Устройство для контроля и управления технологическими процессами испытаний и тренировки фотоэлектронных умножителей

(51)4 С ОЬ У 15/46, С 05 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН К ТЕЛЬСТВУ ТОР СКОМУ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСПЫТАНИЙ И ТРЕНИРОВУМНОЖИТЕЛЕЙ(57) Изобретение отике и вычислительжет быть использовфотоэлектронных прретения является пи увеличение ресур1 ОНТРОЛЯ И УПРАВ- КИМИ ПРОЦЕССАМИ ИСФОТОЭЛЕ КТРОННЫХ-24 носится к автомаой технике и моно в производствеборов. Целью изобвышение точностиа устройства. Уст1517041 10 20 ройство содержит блок 1 датчцков,коммутаторы 2, 11, ЛЦ 3, вычислитель 4,блок 5 регистрации, блок 6 памяти,блок 7 ьсррекциц управляющих воздейсчвцй счетчики 14 - 17, дешифраторы18 н 19, сумматор 20, блок 8 расчетавременных интервалов, блок 9 вычисления мицмапьцого времени нахожденияпараметра в эоце допуска, таймер 10,генераторы 12, 13, ключи 22,.23,счетчик времени блокировки 24, триггер 25, блоки питания 26 - 28. В устройстве обеспечивнатся цри формировании управляющего воздействия учетреальных козсс 1 гцциецтов влияния ипрогнозирование реакции параметра науправляющее воздействие по реакциина предыдущее воздействие, что позволяет осуществить стабилизацию всехтехнологичеСких параметров в каждомцикле контроля, не ожидая выхода регулируемой величины за пределы допускового контроля. Кроме того, в Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быгь использовано в производстве фотоэлектрогньх приборов.Цель изобретения - повышение точности и увеличение ресурса устройства,На фиг,1 показана схема устройства; на фиг.2 - структурная схема блока коррекции; на фиг.З - структурная схема блока приоритета; на фиг,4 - структурная схема блока памяти ,однц из вариантов реализации); цл гцг.5 - временная диаграмма работы устройства,Устройство (фиг 1) содержит последсвательцо соединенные блок 1 датчиксв, коммутатор 2 параметров, аналоге-ццфровой преобразователь 3, вычислитель ч среднего арифметическогоэцачецця параметра и блок 5 регистрации, а также блок 6 памяти, блок 7корррекцпи управляющего воздействия,блок 8 расчета временных интервалов,блок 9 вьчиспения минимального времени нахождения параметра в зоне до 55пуска, таймер 1 О, коммутатор 11 управляющих сигналов, первый и второйгенераторы 12 и 13 тактовых импульсов, с перв.:го по четвертый счетчнустройстве утем оредепеция скорости иэмецецця каждого иэ контролируемых параметров обеспечивается форми ровлцие оптимального упреждлщего управляющего воздействия, обеспечивающего максимальное время в течение которого контролируемые параметры будут находи гься в зоне допуска,что позволяет существенно повысить точность управления и контроля технологических параметров. Определение скорости изменения каждого иэ параметров обусловливает необходимость прогнозирования времени, в течение которого каждый нз контролируемых параметров гарантированно будет находиться в зоне допуска, что, в свою очередь, позволяет ца время, в течение которого технологические параметры будут находиться в зоне допуска, отключить устройство (от блоков питания) и тем самым повысить ресурс его работы, 5 цл,. кн 14 - 17, первый и второй дешифраторы 18 и 19, сумматор 20 с первогоцо третий ключи 21 - 23, пятый счетчик 24, триггер 25, с первого по третий блоки 26 - 28 питания,На фиг.2 обозначены сумматор 29,умножитель 30, вычитатепь 31 и компаратор 32.Блок 8 расчета временных интервалов содержит вычитатель 33 и делитель 34 (фиг.1).На фиг,З обозначены первый и второй регистры 35 и 36, комплратор 37,первый и второй ключи 38 и 39,На фиг,4 обозначены дешифратор 40,матрица 41 оперативной памяти и матрица 42 постоянной памяти.Блок 1 датчиков представляет собой светонепроницаемую камеру, в которой находится ФЭУ и содержит управляемые высоковольтный источник питания и источник света - лампу накаливания, эапнтываемую от стабилизатора напряжения и меняющую свою яркость (световой поток) по сигналам сцифроаналогового преобразователя,управляющего стабилизатором напряжения,кассету со смеццыми светофильтрамитипа НС 6-НС 1 имеющими коэффициентпропускания 0,33; 0,66; 1; 10; 100;5 517 1000 для создания требуемой освещенности фотокатода ФЭУ (гашение избытка светового потока), делитель диодной системы ФЭУ, датчик напряжения питания ФЭУ (делитель 1:100), датчик5 анодного тока ФЭУ - преобразователь ток - напряжение, выполненный на операционном усилителе.