Устройство для передачи и регистрации данных о переходных процессах

ОП ИСАНИЕИ ЗОБ евЕТЕ Н ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсинхСоциалистическихРеспублик и 855716(22) Заявлено 16.11,79 (21) 2845166/18 - 24с присоединением заявки Лопо делам язобретеннй н отнрытнй(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ И РЕГИСТРАЦИИ ДАННЫХ О ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССАХ Изобретение относится к телеметрии и может быть использовано в многоканальных системах с сокращением избыточной измерительнойинформации,Известны устройства,.содержащие регистры,сумматор, оперативную и буферную память,счетчик заполнения, элементы И, ИЛИ 111,Недостатком таких устройств является низкое быстродействие и небольшой коэффициентсжатия данных.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для пере.дачи и регистрации данных о переходных процессах, содержащее аналого - цифровой преобраэо.ватель, блок сравнения напряжений, блок циф.ровой буферной памяти, блок суммированиянапряжений, кроме того, сумматор, выходыкоторого соединены с входами схемы сравнения первым и вторым элементами И - НЕ, эле.мент ИЛИ, выход которого соединен с входамиблока передачи и регистрации данных и блокаоперативной памяти, счетчика заполнения, выходы которого через элементы И соединены свходом блока сравнения (2). 2Недостатком этого устройства является ма. лая эффективность по разгрузке каналов лере дачи и регистрации переходных процессов, измеряемых при исследовании динамических свойств колебательных систем, что приводит к завышению требований по быстродействию устройств передачи и регистрации, увеличению удельной стоимости получаемой информации.Цель изобретения - увеличение пропускной способности устройства при передаче и регистрации переходных процессов, протекающих в динамических системах, описываемых дробно. рациональными передаточными функциями.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для передачи и регистрации данных о переходных процессах, содержащее аналого - цифровой преобразователь, блок сравнения напряжений, блок цифровой буферной пантяти, блок суммирования напряжений, введены регистр текущего существенного отсчета, регистр пред. шествующего существенного отсчетагенератор линейно - изменяющегося напряжения, ключи, блок аналоговой памяти, блок синхронизации, счетчик существенных отсчетов, счетчик синхро3 85571 импульсов, блок вычисления динамических пара. метров и частотных характеристик, блок. выбора режима считывания, блок передачи данных, коммутирующий элемент, информационный вход которого соединен с входом устройства, первый5 выход соединен с первым входом блока срав. пения напряжений, второй выход с объединенными первым входом блока аналоговой памяти и входом аналого - цифрового преобразователя, выход которого соединен с первым входом 1 О регистра текущего существенного отсчета первый выход которого соединен с первым входом генератора линейно - изменяющегося напряжения, ,второй выход с входом регистра предшествую- . щего существенного отсчета первый выход которого соединен с вторым входом генерато. ра линейно - изменяющегося напряжения, второй выход соединен с объединенными первым входом цифровой буферной памяти и входом счетчика существенных отсчетов, выход которо. го соединен с информационным входом первого ключа, выход которого соединен с вторым входом цифровой буферной памяти, выход ко. торой соединен с входом блока выбора режи. ма считывания, первый выход и второй вход которого соединены с блоком вычисления динамических параметров и частотных характеристик, второй выход блока выбора режима счи тывания соединен с входом блока передачи данных, выход которого соединен с выходомю устройства, выход линейно - изменяющегося на. пряжения подключен к первому входу блока суммирования напряжений, второй вход кото. рого подключен к выходу блока аналоговой памяп, выход блока суммирования напряжений подключен к информационному входу второго ключа, первый управляющий вход которого соединен с входом устройства, выход соединен с вторым входом блока сравнения напряжений, выход которого соединен с третьим входом генератора линейно - изменяющегося напряжения, вторым входом блока аналоговой памяти, вторым входом коммутирующего элемента, первым входом блока синхронизации, первый