Устройство для контроля экспоненциальных процессов

)4 0 05 02 оделиро ится к вычис- -измерительно ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ОРСКОМУ СЕИДЕ(11) Институт электродинамикиАН УССР и Институт проблем мния в энергетике АН УССР(56) Авторское свидетельство СССРВ 898390, кл, С 05 В 23/02, 1980.Авторское свидетельство СССРУ 1056134, кл, 0 05 В 23/02, 1982Авторское свидетельство СССР11 1282087, кл, 0 06 В 23/02, 1984(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ(57) Изобретение относлительной и контрольнотехнике и может быть использовано для контроля переходных процессов зкспоненциального характера, Цель изобретения - расширение функциональныхвозможностей устройства путем контроля группы процессов, Устройство содержит группы двухпороговых элементов 1, тактователей импульсов 2, элементов И 15, элементов 18 индикации,блок 3 управления, регистр 4 сдвига,сумматор 5, триггер 6, три элементазадержки 7-9, два элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ 111 И 10, 11, три элемента И 12-14,два элемента ИЛИ 16, 1. Раскрыто построение блока управления. Устройство позволяет определить время переходного процесса группы переходныхпроцессов, действующих по ряду независимых параллельных каналов. 1 з,п,ф-лы, 4 ил., 1 табл,Десятичное число 01 О 0111 1000 1001 Изобретение относится к вычислительной и контрольно-измерительнойтехнике и может быть использовано дляконтроля переходных процессов, имеющих экспоненциальный закон изменения,в различных технологических объектах,Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей устройства путем контроля группы экспонендиальных процессов,На фиг. 1 изображена структурнаяхема предлагаемого устройства; наг. 2 - структурная схема блока упавления; на фиг. 3 - структурная схе а тактователя импульсов; на фиг.4 -временная диаграмма экспоненциального процесса.Устройство для контроля экспонен 1 циальных процессов содержит группы 20цвухпороговых элементов 1(1)-1(ш) итактователей 2(1)-2(ш) импульсов,;Блок управления содержит генератор 22импульсов, распределители 23 и 24импульсов, коммутатор 25, ключ 26,элементы ИЛИ 27 и 28, элемент И 29 ивыходы 30-35.35Тактователь 2 импульсов содержитэлемент ИЛИ Зб, элементы И-НЕ 37 и 38,триггер 39, вход 40 синхронизации,управляющий вход 41 и выход 42,Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии генератор 22импульсов формирует последовательностьтактовых импульсов частоты Г, из которой и-разрядный распределитель 23импульсов, где п=4 Р (Р - количестводесятичных разрядов представления результата вычислений), формирует и последовательностей импульсов частотыГ/п, сдвинутых один относительно другого на время 1/Г.Из последовательности импульсовп-го разряда распределителя 23 импульсов ш-разрядный распределитель 24импульсов, где ш - количество контролируемых экспоненциальных процессов,формирует ш последовательностей импульсов частоты Т/т и, длительностьюи/1 и сдвинутых один относи"ельно другого на время и/Г. Из последовательностей.импульсов и-го разряда распределителя 23 и ш-го разряда распределителя 24 на выходе элемента И 29 формируется последовательность импульсов частоты Г/ш и, период следования которой определяет один цикл рабОты устройства.На выходе элемента ИЛИ 28 иэ последовательностей 4 разрядов распре делителя 23, где 3.=1,2Р, формируется последовательность импульсов частоты Г/4.В исходном положении ключ 26 соединяет выход элемента И 29 с выходами сброса регистра 4 и элементов 7 и 8 задержки. Последовательность импульсов, действующая на выходе элемента И 29, устанавливает регистр 4 и элементы 7 и 8 в исходные нулевые состояния.Если триггер 6 находится в единичном состоянии, на выходе элемента ИСКЛЮЧА 10 ЩЕЕ ИЛИ 11 формируется единичный сигнал, который через элемент 9 задержки устанавливает триггер 6 в нулевое состояние.Таким образом, в исходном состоянии регистр 4, триггер 6 и элементы 7 и 8 находятся в нулевом состоянии.