Коммутатор 2 представляет собой релейный коммутатор аналоговых сигналов, поступающих от всех датчиков блока 1, выполненный на герконах, Подключение любого датчика осуществляется подачей соответствующего ко да от счетчика 14 на дешифратор датчиков, подключающий с помощью геркона выбранный датчик к входу аналогоцифрового преобразователя 3Аналого-цифровой преобразователь 3 20 и вычислитель 4 обеспечивают преобразование напряжения с выхода датчиков в цифровой код с последующчм формированием среднего арифметического по и измерениям. При реализации уст ройства использован универсальный цифровой вольтметр В 7-39 в режиме измерения постоянного напряжения, вы . полняющий функции блоков 4 и 3 и сопрягаемый со связанными устройствами 30 через стандартный приборный интерфейс и программу обработки информации еБлок 5 регистрации отображает строку информации, в которой указывается номер датчика и контролируемый параметр. В качестве отображающего устройства применены алфавитно-цифровое устройство печати, видеотерминал, 40Блок 6 памяти - .апоминающее устройство со схемой управления (фиг 4), Блок 6 памяти представляет собой две матрицы оперативной 41 и по"тоянной 42 памяти по (и4) слов каждая, где ш - количество контролируемых параметоов.В матрице 42 хранятся значения постоянных параметров: коэффициент влияния (К ), величина заданного 50 воздействия (КОД ,), величина2 йдоо гчь- где 1- допуск наКвлпараметр;с 1 - время, отсчитыва 11 дао емое счетчиком 16 и величинаКблВ матрице 41 хранятся значения текущих параметров: КОД М- - код И предыдущего управляющего воздействия; 041 6КОД - значение кода управляющего воздействия Ьри содержимом счетчике 16, равном 1; Зн е, - знак первой производной временной характеристики параметра;- время, в течение которого данный параметр находится в пределах зоны допуска.Каждому виду данных соответствует определенный столбец матрицы 41 или 42, Каждому параметру соответствует определенная строка матриц , Выбор строки осуществляется дешифратором 40, на который поступает код номера параметра со счетчика 4.Чтение информации, записанной в матрице 42, разрешено постоянно. Поэтому на выходах матрицы 42 постоянно присутствуют коды параметров, соответствующих коду счетчика 14.Запись значений КОД 1 осуществляется сигналом с дешифратора 18 при содержимсм счетчика 16, равном 1, Запись значе.ий КОДЫ осуществляется сигналом с генератора 12 по каждому мпльс 1. Чтение значений КОДЫосуществляется при отсутствии импульса с генератора 12. Так как изменение состояния счетчика 14 происходит по срезу импульса генератора 12, то до поступления импульса производится чтение кода К 015-1, необходимого для работы блока 7 оррекции, а при поступлении импульса новый код управления КОД 1" записывается в ОЗУ для расчета кода управления в следующем цикле, Таким образом осуществляется раэделен 1 е интервалов чтения и записи в одной секции ОЗУ.Запись значений величиныи знакаа также чтение значений КОД осуществляется сигналом с дешифратора 18 при состоянии счетчика 16, равном 111-2. Чтение значений величины Т, и ее знака осуществляется сигналом с дешифратора 18 при состоянии счетчика 16, равном И. Блок 7 коррекции обеспечиваетрасчет кода управляющего воздействияКОДс учетом коэффициента влиянияКь а также получение сигнала равенства цифровых значений измеренногопараметра заданному,Блок 8 расчета временных интервалов обеспечивает расчет времени 1 .,1в течение которого контролируемый параметр находится в пределах зойы допуска45 50 55 Блок 9 предназначен для определеция минимального значения временипо модулю.В регистр 36 в исходный моментзаписывается максимальное значение,которое обновляется в сторону мень"шей величины через ключ 38, при условии, что поступившее значение срегистра 35 действительно меньше помодулю значения с регистра 36, Процесс сравнения осуществляется компаратором 37, который при упомянутомусловии открывает ключ 38 для переписи значений из регистра 35 в регистр 36.Таймер 10 - устройство отсчета реального времени (электронные часы),Коммутатор 11 - цифровой коммутатор, обеспечивающий коммутациюкодов управляющего воздействия свыхода сумматора 20 на входы управляемых исполнительных устройств, обеспечивающих управление и стабилизацию заданных технологических параметров (управляемые высоковольтные источник питания, источник света),Коммутатор 11 содержит набор групп ключей и дешифратор исполнительного устройства, разрешающий прохождение кодов, управление по кодам синхронизации со счетчика 14,Генераторы 12 и 13 - обычные генераторы тактовых сигналов.