Устройство для контроля параметров сложных систем

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 119) (11)нЦщ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ м компараторого ретьим одами соответственно с пе ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССР9 796779, кл. С 01 К 31/28, 1978Авторское свидетельство СССРФ 81975, кл, С 01 К 31/28, 1979,(54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯПАРАМЕТРОВ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ, содержащее матричный блок индикации, блокинтегральной оценки и коммутатор,соединенный информационными входамис соответствующими входами устройства, отличающее с я тем,что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путемобеспечения допускового контролянескольких параметров и контролячисла параметров, вышедших за пределы допуска при оперативно изменяемой величине области допустимых значений, в него введены синхронизатор,логический блок, блок сравнения,блок режима, блок дешифрации, блокиндикации интегральной оценки, блокопорных сигналов, блок памяти, причем выход коммутатора. соединен спервым входом блока сравнения, соединенного вторым и третьим входамисоответственно с первым и вторымвыходами блока опорных сигналов,выходом через блок режима - со стробирующим входом блока дешифрации и спервым входом блока интегральнойоценки, соединенного вторым и треи вторым выходами логического бло(51) 4 С 01 К 31 28 /С 06 Р 11 00 соединенного первым входом с первым выходом синхронизатора, вторыми входами - с вторыми выходами синхронизатора, с управляющими входами коммутатора и с информационными входами блока дешифрации, соединенного выходами с соответствующими входами матричного блока индикации, вход блока индикации интегральной оценки соединен с выходом блока памяти, соединенного информационными входами с выходами блока интегральной оценки, стробирующим входом - с третьим выходом логического блока,2. Устройство по п,1, о т л и ч а. ю щ е е с я тем, что блок сравнения Ж содержит первый резистор, соединенный первым выводом с общей шиной устройства, вторым выводом - с первым неинвертирующим входо тора и с первым выводом в зистора, соединенного вторым выводом с первьм входом блока сравнения непосредственно, а через третий резистор - с вторым инвертирующим входом компаратора и первым выводом четвертого резистора, соединенного вторым выводом с вторым входом блока сравнения непосредственно, а через пятый резистор - с первым инвертирующим входом компаратора и с первым выводом шестого резистора, соединенного вторым выводом с третьим входом блока сравнения и с первым выводом седьмого резистора, соединенного вторым выводом через восьмой резистор с общей шиной устройства, а непосредственно - с вторым неинвертирующим входом компаратора, соединенного выходом с выходом блоха сравнения.1205084 1 О 15 3. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок режима содержит первый элемент НЕ, соединенный входом с входом блока режима и сразмыкающим контактом переключателя,переключающий контакт которого соединен с выходом блока режима, а замыкающий контакт - с.выходом первого элемента НЕ,4. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок опорных сигналов содержит первый и второй делители напряжения, соединенные первыми выводами с шиной питания устройства, вторыми выводами - с общей шиной устройства, третьими выводами - соответственно с первым и вторым выходами блока опорных сигналов, соединенными соответственно через первый и второй вольтметры с общей шиной устройства. 5. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок дешифрации содержит первый и второй дешифраторы, соединенные входами с информационными входами блока дешифрации, стробирующими входами - со стробирующим входом блока дешифрации, выходы первого дешифратора соединены с соответствующими выходами блока дешифрации, выходы второго дешифратора соединены через вторые элементы НЕ с соответствующими выходами блока дешифрации. Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для допускового контроля параметров объектов,Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения допускового контроля нескольких параметров и контроля суммарного числа параметров, вышедших за пределы допуска при оперативно изменяемой величине области допустимых значений.На фиг.1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - ;хема блока сравнения,; на фиг. 3 - схе 6, Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что синхронизаторсодержит генератор импульсов, соединенный выходом с первым выходомсинхронизатора и со счетным входом первого счетчика, соединенного выходами с вторыми выходами синхронизатора,7, Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что логическийблок содержит первый элемент И, соединенный входами с вторыми входамилогического блока, соединенного первым входом с первым входом второгоэлемента И непосредственно, а черезтретий элемент НЕ - с первым выходом.