На коммутаторе 25 в исходном состоянии устанавливают двоично-десятичный код 8421 с избытком шесть, задающий (согласно таблице) величину коэффициента К, рассчитываемого по формуле- уровни пороговых напряжений элементов 1;заданный уровень напряжения предаварийной установки. Тетрада двоично-десятичного кода 8421 с избытком шестьтельный двоично-десятичцый код коэффнциента К. Последовательный двоичный сумматор 5 выполняет суммирование, начиная с младшего разряда, двоично-десятичного кода коэФфициента К действующего на выходе элемента И 12, и начального нулевого кода, сдвигаемого под действием тактовых импульсов с выхода регистра 4 сдвига. В случае отсутствия сигнала переноса из четвертого разряда каждой тетрады доично-десятичного кода козффициен- тЬ К, представленного кодом 8421 с избытком шесть, на инверсном выходе переноса сумматора 5 формируется едининый сигнал, который открывает элемакт И 13. Выходной импульс элемента фИ 16 блока 3 управления, совпадаю 1 ций по времени с моментом действия на выходе суммы сумматора 5 четвертого разряда младшей тетрады двоичнолесятичного кода коэффициента К, поступает через элемент И 13 на один 1 з входов элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10, а также устанавливает триггер 6 Й единичное состояние к моменту считывания с выхода элемента 8 задержки второго разряда младшей тетрады. В это время на выходе элемента 7 задержки на такт действует сигнал третьего разряда младшей тетрады двоично-десятичного кода коэффициента К,Поступление единичных сигналов на фходы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10 и 11 соответственно с выходов элемента И 13 и триггера 6 обеспечивает преобразование двоично-десятичного кода коэффициента К из системы 8421 с избытком шесть в обычную систему 8421 путем вычитания из каждой тетрады ко.- да ОИО (шесть). Вычитание в каждой тетраде кода 0110 заменяется суммированием в каждой тетраде дополнительного кода 1010 без учета переноса из младшей тетрады в старшую.Преобразование младшей тетрады двоично-десятичного кода коэффициента К, действующего ца.выходе суммы сумматора 5, выполняется следующим образом.Установка триггера 6 в единичное состояние к моменту действия на выходе элемента 8 задержки на такт второго разряда младшей тетрады обеспечивает прибавление единицы во второй разряд младшей тетрады. Действительно единичный сигнал ца прямом выходе триггера 6 обеспечивает-ицц-ртирова 5 10 15 20 25 30 35 ао а 5 50 55 цие кода младшей тетрады, цачццая совторого разряда, до появления первого единичного сигнала ца выходе элемента ИСКЛЮЧЙОИЕЕ ИЛИ 11, который .записывается под действием тактовых импульсов в регистр 4 сдвига, и, спустявремя задержки элементом 9 задержки,равное длительности тактового импульса, возвращает триггер 6 в нулевоесостояние, Прц нулевом состоянии триггера 6 остальные разряды кода, считываемые с выхода элемента 8 задержки, проходят через элемент ИСКЛОЧА 10 ЩЕЕ ИЛИ 11 без изменения и записываются в регистр 4 сдвига, Так как перенос из младшей тетрады в старшуюце учитывается в процессе преобразования двоично-десятичного кода изсистемы 8421 с избытком шесть в обычную систему 8421, прибавление единицы в четвертом разряде младшей тетрады заменяется суммированием по модулю. два с помощью элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10, на один из выходов которого поступает импульс с выхода элемента И 13.