Счетчики 14 - 17 - электронныеустройства, выполняющие функции счета поступающих на них импульсов.Дешифраторы 18 и 19 - электронныеустройства, преобразующие цифровойкод в позицонць.Ключи 1 - 23 - электронные элементы, .".поляюцие логическую функцию И,Блоки 26-28 питания - источники пит:.ция, включение или выключение которых осуществляется позиционно по сигналам управления:О - выключеш, "1" - включение.Счетчик 24 - уст;, йство отсчета времени блокировки, работающее в ждущем режме.Три; гер 25 - КБ-триггер.Устройство г;ботет следующим образом,.Го включении блока 27 питания основного устройства содержимое таймера 10 равно нулю, триггер 25 устанавлиаетсн в нуль, запускается счетчик 24 (времени блокировки). Состояние таймера 10 дешифрируется дешифрато 10 15 20253040 ром 19, сигнал. с выхода которого запрещает прохождение импульсов с генератора 13 через ключ 21 ца таймер 16 и разрешает прохождение сигналов управления на ключи 22 и 23, включаюшие блоки 27 и 28 питания. По включении блока 27 питания все счетчики 14 - 17, регистры ОЗУ блока 6 памяти, регистр 35 блока 9, усанавливаются в нулевое состояние. Регистр 36 устанавливается в единичное состояние,Генератор 12 начинает генерировать тактовые импульсы, поступающие на счетчик 14 (номера датчика). В соответствии со своим состоянием счетчик 14 выдает код ца коммутатор 2, обеспечивающий подключение соответствующего датчика к входу аналогоцифрового преобразователя 3.Аалоговое значение сигнала преобразуется преобразователем 3 в цифровой код и поступает на вычислитель 4, которьп обеспечивает вычисление среднего значения параметра за наперед заданное количество циклов преобразования. Такое преобразование позволяет исключить влияние случайных флуктуаций выходного сигнала датчика на работу устройства. Сигнал с выхода вычислителя 4 поступает на вход блока 7 коррекции, на другие входы которого из запоминающего устройства блока 6 памяти поступают заданное значение параметра, коэффициент влияния сигнала управления на заданный параметр и код управления, который был выдан на исполнительное устройство объекта перед последним выключением устройства. Соответствие данных сигналов подключенному датчику обеспечивается подачей кода номера датчика на вход ЗУ блока 6 памяти со счетчика 14.Блок 7 коррекции управляющих воздействй прОизводит вычисление новогоКОД по формулеКОД=КОЛ,+(КОД -КОД,д)Кгде. КОЛ ., - код предыдущего управляющего воздействия;КОД , - измеренный код;КОД д - заданный код;К- коэффициент влияния,Данный код через сумматор 20 и коммутатор 11 поступает на исполнительные устройства объекта и запоминается в ЗУ блока 6 для корректировки в следующем цикле.2 долсч 16 Р КВл В результате на выходе делителя 34блока 8 получается величина2 идолК1ч 50 где К - коэффициент гарантии, уменьшающий расчетное время1на величину, грнтирующую 55нахождение параметра в допуске, при максимальных изменениях параметров внешней среды эа время г.1 Одновременно блок 7 коррекциисравнивает величину КОД, с величиной КОДи при их равенстве, чтосоответствует выходу технологического параметра в заданный режим, фор 5мирует сигнал на счетчик 15, которыйпросчитывает количество параметров,вышедших в заданный режим. Процесскорректировки циклически повторяется по всем датчикам, В начале каждогоцикла счетчик 15 обнуляется сигналомсо счетчика 14. Когда все технологические параметры выйдут на заданныйрежим, сигнал переполнения с выхода 5счетчика 15 разрешит работу счетчика16, на вход которого поступает сигнал со счетчика 14. Счетчик 16 начинает отсчитывать количество цикловН корректировки, соответствующей времени, необходимому для достоверногоопределения, скоростей изменения технологических параметров под воздействием внешних факторов. Для этого припервом цикле счетчика код счетчика . 2516 дешифрируется дешифратором 18, который выдает на матрицу 41 блока 6памяти сигнал, по которому ОЗУ запоминает коды управления, поступающие на исполнительные устройства обьекта. В (Б)-и цикле дешифратор вьгдает на ОЗУ сигнал, по которому коды управления, зафиксированные ОЗУ впервом цикле, начинают поступать вблок 8 расчета временных интерваловна вычитатель 33, на другой вход ко,торого поступают коды, выдаваемыеблоком 7 коррекции в этом цикле,Разница кодов, соответствующаяизменению управляющего воздействияза время счета счетчика 16, поступает на делитель 34, на второй вход которого поступает иэ матрицы 42 блока6 памяти значение, равное КОД - КОДЫ Нл