и второй вход которого соединены с входами устройства, второй вход объединен с управляю. щим входом блока выбора режима считывания, выходы блокз синхронизации подключены к синхронизпрующему входу коммутирующего элемента аналого - цифрового преобразователя,5 О регистра текущего существенного осчета, регист. рз предшествующего существенного отсчета, управляющему входу второго ключа, к входу счетчика синхроимпульсов, к объединенным синхрониэирующему входу счетчика существен 55 ных отсчетов и управляющему входу первого ключа, выход счетчика синхроимпульсов подключен к второму входу регистра текущего существенного отсчета. б ВНа фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; иа фиг. 2 - иллюстрация примера измеряемого переходного процесса и принципа его преобразования.Устройство содержит коммутирующий элемент 1, аналого - цифровой преобразователь 2, регистр 3 текущего существенного осчета, регистр4 предшествующего существенного отсчета, блок 5 сравнения напряжений, генератор 6 линейно - изменяющегося напряжения, второй ключ 7, блок 8 аизлоговой памяти, блок 9 суммирования напряжений, блок 10 синхронизации, блок11 цифровой (буферной) памяти, счетчик 12существенных отсчетов, первый ключ 13, счетчик 14 синхроимпульсов, блок 15 вычисления динамических параметров и частотных характеристик, блок 16 выбора режима считывания, блок 17 передачи данных.Нз фиг. 2 приведена иллюстрация примераизмеряемого переходного процесса и принципа его преобразования в блоках 1, 2, 5 - 10, устройства, где обозначено:Н(Х) - измеряемый переходный процесс;Нф- мгновенное значение переходногопроцесса в 1-ый такт;Н - значение- го существенного отсчета. 1переходного процесса;К- число интервалов ьт между тактовы.1ми импульсами, укладывающихся наотрезке времени между двумя существенными отсчетами Н и Н сномерамии- 1, соответственно;- половина коридора (допуска по точности);0,(Ц - линейно в изменяющееся напряжениеКна выходе сумматора 9;О. - постоянное напряжение на выходеблока 8 аналоговой памяти; Ч (1 Т )- линейно изменяющееся, напряжение навыходе генератора б в момент време.ни т, угол наклона которого относительно горизонтальной оси времениравенТ 1 - тангенс угла наклона прямой;Я, - априори, установленное среднее значение коэффициента преобразованияколебательной системы, переходныепроцессы в которой измеряются.Предлагаемое устройство работает следующим образом,Работа устройсва начинается с момента по.дачи на первый синхровход устройства импупь.са начала работы, который определяет начзльное состояние всех внутренних схем блока 10синхронизации и иачзло выработки их тактовыхимпульсов, координирующих работу устройства5 85571 в дальнейшем. Прн подаче первого синхроимпульса на вход коммутирующего элемента 1 вход устройства подключается к аналого - циф. ровому преобразователю 2, Текущее значение переходного процесса Н(.со) преобразуется в цифровой код Н и запоминается временно в первой половине разрядов регистра текущего существенного отсчета. Одновременно во вторую часть разрядов регистра 3 записывается значение К,1 - 0 содержимое счетчика 14 синхроимпульсов. При подаче второго синхроимпульса на вход коммутирующего элемента 2, вход устройства подключается к аналого - цифровому преобразователю 2. Текущее значение переходного процесса Н(т,), преобразованное преобразователем 2 в цифровой код Н, по. ступает в первую половину регистра 3 текущей выборки, а находящийся там код Н - в первую половину регистра 3 текущей выборки. Одновременно во вторую часть регистра 3го поступает значение Кс выхода счетчика 14 синхроимпульсов (равное количеству интервалов между существенными отсчетами Н и Н,1 процесса). При переходе третьего синхроимпульса, коммутирующий элемент 1 отключает вход устройства от преобразователя 2 и подключает его к первому входу блока 5 сравнения на. пряжений. Текущее значение измеряемого про.цесса Н ( Ф,) при этом сравниваться с линейно -1изменяющимся напряжением, поступающим на второй вход блока 5 сравнения напряжений.