Таким образом, код в младшей теграде преобразуется из системы 8421 сизбытком шесть в обычную систему8421 и записывается в регистр 4 сдвига под действием тактовых импульсовгенератора 22, поступающих через элемент И 14,Например, если в младшейдвоично-десятичного кода коэффициента К тетраде содержится код 1011 всистеме 8421 с избытком шесть, то вслучае отсутствия сигнала переносаиз четвертого разряда младшей тетрады этот код преобразуется в обычнуюсистему кодирования 8421 следующимобразом. Элемент ИСКЛОЧА 1 ОЩЕЕ ИЛИ 10формирует в четвертом разряде младшейтетрады нулевой сигнал, а элементИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11 инвертирует код,начиная со второго разряда, до первого единичного сигнала, который формируется на выходе элемента ИСКЛЮЧА 1 ОШЕЕИПИ 11 в третьем разряде. В результате вместо кода 1011 н регистр 4сдвига записывается код 0101 (пять)в обычной системе 8421,Преобразование кодов из системы8421 с избытком шесть в обычцую систему 8421 в случае отсутствия сигналапереноса из четвертого разряда вовсех последующих тетрадак двоична-десятичного кода коэффициента К осуществляется последовательно во времени5 О 5 20 25 30 35 40 45 50 55 На последующих циклах вычислений (каждый цикл вычислений содержит ш п тактов) устройство работает аналогично, а на Б;"-м шаге вычислений врегистре 4 сдвига формируешься двоично-десятичный код в системе 8421 величины 11; К для 3.-го экспоненциального процесса,аналогично преобразовяцито в младшейтетраде.Спустя а.п тактов двокчно-десятичттый код коэффициента К в обычцойсистеме 8421 сдвигается цод действием тактовых импульсов с выхода регистра 4 сдвига на одкц из входов сумматора 5, на другой вход которого черезэлемент И 12 поступает с выхода элемента ИЛИ 27 двокчно-десятичный кодкоэффициента К в системе 8421 с избытком шесть,В результате последовательногодвоичного сложения сумматором 5 наего выходе суммы формируется новыйдвоично-десятичный код удвоенногозначения коэфФициента К в системе8421 с избытком шесть, если из чет вертого разряд;. тетрады перенос отсутствует, или в обычной системе 8421,если на выходе переноса сумматора 5 формируется сигнал переносаиз четвертого разряда тетрады (на инверсном выходе перекоса действуетнулевой сигнал).В случае отсутствия сигнала переноса из четвертого разряда тетрады(на инверсном выходе переноса сумматора 5 действует единичный сигнал)код этой тетрады преобразуется элементами ИСКЛ 1 ОЧАГЮ 1 ЕЕ ИЛИ 10 и 11 изсистемы 8421 с избытком шесть в обыч,ную систему 8421 аналогично указанномуВ случае формирования сигнала переноса из младшей тетрады в следутощуютетраду код в младшей тетраде формируется в обычной системе, а на инверсном выходе переноса сумматора 5действует нулевой сигнал, блокирующий элемент Б 13, Нулевой сигнал навйходе элемента И 13 обеспечиваетсохранение триггером 6 нулевого состояния, Нулевые сигналы на выходахэлемента И 13 и триггера 6 обеспечивают прохождение двокчцо -десятичногокода тетради через элементы ИСКЛ 1 ОЧА 1 ОШЕЕ ИЛИ 10 к 11 без кзмгцецкя, т.е,в системе 8421,Тяк ттродо,толкается до тех цор, пока це заканчивается действие стробаця выходе тактовятеля 2) импульсовпрк достижении 1-и эксттоцеццкяльнммпроцессом ня информационном входе19(".) порогового уровня напряженияВ этом случае ця выходе тяктователя 2 тимпульсов формируется нулевой сигнал, блокттрутотчтттт элементИ 15(1), Нулевой сигнал элемента И15(х) через элемент ИЛИ 17 блокттрует элемент И 12 во время сдвига свыхода регистра 4 сдвига под действием тактовых импульсов,цвокчно-десятичного кода прогнозируемого временидостижения -м экспоценцкяльцым процессом заданного уровня предаварийцойуставки тт . Этот двоично-десятичныйкод запоминается динамическим способом в цепи циркуляции кодов регистра4 сдвига через сумматор 5, элементИСКЛОЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10, элементы 7 и 8задержки и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11Аналогично формируется ттт двоичнодесятичных кодов прогнозируемого времени достижения заданного уровня предаваркйной,уставкк для всех экспоненциальных процессов, действующих наинформационных входах 19(1)-19(ттт) устройства, Как только на всех выходах.