величина,СЧ 11соответствующая времени, в течение которого данный параметр будет находиться в пределах зоны допускаЗначения времени . по каждому1технологическому параметру запоминаются матрицей 41 блока 6 памяти. В цикле Мдешифратор 18 выдает сигнал, по которому на вход сумматора 20 иэ матрицы 41 поступают сигнал знака величины С , рассчитанной вФцикле Мпо указанной формуле, иадовзначение + (- в -)ЬлВ зависимости от знака С. сумма тор 20 увеличивает или уменьшает код управления на величину д,/К , обеспечивая выдичу кода управляющего воздействия, соответствующего граничному допустимому значению, противоположному направлению изменения технологического параметра. Одновременно н (И-)-м цикле модуль значенияпоступает на блбк 9 приоритета, который выбирает значение, равное минимальному значению 1, по модулю,В начале цикла М дешифратор 18. выдает сигнал на ключ 39 блока 9, по которому код ,.иэ регистра 36 блока 9 записывается в счетчик таймера О.Сигнал с выхода дешифратора 19 поступает на ключи 22 и 23, запрещая прохождение сигналов управления на блоки 27 и 28 питания, т.е. отключает работающее устройство и разрешает прохождение сигналов с генератора 3 на счетчик таймера 10 через ключ 21. Таймер О начинает отсчитывать время,Если эа время работы счетчика 24 (времени блокировки), запущенного по включению устройства, кЬд времени й,. не поступил в счетчик таймера 10 (устройства неисправно), то по срезу импульса счетчика 24 (времени блокировки) триггер 25 устанавливается в состояние 1 . Сигналы управления с11 11триггера отключают блок 2 7 питания ( о сно вн ой ) и включает бло к 2 8 питания ( ре э ервный ) . По окончании отсчета времени таймером 10 дешифратор 19, как и при включении, закрывает ключ 21, запускает счетчик 24 и разрешает прохожудение сигналов управлейия с выхода триггера 25 через ключи 22 и 23 на11 15 блоки 27 и 28 питания. Так как при работе таймера 10 триггер 25 сигналом с выхода дешифратора 19 устанавливается в состояние "0", то первым будет включен блок 27 питания основного комплекта.Процесс установки точных значений технологических параметров, рассчета времени С установки кодов, соот 1ветствующих граничным значения, определение С;"С,1 и запуск таймера повторяются.С выхода вычислителя 4 вся информация поступает на блок 5 регистрации. Для индикации информации на второй вход блока 5 регистрации поступает код номера датчика со счетчика 14, а на третий вход - сигнал сопровождения с выхода генератора 12 такто вых сигналовВремя технологического процесса задается счетчиком 17, который по окончании отсчета времени выдает сигнал на отклйчение блока 26 питания.Таким образом, устройство работает в соответствии с временной характеристикой, приведенной на фиг.5, где: а,б,в - характеристики изменения трех технологических параметров.в процес" се работы устройства; 2 Ь 1, 2 62, 2 ЬЗ - технологический допуск на соответствующий параметр.При включении устройства в момент .Со устройство выводит технологические параметры на заданное значение. Как только последний иэ заданных параметров (фиг.5,б) выйдет на заданный режим - время С устройство запоминает значения управляющих воздействий и начинает отсчет определенного интервала времени (С, - С 1), необходимого для достоверного определения скорости и направления измерения технологических параметровВ момент С 1 устройство по изменению управляющего воздействия за интервал времени С - С рассчитывает1 2величину и направление изменения технологических параметров и определяет время, в течение которого каядьй иэ технологических параметров изменяется на величину, равную удвоенному значению допуска. После этого устройство изменяет управляющее воздействие на величину, обеспечивающую вывод технологического параметра на граничное значение, противоположное направлению изменения технологическо 2 7041 го параметра, заносит в таймер 10 код времени наиболее критичного параметра и выключает устройство.По окончании отсчета времени С устройство включается (момент С,) производит стабилизацию параметров на заданное значение (момент С 4), определяет скорость изменения параметров и времени, в течение которых они находятся в допуске, выводит технологические параметры на границу допусков, наиболее критичное время заносит в таймер 10 и снова выключается (момент С )Этот цикл повторяется до окончания технологического процесса. 