Коды двух отсчетов процесса Н,. и Н, записанные в регистрах 3 и 4 (в данном случае 1=1), поступают на йервый и второй входы генератора 5 линейно - изменяющегося напряже 35 ния О (1) с регулируемым наклоном прямой,ЛТангенс Т утланаклона генерируемого напряжения О,(1) по отношению к оси времени определяется значениями Н, Н ,ьс. 40В момент времени 1 с приходом третьегосинхроимпульса через коммутирующий элемент1 на первый вход блока 5 сравнения поступаетмгновенное значение измеряемого переходного процесса, а на второй вход блока 5 сравнения45поступает мгновенное значение линейно - изменяющегося напряжения 0 (т) с выхода ключевой схемы 7 (при подаче на ее управляющий вход строб - импульса), При этом линейно - изменяющееся напряжение представляет собой сумму Ц (1)=01 (1, Т) + О, двух напря 50 жеиий, линейно - изменяющегося напряжения 0 (1, Т ), поступающего с выхода генератора 6, и йапряжения О поступающего с выхо. да блока аналоговой памяти.Напряжение 0. представляет собой мгновенное значение последнего отсчета телеметри 1 руемого процесса Н(т)=О, хранимое в блоке аналоговой памяти, Суммирование напряжений 6 6происходит в сумматоре 9, откуда напряжениеО (1) поступает через ключ 7 в блок 5 сравнения напряжения, Далее работа устройства определяется одним из двух режимов работы бло.ка 5 сравнения. Первый режим работы блока 5употребляется при отсутствии априорной инфор.мании о величине К п,и представляет собойоднократное сравнение текущего значения переходного процесса Н(1) с линейно - изменяющимся напряжением 0(1), В случае выходаН(1,) за + Д, установленный около линииОк(т), на входе блока сравнения вырабатывается управлявший импульс,Второй режим работы блока 5 употребляется при наличии априорной информации о вели.чине Кп и заключается в двукратном сравнении, мгновенного значения Н(т) как в пре.дыдушем режиме, с линейно - изменяющимсянапряжением О(1) в момент времени 1, поступающим на второй вход блока 5, так исо значением К, поступающим через вторуюключевую схему 7, на второй вход блока 5.Первый режим является частным случаем второго режима. Если во втором режиме текущеезначение измеряемого процесса Н(1), например Н(с ), находится в пределах коридора,откладываемого от прямой: О (т)+д,В этомслучае на выходе блока 5 отсутствует управляющий сигнал, в блоке 8 аналоговой памяти со.храняется значение О ." Н последнего суп 4щественного отсчета переходного процесса, акоммутирующий элемент 1 подключает входустройства ко входу блока 5 сравнения напря.жений.Если Н(т ) попадает в коридор +К. относительно прямой 0 (т ), то происходит второйтакт сравнения.При этом с блока синхронизации поступает управляющий сигнал на ключ 7и на второй вход блока 5 подается значение,Значение Н(1 ) сравнивается с К, и если не попадетв коридоо дд опюсительногоризонтальной прямой К, - на выходе блока 5 также не генерируется управляющий импульс, состояние коммутирующего элемента 1и блока 8 аналоговой памяти остается прежним.Еащ же значение попадает в коридор Кп +Уто на входе блока 5 генерируется управляющииимпульс, приводящий к стиранию содержимогов блоке 8 аналоговой памяти, их подключениюна определенное время входа устройства к. пре.образователю 2 и ко входу блока 8 аналоговойпамяти,Таким образом, в блоке 8 аналоговой памя. ти записывается новое значение существенного отсчета переходного процесса Н(1). Это же значение Н (с), преобразованное преобразователем 2 в цифровой код, поступает в регистр 3 текущей существенной выборки, переводя пред.8557шествующее значение в регистр предшествующейвыборки.В случае, когда текущее значение телеметри.руемого процесса Н(т), превосходит значениенапряжения 01,(1) (например Н(1,1), более,чем на величину , на выходе блока 5 появляется управляющий сигнал; который стираетзначение О, хранимое в блоке 8 аналоговойпамяти, и затем задним фронтом импульса пере.ключает на определенное время коммутирую 10щий элемент 1. За это время текущее значениепроцесса поступает в блок 8 аналоговой памятии на вход преобразователя 2, Таким образом,и блоке 8 аналоговой памяти хранится новоезначение существенного отсчета переходногопроцесса О Н (т), а аналого в цифровпреобразователь 3 преобразует величину Н (1)в цифровой код Н 4. Надобность во второмэтапе сравнения Н(т) с Кл отпадает.