актователей 2(1)-2(ш) импульсов завершается действие импульсов строба,ца выходе элемента ИЛИ 16 формиууетсянулевой сигнал, блокирующий элементИ 14, Сдвиг в регистре 4 прекращается, так как через элемент И 4 тактовыеимпульсы не,тпоступают,В полном регистре, состоящем изпт цразрядного регистра 4 сдвига иэлементов 7 к 8 задержки ца такт,запоминаются ш двокчно-десятичных кодов, каждый из которьгх содержит п=4 Рдвоичных разрядов, где Р - количество десятичных разрядов представлениярезультата вычислений. Причем в пмладших разрядах регистра 4 сдвигасодержится двокчно-десятичный код дляпервого экспоненциального процесса,,цействующего по входу 19(1), в разрядах с и+1 до 2 п расположен двоичнодесяткчьый код для второго экспоненциального процесса на входе 9(2) ит,д, Результаты вычислений прогнозируемого времени достижения заданного .уровня предаваркйцой уставкк для всехэкспоненциальттьтх процессов кндицируются с помощью группы элементов 18 индикации.(С -1 2)=К(С-С,),Бшпгде (С -С )=11 ш и/Г:2 1- Г тЕ - количество циклон вычислений;тактовая частотаКаждый цикл вычислений устройствовыполняет за щ и тактов, или за время ш п/Г, где Г - тактовая частота генератора 22, Если за время прохождения х-м экспоненциальным процессом уровней П, и 1 устройство выполнило И; шагов вычислений, то С -С-М шп/Г, а в регистре 4 сдвига формируется двоично-десятичный кодчисла И К, где К определяется соотношением (1), Если тактовую частоту Ггенератора 22 импульсов блока 3 управления выбрать так, чтобы ш.п/Г==10 1 с, где о - целое число, то величина И . К определяет прогнозируемыйинтервал времени между моментами прохождения -м экспоненциальным процессом уровня 11 и заданного уровня 11предацарийной уставки.Таким образом, устройство формирует после прохожцения порогового уровня 11 всеми экспоненциальными процессами двоично-десятичные коды прогноза времени достижения заданного уровня предаварийной уставки для всехэкспоненциальных процессов, действующих на его информационных входах,Результаты вычислений индицируются спомощью элементов индикации или могут быть зарегистрированы цифропечатающим устройством,Тактователь импульсов работает следующим образом,На вход 40 синхронизации поступает последовательность импульсов, формируемая на выходе элемента И 29, Науправляющий вход 41 поступает инверс(,5)ный сигнал управления с выхода двухпорогового элемента 1, (6)Б исходном состоянии последовательность импульсов, действующая навходе 40 устанавливает триггер 39 в , ,1 п Б 2 -Хп 11 1(1( (С С ) енулевое состояние, и на входе 42 дей- З( Хп 11,-1 п Ц (ствует сигнал логического нуля.В случае действия нулевого сигнала на входе 41 во время паузы междуимпульсами на входе 40 на выходе эле- (8)мента ИЛИ 36 устанавливается нулевойсигнал, формирующий на выходе элемента И-НЕ 38 единичный сигнал, который 20устанавливает триггер 39 в единичноесостояние и снимает блокировку элемента И-НЕ 37, В этом случае во время действия импульса на входе 40 нулевой сигнал на выходе элемента И-НЕ 2537 годдерживает на выходе элементаИ-НЕ 38 сигнал логической единицы, ана прямом выходе триггера 39 действует импульс строба, поступающий навыход 42. 30Как только действие инверсного управляющего сигнала прекращается, на.управляющем входе 41 начинает действовать сигнал логической единицы, который на выходе элемента ИЛИ 36 также 5формирует сигнал логической единицы.Во время паузы между импульсами навходе 40 синхронизации на выходе элемента И-НЕ 37 формируется единичныйсигнал, который совместно с единичным 40сигналом выхода элемента ИЛИ 36 устанавливает на выходе элемента И-НЕ 38нулевой сигнал, блокирующий элементИ-НЕ 37 во время действия импульса навходе 40 синхронизации, После этогопервый импульс синхронизации, действующий на входе 40, устанавливаеттриггер 39 в нулевое состояние, а навыходе 42 формируется нулевой сигнал,Алгоритм работы устройства основан на следующих соотношениях. В мо.