логического блока и с первым входомтретьего элемента И, соединенноговыходом с вторым выходом логического блока, вторым входом - с выходом первого элемента И и с вторымвходом второго элемента И, соединенного выходом с третьим выходомлогического блока.8. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок интегральной оценки содержит четвертый элемент И, соединенный первыми вторым входами с одноименнымивходами блока интегральной оценки,выходом - со счетным входом второго счетчика, соединенного выходами с выходами блока интегральнойоценки, установочным входом - с третьим входом блока интегральнойоценки,ма блока режима; на фиг.4 - схемаблока опорных сигналов; на фиг,5 -схема блока дешифрации; на фиг.6 -схема синхронизатора; на фиг, -схема логического блока; на фиг,8 схема блока интегральной оценки. Устройство содержит коммутатор 1,блок 2 сравнения, блок 3 режима,блок 4 опорных сигналов, блок 5 дешифрации, синхронизатор 6, логический блок 7, блок 8 интегральнойоценки, блок 9 памяти, блок 10 индикации интегральной оценки и матричный блок 11 индикации,205084 35 40 45 50 55 блока 5 дешифрации, стробирующими з 1Блок 2 сравнения содержит компаратор 12, первый 13, второй 14, шестой 15, пятый 16, седьмой 17, восьмой 18, третий 19 и четвертый 20резисторы.Блок 3 режима содержит первыйэлемент НЕ 21 и переключатель 22,Блок 4 опорных сигналов содержитпервый 23 и второй 24 делители напряжения и второй 25 и первый 26вольтметры,Блок 5 дешифрации содержит первый27 и второй 28 дешифраторы и вторыеэлементы НЕ 29.Синхронизатор 6 содержит генератор 30 импульсов и первый счетчик 31. Логический блок 7 содержит первый элемент И 32, третий элементНЕ 33, второй 34 и третий 35 элементы И,Блок 8 интегральной оценки содержит четвертый 36 элемент И и второйсчетчик 37,Коммутатор 1 выполнен, например,на микросхемах К 590 КН 1,В блоке 2 сравнения компаратор12 выполнен например, на микросхеме 521 СА 1,Блок 9 памяти построен, например,на регистре из В-триггеров, имеющихС и Р входы.Блок 10 индикации интегральнойоценки выполнен, например, на цифровых индикаторах АЛС 324 Б, каждыйиз которых снабжен дешифраторомК 514 ИД 2 на входе.Коммутатор 1 соединен информационными входами с соответствующими входами устройства, а выходом - с первымвходом блока 2 сравнения, соединенного вторым и третьим входами соответственно с первым и вторым выходамиблока 4 опорных сигналов, выходомчерез блок 3 режима - со стробирующим входом блока 5 дешифрации и спервым входом блока 8 интегральнойоценки, соединенного вторыми третьим .входами соответственно с первым ивторым выходами логического блока 7,соединенного первым входом с первымвыходом синхронизатора 6, вторымивходами - с вторыми выходами синхронизатора 6, с управляющими входамикоммутатора 1 и с информационнымивходами блока 5 дешифрации, соединенного выходами с соответствующимивходами матричного блока 11 индикации. Вход блока 10 индикации ин 5 10 15 20 25 30 тегральной оценки соединен с выходомблока 9 памяти, соединенного информационными входами с выходами блока8 интегральной оценки, стробирующимвходом - с третьим выходом логического блока 7.В блоке 2 сравнения первый резистор 13 соединен первым выводом собщей шиной устройства, вторым выводом - с первым неинвертирующим входом компаратора и с первым выводомвторого резистора 14, соединенноговторым выводом с первым входом блока2 сравнения непосредственно, а черезтретий резистор 19 - с вторым инвертирующим входом компаратора 12 и спервым выводом четвертого резистора20, соединенного вторым выводом свторым входом блока 2 сравнения непосредственно, а через пятый резистор 16 - с первым инвертирующим входом компаратора 12 и с первым выводом шестого резистора 15, соединенного вторым выводом с третьим входомблока 2 сравнения и с первым выводомседьмого резистора 17, соединенноговторым выводом через восьмой резистор 18 с общей шиной устройства,а негосредственно - с вторым неинвертирующим входом компаратора 12,соединенного выходом с выходом блока 2 сравнения,В блоке 3 режима первый элементНЕ 21 соединен входом с входом блока3 режима и с размыкающим контактомпереключателя 22, переключающий контакт которого соединен с выходомблока 3 режима, а замыкающий контакт - с выходом первого элементаНЕ 21,В блоке 4 опорных сигналов первый 23 и второй 24 делители напряжения соединены первыми выводами сшиной питания устройства, вторымивыводами - с общей шиной устройства,третьими выводами - соотвегственнос первым и вторым выходами блока 4опорных сигналов, соединенными соответственно через первый 26 и второй 25 вольтметры с общей шиной устройства.В блоке 5 дешифрации первый 27 и второй 28 дешифраторы соединены входами с информационными входами входами - со стробирующим входомблока 5 дешифрации, выходы первого дешифратора 27 соединены с соответ05084 бимпульсов и счетчика 31, входящихв состав синхронизатора 6 (фиг,6).