В результате в блок 11 цифровой памяти 20поступят существенные отсчеты Нпереходного процесса и соответствующая временнаяинформация К, Заполнение блока 11 памятиконтролируется счетчиком 12 числа существенных отсчетов. В случае заполнения блока 11 25памяти счетчик 12 вырабатывает сигнал переполнения, который открывает первый ключ 13и с блока синхронизации на синхровход блока11 буферной памяти поступают синхроимпульсысчитывания, Считывание сущеетвенных отсчетов З 0и соответствующей времегпюй информации может производиться через блок 16 выбора режимасчитывания либо непосредственно в выходнойблок передачи и регистрации, либо в блок 15расчета динамических параметров и частотных 35характеристик,Режим считывания и соответствующая коммутация блоков 11, 15 и 17, определяется вблоке 16 выбора режима считывания на основекоманды (синхросигнала), поступающей в блок 4016 со второго синхровхода устройства.Таким образом, на выход устройства могутпоступать либо непосредственно существенныеотсчеты с соответствующей временной информацией, либо динамические параметры исследуе 45мой колебательной системы, либо частотныехарактеристики рассчитанные по этим параметрам,16 8го - цифровой преобразователь, блок сравнениянапряжений, блок цифровой буферной памяти,блок суммирования напряжений, о т л и ч а ю .щ е е с я тем, что, с целью увеличения про 55 Результаты статистического эксперимента показывают,что предлагаемое устройство позволяет снизить требования к быстродействию каналов передачи и регистрации переходных процессов,Формула изобретения Устройство для передачи и регистрации дан-ных о переходных процессах, содержащее аналопускной способности устройства, в него введенырегистр текущего существенного отсчета, регистрпреШпествующего существенного отсчета, генератор, линейно - изменяющегося напряжения,ключи, блок аналоговой памяти, блок синхронизации, счетчик существенных отсчетов, счет.чик синхронмцульсов, блок вычисления динами ческих параметров и частотных характеристик,блок выбора режима считывания, блок передачи данных, коммутирующий элемент, информационный вход которого соединен с входом устройства, первый выход соединен с первым входом блока сравнения напряжений,второй выход собъединенными первым входом блока аналоговой памяти и входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первымвходом регистра текущего существенного отсче.та, первый выход которого соединен с первымвходом генератора линейно - изменяющегосянапряжения, второй выход с входом регистра редшествующего существенного отсчета, первыивыход которого соединен с вторым входом генератора линейно- изменяющегося напряжения, второй выход соединен с объединенным первым входом цифровой буферной памяти, выход которой соединен с входом блока выбора режима считывания, первый выход и второй вход которого соединен с блоком вычисления динамических параметров и частотных характеристик, второй выход блока выбора ре. жима считывания соединен с входом блока передачи данных, выход которого соединен с выходом устройства, выход линейно - изменяющегося напряжения подключен к первсму вхо. ду блока суммирования напряжений, второй вход которого подключен к выходу аналоговой памяти выход блока суммирования напряжений подключен к информационному входу второго ключа, первый управляющий вход которого соединен с входом устройства, выход соединен с вторым входом блока сравнения, напряжения, выход которого соединен с третьим входом генератора линейно-изменяющегося напряжения, вторым входом блока аналоговой памяти, вторым входом коммутирующего элемента, пер. вым входом блока синхронизации, первый и второй вход которого соединены с входами устройства, второй вход объединен с управляющим входом блока выбора режима считывания, выходы блока синхронизации подключен к синхроиизирующим входам коммутирующего элс мента аналого - цифрового преобразователя, регистра текущего существенного отсчета, регистра предшествующего существенного отсчета, управляющему входу второго ключа, к входуУ855716 9счетчика синхроимпульсов, к объединенным синхрониэирующему входу счетчика существенных отсчетов и управляющему входу первого ключа, выход счетчика синхронмпульсов под. ключен к второму входу регистра текущего существенного отсчета,10Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент США йф 3501750, кл. 340-172,5(1),1970.2, Авторское свидетельство СССР йф 531158,855716 Составитель В, КунцевичТехред М, Конпурв двктор М,Заказ 6920 ое т", г, Ужгород, ул. Нроектнвн, 4 Филиал ППП Тираж 691 ВНИИПИ Государственного ло делам юобретеннй н о 3035, Москва, Ж, Раушск митета СССрьпнйнаб., д, 4/5 Корректор М. Юароши