менты времени С, С и С (фиг.4)входное напряжение 11действующеена информационном входе 19, достиФормула и з о б р е т е н и ягает соответственно уровней 85(2) (3) 1. Устройство для контроля экспоненциальных процессов, содержащее блок управления, регистр сдвига, суммент И 31 И соединен с вторьпгг входами гервага и второго элементов И,выход первого элемента ИЛИ связан спервым входам третьего элемента И,второй вход кстарага подключен к пятому выходу блока управления, а выход - к входам синхронизации первогои второго элементов задержки и регистра сдвига, гпгфарыаггнанныг выход регистра сдвига соединен с вторым входомвторого слагаемого сумматора, вьгходперепаса которого связан с третьимвходом второго элемента И, входы группы элементов индикации подключены квыходам первого и второго элементовзадержки и к группе выходов регистрасдвига, первый и второй вхаггг блокауправления являются первым и вторымустановочными входами устройства,2, Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит генератор импульсов,первьй и второй распределители импульсов, коммутатор, ключ, первый ивторой элементы ШП 1 и элемент И, выход которого соедггнен с информационным входам ключа, установочньп входкоторого является первым входом блока,а первый и второй выходы являются первым и четвертым выходами блока, первьй и второй входы элемента И соединены с последними из групп выходовпервого и второго распрецелителейимпульсов, выход генератора импульсовявляется пятым выходам блока и соединен с входом первого распределителяимпульсов, группа выходов которогосвязана с группой входов комыутатора,4 Я выходы (:=1,2. Р) - с группойвходов второго элемента ИЛИ, выходкоторого является вторьгм выходом блока, группа входов первого элементаИЛИ, выхац которого является третьимвыходам блока связана с группой выходов ко.мутатора, установочный входкоторого является вторым входом блока, последний из группы вьгхадов первого распределителя импульсов подключен к входу второго распределителяимпульсов, группа выхода которогообразует груггпу выходов блока,11 143246.г матар, триггер, первый, ВТОРОЙ и третий элементы задержки, первый и второй элементы ИСКОВ)ЧАЮЩЕЕ ИЛИ и перу вый, второй и третиц элементы И, пер-,.5 вый выход блока управления соединен с входами сброса первого и второго элементов задержки и регистра сдвига, второй выход - с первым входом второго элемента И, третий выход - с пер вым входом первого элемента И, выход которого подключен к входу первого слагаемого сумматора, информационный выход которого связан с первым входом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, 15 второй вход которого и единичный вход триггера соединены с выходом второго элемента И, нулевой вход триггера связан с выходом третьего элемента задержки, вход которого и информационныл вход регистра сдвига подключены к выходу второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый вход которого соединен с прямым выходом триггера, а второй вход - с выходом второго элемента за держки, информационный вход которогосвязан с выходом первого элемента задержки, информационный вход которого подключен к выходу первого элемента ИСКЛЮЧА 1 ОЩЕЕ ИЛИ, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем контроля группы экспоненци. альных процессов, в него введены первый и второй элементы ИЛИ, группа элементов индикации, группа двухпороговых элементов, группа тактователей чмпулъсов н группа элементов И, первьге входы которых соединены с группой выходов блока управления, выхо ды - с входами второго элемента ИЛИ, а вторые входы и входы первого элемента ИЛИ - с выходами тактователей импульсов, входы синхронизации которых связаны с четвертым выходом бло ка управления, а управляющие входы - с выходами двухпороговых элементов, инфо 1 мационные входы которых лвляготся информационными входами устройства, а первые и вторые опорные входы 5 О образуют первый и второй апорньге входы устройства, выход второго эле 4324 б 5ставитель В.Воронкохред Л.Сердюкова Редактор И.Горная Корректор А.Обруч Заказ 5438/ но-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проек Прои с Тираж 866 ВНИИПИ Государствен по делам изобрет 3035, Москва, Ж, ого ком ний и о аушская Подписитета СССРкрытийнаб., д, 4/5