SU1190364A1 - Система контрол параметров - Google Patents

Abstract

1. СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ , содержаща  по числу контролируемых параметров N первых аналого-цифровых преобразователей, соединенных информационными входами с выходами первого коммутатора, управл ющими входами - с первыми управл ющими входами N первых блоков пам ти, с первым командным выходом блока управлени , с управл ющим входом третьего коммутатора и с управл ющим входом второго блока пам ти, а выходами - с соответствующими информационными входами второго коммутатора и с информационными входами соответствующих первых блоков пам ти, подключенных выходами к информационным входам третьего коммутатора, причем первые информационные входы первого коммутатора подключены к информационным входам системы, вторые информационные входы - к выходам блока эталонов, а управл ющий вход - к второму командному выходу блока управлени , св занного пусковым входом с шиной «Пуск системы, остановочным входом - с шиной «Останов системы, а вторым командным выходом - с управл ющими входами третьего блока пам ти, блока регистрации и блока сравнени , соединенного выходом с информационным входом блока регистрации, а первым информационным входом - с выходом третьего блока пам ти, отличающа с  тем, что, с целью повышени  достоверности контрол , введены второй аналого-цифровой преобразователь , формирователь адреса, вычислительный блок и датчик температуры, подключе15ный выходом к информационному входу второго аналого-цифрового преобразовател , соединенного выходом с информационным входом формировател  адреса, св занного управл ющим входом с управл ющим вход ,ом второго аналого-цифрового преобразовател  и с вторым командным выходом блока управлени , а выходом - с вторыми управл ющими входами первых блоков пам ти, а вычислительный блок подключен первым информационным входом к выходу второго коммутатора, вторым информационным входом - к выходу второго блока пам ти, третьим информационным входом - к выходу третьего коммутатора , командным входом - к второму командному выходу блока управлени , а выходом - к второму информационному входу блока сравнени . 2. Система по п. 1, отличающа с  тем, (Л что вычислительный блок содержит три блока вычитани , блок суммировани , блок делени , блок умножени  и второй блок управлени , соединеный управл ющим входом с командным входом вычислительного блока, с первыми управл ющими входами первого, второго и третьего блоков вычитани  и блока суммировани , подключенного первым информационным входом к второму информационсо о оо ному входу вычислительного блока и к информационному входу первого блока вычитани , соединенного вторым управл ющим входом с первым управл ющим выходом 05 второго блока управлени , первым управ4: л ющим выходом - с вторым управл ющим входом второго блока управлени , а выходом - с первым информационным входом блока делени , подключенного первым управл ющим входом к второму управл ющему выходу второго блока управлени , св занного третьим управл ющим входом с управл ющим выходом блока делени , соединенного вторым информационным входом с информационным выходом второго блока вычитани , а информационным выходом - с первым информационным входом блока умножени , подключенного вторым информацион

Description

ньш входом к информационному выходу третьего блока вычитани , а выходом - к второму информационному входу блока суммироваь и , св занного информационным выходом с выходом вычислительного блока, причем четвертый управл ющий вход второго блока управлени  св зан с управл ющим выходом второго блока вычитани , а третий управл ющий выход второго блока управлени  св зан с вторым управл ющим входом второго блока вычитани , подключенного информационным входом к второму информационному входу вычислительного блока и к первому информационному входу третьего блока вычитани , св занного вторым информационным входом с первым информационным входом вычислительного блока, второй блок управлени  подключен четвертым управл ющим выходом к управл ющему входу блока умножени , п тым управл ющим выходом - к второму управл ющему входу третьего блока вычитани , щестым управл ющим выходом - к второму управл ющему входу блока суммировани , а п тым , щестым и седьмым управл ющими входами - соответственно к управл ющим входам блока умножени , третьего блока вычитани  и блока суммировани .

1

Изобретение относитс  к области информационно-измерительных систем и может быть использовано, в частности, при контроле сложного радиоэлектронного оборудовани  как в процессе его производства, так и при его эксплуатации.

На фиг. 1 представлена блок-схема системы контрол  параметров; на фиг. 2 - блоксхема управлени ; на фиг. 3 - блок-схема вычислительного блока.

Система (фиг. 1) содержит объект 1 контрол  (ОК)|, первый коммутатор 2 (коммутатор измер емых сигналов), блок 3 эталонов (блок аналоговых эталонов), датчик 4 температуры , первые аналого-цифровые преобразователи (АЦП) 5i, ..., 5п, второй блок 6 пам ти (пам ть цифровых эквивалентов эталонов), второй аналого-цифровой преобразователь 7, формирователь 8 адреса, второй коммутатор 9, первые блоки 10 пам ти, вычислительный блок 11, третий коммутатор 12, блок 13 сравнени , третий блок 14 пам ти (пам ть уставок), блок 15 регистрации , блок 16 управлени .

