а. и з о б р е т е н и я20Устройство для ввода информации,содержащее датчики, выходы которых. соединены с входами коммутатора, выход которого через блок выбора поляр-,ности, управляющий вход которого соединен с управляющим входом коммутатора и генератором тактовых импульсов,соединен с первым входом блока выборадиапазона, один из выходов которогоподключен к первому входу аналого.цифрового преобразователя, второйвход которого подключен к источнику. напряжения, третий вход аналого-цифрового преобразователя объединен свторым входом блока выбора диапазонов, группа входов которого соедине 35на с соответствующими выходами счетцика импульсов, выход аналого-цифро:вого преобразователя является информационным выходом устройства, второй40выход блока выбора полярности является выходом сигнала полярности,группа выходов блока выбора диапазона является выходом кода диапазона,а выходом сигнала ошибки является 45один из выходов блока циркуляции импульсов, первый вход которого связанс выходом компаратора, один из входов которого подключен к источникуопорного сигнала, а другой вход - кпервому входу аналого-цифрового преобразователя, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точностии разрешающей способности, введеныдополнительно четыре элемента задержки, три элемента И, элемент ИЛИ,триг-)5 гер, задатчик исходного кода диапазона селектор нуля, регистр, цифроаналоговый преобразователь и управляемый источник питания, выход которого соединен с входом питания датчиков, а вход - через цифроаналоговыйпреобразователь с выходами вычитающего счетчика импульсов, которые соединены через дополнительный регистр,вход начальной установки которогосоединен с вторым входом блока выбора диапазона, с выходом кода питаниядатчиков, при э 1 ом вход установки вединичное состоянием вычитающего счетчика подключен к выходу генераторатактовых импульсов, а его счетныйвход - к выходу первого элемента И,первый вход которого связан с первым выходом триггера, информационный вход которого соединен с выходом компарэтора, второй выход триг"гера объединен с первыми входами второго и третьего элементов И, выходыкоторых подключены соответственно ксчетному входу и входу сороса счетчика импульсов, вторые входы первого и второго элементов И объединеныи подключены к второму выходу блокациркуляции импульсов, второй входтретьего элемента И связан непосредственно с вторым входом блокаациркуляции импульсов, а также черезпервый элемент задержки - с входомначальной установки дополнительного регистра и через второй элементзадержки - с синхронизирующим входомтриггера, который соединен черезтретий элемент задержки с выходомгенератора тактовых импульсов и свходом начальной установки счетчикаимпульсов, информационные входы которого подключены к задатчику исходного кода диапазона, причем синхронизирующий выход устройства черезчетвертый элемент задержки подключен к входу начальной установки дополнительного регистра и к выходублока выбора диапазонов, а третийвход блока циркуляции импульсов через элемент ИЛИ связан по одному входу с вторым выходом блока выбора диапазонов, а по другому входу - с выходом селектора нуля, входы которого подключены к выходам вычитающегосчетчика импульсов,1698881 нюйофоо Составитель Ю.ТоропкинТехред Л,Олийнык Корректор М,Самборская Реда,к М.Тов Производственно-издательский комбинат "Патент", г. УжгородФ Гагарина,10 каз 4396 Тираж ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5