Нарастающие во времени двоичные кодыпоступают с выходов синхронизатора 6на входы коммутатора 1 и управляютпоследовательным во времени подключе -10 15 20 25 30 Устройство работает следующимобразом,Контролю подлежат параметры например, (температура, влажность и т.д,)40в распределенных в пространствеконтролируемых точках. Требуется определить нахождение текущего значения Ч параметров в заданных пределах допуска Ч - Ч ( Ч . Ч + Ч,45огде Ч - среднее значение параметра;Ч - абсолютное допустимое значениеотклонения параметра от среднегозначения (фиг,2 б), Каждая контролируемая точка характеризуется, например, пространственной координатойи значениями нескольких параметров.Значения параметров в каждой из контролируемых точек преобразуются вэлектрический сигнал, нормализуютсяи поступают с входов устройства навходы коммутатора 1, Коммутатор 1управляется с помощью генератора 30 5 12ствующими выходами блока 5 дешифрации, а выходы второго дешифратора28 через вторые элементы НЕ 29с соответствующими выходами блока5 дешифрации,В синхронизаторе 6 генератор 30импульсов соединен выходом с первым выходом синхронизатора 6 и сосчетным входом первого счетчика31, соединенного выходами с вторымивыходами синхронизатора 6,В логическом блоке 7 первый элемент И 32 соединен входами с вторыми входами логического блока 7,соединенного первым входом с первымвходом второго элемента И 34 непосредственно, а через третий элемент НЕ 33 - с первым выходом логического блока 7 и с первым входомтретьего элемента И 35, соединенного выходом с вторым выходом логического блока 7, вторым входом - с выходом первого элемента И 32 и с вторым входом второго элемента И 34,соединенного выходом с третьим выходом логического блока 7,В блоке 8 интегральной оценкичетвертый элемент И 36 соединенпервым и вторым входами с одноименными входами блока 8 интегральнойоценки, выходом - со счетным входомвторого счетчика 37, соединенноговыходами с выходами блока 8 интегральной оценки, установочным входом -с третьим входом блока 8 интегральной оценки. нием сигналов с контролируемых точекчерез коммутатор 1 на вход блока 2сравнения для проверки нахожденияпараметра в допуске. Сигналы с выходов счетчика 31 в синхронизаторе 6поступают также на информационныевходы дешифраторов 27 и 28 блока 5дешифрации (фиг.5) и обеспечиваютвыбор индикатора в матричном блоке11 индикации по двум координатам,первая из которых (например, номерконтролируемой точки) определяетсядешифратором 27, а вторая (например,вид параметра) - дешифратором 28и элементами НЕ 29. При наличии уровня логической единицы на стробирующих входах дешифраторов 27 и 28, поступающего с выхода блока 3 режима, происходит включение выбранного с помощью дешифраторов 27 и 28 индиктора в матричном блоке 11 индикации а при наличии уровня логического нуля соответствующии индикатор не светится. Значение логического уровня на стробирующих входах дешифраторов 27 и 28 определяется положением переключателя 22 в блоке 3 режима и состоянием выхода блока 2 сравнения (фиг,3). При прямом соединении входа блока 3 с его выходом и наличии уровня логической единицы на выходе блока 2 сравнения соответствующий индикатор в матричном блоке 11 индикации светится, при наличии уровня логического 1нуля не светится.Блок 2 сравнения (фиг.2) осуществляет двупороговый допусковый контроль нахождения значения параметра, поступающего на его первый вход с выхода коммутатора 1 в случае, если параметр находится в допуске, на выходе блока 2 сравнения формируется сигнал логического нуля, если нет - логической единицы, Значения величин Ч и Чп для задания ихона блок 2 сравнения формируются в блоке 4 опорных сигналов (фиг,4), Значения Ч задаются оператором с помощью делителя 24 напряжения по показаниям вольтметра 25 и поступают на точку соединения резисторовИзменяя значения величин Ч и Ч с помощью делителей 23 и 24, т.е, фактически меняя допуски на отклонение параметра от нормы, можно по показаниям блока 11 индикации оперативно определять параметры пространственно распределенных точек, кото- рые находятся в заданном допуске и которые отсутствуют, т.е,оценивать состояние объекта в целом.В случае переключения переключателя 22 в блоке 3 сигнал с входа блока 3 проходит на его выход через инвертор 21, что приводит к инвертированию индикации в блоке 11. При этом горят индикаторы блока 11, соответствующие контролируемым точкам, параметры которых находятся в допуске, а не горят индикаторы, соответствующие негодным по параметру контролируемым точкам.Одновременно с индикацией номеров негодных контролируемых точек и параметров устройство подсчитывает количество контролируемых точек, в которых параметр вышел за пределы допуска. Для этого синхроимпульсы с генератора 30 в синхронизаторе 6 поступают на вход элемента НЕ 33 в блоке 7 и далее на один вход элемента И 36 в блоке 8 интегральной оценки (фиг,8), Через элемент И 36 синхроимпульсы проходят на вход счетчика 37 только при наличии высокого уровня на другом входе элемента И 36, который формируется при нахождении параметра контролируемой точки вне допуска (в приведенном на фиг.