Блок управлени  содержит (фиг. 2) генератор 17 опорной частоты, ключ 18, первый счетчик 19 импульсов, блок 20 хранени  программы , регистр 21 команд, дещифратор 22 команд, дешифратор 23, блок 24 задержки, второй счетчик 25 импульсов, второй элемент 26 ИЛИ, коммутатор 27 команд.

Вычислительный блок (фиг. 3) содержит первый, второй и третий блоки вычитани  28-30, блок 31 суммировани , блок 32 делени , блок 33 умножени , второй блок 34 управлени .

Устройство работает следующим образом.

Первый режим работы устройства - калибровка . Калибровка проводитс  один раз в процессе изготовлени  системы.

Второй режим - контроль параметров объекта. Этот режим  вл етс  нормальным

эксплуатационным режимом системы и повтор етс  многократно.

Режим калибровки. Дл  обеспечени  калибровки аппаратуры ее устанавливают

в испытательную камеру, в которой могут быть воспроизведены необходимые температуры , предусмотренные заданными услови ми эксплуатации. После помещени  системы в испытательную камеру устанавливают (выбирают органами управлени ) в блоке 16

управлени  программу калибровки и подачей органами управлени  команды «Пуск включают исполнение системой этой программы. С помощью регулирующих устройств испытательной камеры (на фиг. 1 не показано) постепенно измен ют интенсивность воздействи  температуры на систему во всем диапазоне заданных условий эксплуатации. Скорость изменени  температуры выбираетс  таким образом, чтобы за врем  калибровки всех аналого-цифровых преобразователей 5

приращение температура было достаточно малым, поскольку величина этого приращени  и определ ет нескомпенсированную температурную погрешность измерени .

Работа системы в целом и всех ее составных частей осуществл етс  по командам

формируемым блоком 16 управлени . На рассматриваемом этапе блок 16 управлени  в соответствии с установленной программой обеспечивает периодическое исполнение программы калибровки всех аналого-цифровых преобразователей 5. Прекращение калибровки производитс  оператором после того, как будут воспроизведены температуры во всем заданном диапазоне температур.

Принцип калибровки всех аналого-цифровых преобразователей 5 одинаков. Поэтому достаточно рассмотреть работу во всех режимах дл  одного канала.

Работа устройства по шагам дл  цикла калибровки одного преобразовател  5. Шаг 1. По команде с блока 16 управлени  аналого-цифровой преобразователь 7 преобразует сигнал с датчика 4 в цифровой код, который поступает на формирователь 8 адреса . Шаг 2. По команде с блока 16 управлени  коммутатор 2 подключает на вход подлежащего калибровке преобразовател  5 с блока эталонов 3 эталонное значение физической величины, лежащее вблизи нижней границы выбранного диапазона преобразовател  5. Далее с блока 16 управлени  подаетс  команда управлени  на формирователь 8 адреса. Формирователь 8 формирует двоичный код адреса на блоки 10 пам ти, причем старшие разр ды двоичного кода адреса  вл ютс  результатом преобразовани  аналого-цифровым преобразователем 7 сигнала датчика температуры, первый (младщий ) двоичный разр д формируетс  на этом шаге нулевым (соответствует нижнему значению эталона). Этот младший разр д формируетс  с подачей команды с блока 16 управлени . После формировани  адреса формирователем 8 на блок 10 пам ти, блок 16 управлени  формирует последовательно команды запуска преобразовател  5 и записи результата преобразовани  на блок 10 пам ти , по которым эталонное значение физической величины Хэк , лежащее вблизи нижней границы дипазона преобразовани  АЦП 5, преобразуетс  в цифровой код Удц и записываетс  в блок 10 пам ти. Шаг 3. На этом шаге производ тс  действи  аналогичные шаг-у 2 с той лИшь разницей , что на вход АЦП 5 подаетс  значение эталонной физической величины: лежащее внутри диапазона преобразовани , вблизи его верхней границы, а код адреса формируетс  с единицей в младшем разр де (соответствует верхнему значению эталона), дл  чего блок 16 управлени  подает команду установки «единицы на формирователь 8 адреса. Таким образом, после выполнени  описанной последовательности действий в. блоке 10 пам ти по двум соседним адресам, соответствующим мгновенному значению температуры, будут записаны коды нижнего и Уэв верхнего значений эталонов,  вл ющихс  результатом преобразовани  калибруемым преобразователем значений эталонов Хэн и Хэв- Далее блок 16 управлени  последовательно обеспечивает выполнение описанных операций дл  других анаЛогоцифровых преобразователей 5. После завершени  калибровки всех преобразователей цикл калибровки с некоторой задержкой, необходимой дл  приращени  температуры, повтор етс  дл  другого значени  температуры . Врем  одного цикла калибровки составит Тц 22ЕТ„, + Т, гдеТц,.- врем  одного преобразовани  i-м преобразователем 5 с учетом его подключени  к эталонам и записи в блок 10 пам ти; п - число калибруемых преобразователей; гп - число калибруемых диапазонов измер емых величин каждога преобразовател ; Ъ - врем  задержки между циклами. Врем  одного цикла Тц должно выбиратьс  с учетом услови  V, ,(2) где V, - скорость изменени  интенсивности дестабилизирующего фактора; At - цена единицы младщего разр да преобразовател  7 (температуры). После того, как интенсивность дестабилизирующего воздействи  в камере изменитс  от нижнего значени  до верхнего или наоборот дл  каждого значени  температуры (с дискретностью единицы младщего разр да преобразовател  7), в блоках 10 пам ти записываютс  значени  преобразованных преобразовател ми 5 эталонных величин блока 3 эталонов дл  различных значений температуры . Шаг 4. На этом шаге в блок 6 пам ти (блок, хран щий цифровые эквиваленты эталонов) вручную или автоматизированными методами оператор заносит цифровые значени  аналоговых эталонов, полученные при проверке этих эталонов в подразделении поверки (например, в лаборатории измерительной техники, ведомственных или государственных метрологических органах). Необходимость св зи цифровых данных, заносимых в блок 6 пам ти и аналоговых величин формируемых блоком 3 эталонов показана на фиг. 1 пунктиром), поскольку средства получени  цифровых эквивалентов эталонов не вход т в предлагаемую систему, а  вл ютс  принадлежностью органов поверки. Операции, предусмотренные щагом 4, могут быть выполнены и до описанных ранее шагов. Таким образом, в блоке 6 пам ти записаны действительные цифровые значени  аналоговых эталонов Хэн, Хэа , а в блоке 10 пам ти - цифровые значени  этих же эталонов, полученные с помощью преобразовател  5 и отличающиес  от действительных значений на величину температурной погрещности. Эти значени  эталонов определ ютс  в соответствии с (1) выражени ми; (t)X3B+b(t) (t)x3B+b(t), где , УЭЗ -результаты преобразовани  соответственно нижнего Хзи и верхнего Хэв значений аналоговых эталонов. Зависимости K(t) и b(t) нелинейны и однозначны. Поэтому значени  Узд , yjg , а также Хдц и Xjj могут быть использованы дл  коррекции результатов измерени  сигналов с ОК в процессе его контрол .