1 О 15 Формула изобретения ходов которого подключена к входам значения делителя, входами значения Устройство для контроля и управления технологическими процессамииспытаний и тренировки фотоэлектронных умножителей, содержащее блок 25 датчиков, коммутатор параметров,аналого-цифровой преобразователь, вьгчислитель среднего арифметическогозначения параметра, блок регистрации,блок коррекции управляющего воэдейст вия, блок памяти, таймер, блок вычисления минимального времени нахождения параметра в зоне допуска, первый и второй блоки питания, и блокарасчета временных интервалов, содержащий делитель и вычитатель, выходыблока датчиков подключены к информационным входам коммутатора параметров,выход которого через последовательносоединенные аналого-цифровой преобра зователь и вычислитель среднего арифметического значения параметра подключен к входу данных блока регистрации и к первой группе входов данныхблока коррекций управляющего воздействия, выходы коммутатора управляющих сигналов соединены сс входами управления переключениемдатчикор блока датчиков и с первойгруппой входов данных блока памяти,информационные выходы блока коррекции управляющих воздействий соединены с второй группой входов данныхблока памяти и с входом уменьшаемого 55вычитателя, вход вычитаеиого которого подключен к первой группе выходов блока памяти, вторая группа вы 1517041 14делимого подключенного к выходам вычитателя, а выходами - к третьей группе входов данных блока памяти, третьей и четвертой группами выходов5 соответственно подключенного к второй группе входов данных блока коррекции управляющего воздействия и к входам данных блока вычисления минимального времени нахождения параметра в зоне допуска, выходы которого соединены с установочными входами таймера, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и увеличения ресурса устройства, в него введе ны счетчики с первого по четвертый, первый и второй генераторы, ключи с первого по третий, первый и второй дешифраторы, триггер, пятый счетчик и сумматор, подключенный входами пер вого и второго слагаемых соответственно к информационным выходам блока коррекции управляющего воздействия и к четвертой группе выходов блока памяти, первым выходом соединенного 25 с входом управления знаком вычислечий сумматора, выходы которого соединены с информационными входами коммутатора управляющих сигналов, выходы данных первого счетчика соединены с уп равляющими входами коммутатора параметров, с управляющими входами коммутатора управляющих сигналов, с входами номера датчика блока регистрации и с адресными входами блока памяти, выход первого генератора тактовых импульсов соединен со счетным входом первого счетчика, с синхровходом блока регистрации и с первым входом управления записью-чтением блока 40 памяти, импульсный выход данных о количестве параметров режима блока коррекции управляющих воздействий соединен со сченоыя Входом второго счетчи ка, вход сброса которого и счетный вхоп третьего счетчика подключены к выходу переполнения первого счетчика, выход второго счетчика соединен с входом разрешения счета третьего счетчика, выходы которого соединены с входами первого дешифратора, с пер- вого по третий выходы которого подключены соответственно к входам управления записью-чтением, второму входу управления записью-чтением блока па:1 яти, четвертый выход первого дешифратора соединен с входом управления выдачей информации блока вычислений минимального времени нахождния параметра в зоне допуска, первый выход второго генератора тактовых импульсов соединен со счетным входом четвертого счетчика, выходом переполнения соединенного с входом управления включением первого блока питания, второй выход второго генератора тактовых импульсов соединен с информационным входом первого ключа, выходом подключенного к счетному входу таймера, выходы которого соединены с входами второго дешнфратора, выходом подключенного к входам управления ключей с первого по третий, с входом сброса триггера и со счетным входом пятого счетчика, выход переполнения которого подключен к установочному входу триггера, прямой и инверсный выходы которого подключены соответственно к информационным входам второго и третьего ключей, выходами соединенных с входом управления включением второго блока питания и с выходом устройства, служащим для подключения входа управления резервного блока питания, 1511041.лароши дактор О.Юрковецка Тираж 6 6392/52 писное о 131 пенно-и;.ательский комбинат "Патент",. Ужгород, ул, Гагарина, 1 О, оианод ННИИ Госуарстнснно 113 ОЗо комит Лоскн та по изооретеп Ж, Раушская крытинм прп ГКНТ СССд, ч/ )