З положении переключаЗО 35 40 45 50 55 15 и 17 в блоке 2, а значения Чп задаются оператором с помощью делителя 23 напряжения и вольтметра 26 и поступают на точку соединения резисторов 16 и 20 в блоке 2 сравнения.В результате при показанном на фиг.З положении переключателя 22 на блоке 11 индикации включаются все индикаторы, соответствующие раз-. личным контролируемым точкам и их параметрам, вышедшим за пределы допуска. Поскольку опрос контролируемых точек производится циклично, каждый из индикторов в блоке 11 мерцает, но выбрав частоту работы генератора 30 достаточно большой можно сделать это мерцание незаметным для человеческого глаза,5 1 О 15 20 25 теля 22) или при нахождении параметра в допуске (при переключении переключателя 22 из исходного положения),В результате счетчик 37 подсчитывает число контролируемых точек, параметры которых находятся в допуске(или вне допуска). В конце очередного цикла заполнения счетчика 31 всинхронизаторе 6, после опроса всехвидов устройства коммутатором 1,счетчик 31 формирует код конца цикла, который выделяется элементомИ 32 в логическом блоке 7 (фиг,7),последний высоким уровнем со своеговыхода разрешает прохождение синхроимпульса с генератора 30 черезэлементы И 34 и 35. По переднемуфронту синхроимпульса с выхода элемента И 34 выдается строб записина блок 9 памяти, а по его заднемуфронту через элемент И 35 сбрасывается счетчик 37 в блоке 8, которыйподготавливается к следующему циклу работы,Содержимое блока 9 памяти индицируется блоком 1 О индикации, попоказаниям которого можно определитьколичество точек, параметры которыхнаходятся вне допуска (или в допуске). Изменяя значения Ч и Ч спомощью делителей 23 и 24 в блоке 4можно оперативно отслеживать изменение числа контролируемых точекс параметрами в заданном допускеи оценивать таким образом состояниеобтекта контроля в целом,Блок 2 сравнения (фиг,2 а) осуществляет двупороговый контрольвходного сигнала, поступающего наобщую точку резисторов 14 и 19, Резисторы 13 и 18 обеспечивают деление сигнала Ч и величины Ч длязадания их на входы двупороговогокомпаратора 12, С помощью резисторов 15 и 16 на первом инвертирующем входе компаратора 12 формируется сигнал, пропорциональный величине Ч + Ч, который сравниваетсяс сигналом, пропорциональным Ч,поступающим с делителя на резисторах 14 и 13 на первый инвертирующийвход компаратора 12. Резисторы 19и 20 обеспечивают формирование сигнала, пропорционального Ч - Ч навтором инвертирующем входе компаратора 12, который сравнивается с сигналом, пропорциональным Ч, формируемым на втором неинвертирующемвходе компаратора 12 Ч - Ч- Ч= :Ч- (Ч+ Ч ).В случае нахождения .параметра Ч в допуске компаратор 12 вырабатывает на выходе уровень логического нуля,В результате циклического опроса всех контрольных точек исследуемого объекта в матричном блоке 11 индикации., отображаются исчерпывающие данные о его состоянии, представленные, например, в форме многослойной мнемосхемы в виде схемы блоков объекта, на которой одним цветом высвечиваются данные о режимах блоков, другим цветом - о параметрах сигналов. Одновременно на блоке 10 индикации отображаются результаты в условных баллах, характеризующие контролируемый объект в целом,В медицине устройство пригодно для комплексного исследования состояния человеческого организма по заданным типам параметров. В этом случае на многослойной мнемосхеме изображения человека, в которой индикаторы расположены так же, как датчики на теле пациента, отображаются иэокривые соответствующего параметра, характеризующие распределение этого параметра по телупациентаВ агротехнике устройство можетиспользоваться для контроля за состоянием воздуха и почвы (температура , влажность) в теплицах, интенсивности освещения в них,В метеорологии устройство позволяет автоматически отобразитьО изотермы, изобары и т.п, выбранного района, области, края,Аналогичным образом устройствоможет быть использовано для контроля состояния машин, аппаратов,плотин, мостов, химического оборудования и многих других объектов,Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает проведение исследования и комплексного контролясостояния технических и природныхобъектов, а именно определение адреса контрольных точек, обладающихзаданными позитивными или негативными свойствами, оперативное из 2 менение в широких пределах границыдопусков и определение распределениязйачений параметров в контролируемом объекте, а также измерение количества контрольных точек, обладающих заданным свойством и характеризующих качество контролируемогообъекта в целом, что расширяет егофункциональные возможности.1205084 олока 3 Фиг 5 ОИ С ддока б аб Юлока олок У ока 7 олока 7 Филиал ППП "Патент", Ужгород, ул. Проектная,да олокядро Фа оло синкр ВНИИПИ Тираж 747 ми 1,7 каз 8524/48дписное