Режим контрол  параметров.

Дл  контрол  параметров ОК оператор устанавливает в блок 16 управлени  (выбирает органами управлени  не показанными на фиг.) программу контрол  и запускает систему путем подачи команды «Пуск. Учитыва  аналогию работы системы по контролю всех сигналов ОК, рассмотрим работу пр.и контроле одного сигнала также по шагам , сохранив сквозную нумерацию шагов.

Шаг 5. На этом шаге в соответствии с заложенной программой блок 16 управлени  выдает команды на подвключение коммутатором 2 того или иного контролируемого сигнала ОК к одному из преобразователей 5. В результате этих действий в выходном регистре преобразовател  5 оказываетс  записанным цифровой код измер емой величины

(t)x + b(t),(4)

где X - значение контролируемой аналоговой величины ОК.

Шаг 6. На этом шаге по командам с блока 16 управлени  коммутатор 9 подключает выход необходимого преобразовател  5 к входу вычислительного блока 11, коммутатор 12 подключает выход соответствующего блока 10 пам ти к входу вычислительного блока 11, блок 6 пам ти всегда подключен к вычислительному блоку 11, преобразователь 7 преобразует сигнал с датчика 4 температуры , соответствуюш.ий температуре, действуюш,ей в данный момент времени на блоки системы в цифровой код, поступаюш.ий на формирователь 8 адреса, который хранит эту информацию. Таким образом, система подготовлена дл  выполнени  вычислительным блоком операций с величинами у, Уд ,

УЭВ ЭН ЭЬ Шаг 7. Поскольку на шаге 6 с помощью преобразовател  7 определен код температуры , а в блоке 10 пам ти хран тс  значени  Уэн УЭВ значений температур, и зависимости K(t) и b(t) однозначны, то в вычислительном блоке 11 вычисл етс 

(y-i/3H ).(5)

Вычислительный блок работает следующим образом.

Значени  цифровых эквивалентов верхнего и нижнего (соответственно ХЭБ и Хаа) эталонов считываютс  из блока 6 пам ти по командам блока 16 управлени  и поступают на один и тот же вход блока 28 вычитани . По проведению вычитани  на выходном регистре блока (на фиг. 3 не показан ) хранитс  разность .

Затем блок 16 управлени  формирует команду на считывание из блока 10 пам ти значений уэа и Уэа. Информаци , пройд  через коммутатор 12, поступает на вход блока 29 вычитани , который после выполнени  операции на выходном регистре хранит разность УЭВ -Уэ 1Блок 16 управлени  своей следующей командой считывает из преобразовател  5

код измеренной величины у, который поступает на вход третьего блока 30 вычитани  вычислительного блока.

Далее из блока 10 пам ти считываетс  значение , . Разность у-у хранитс  на выходном регистре блока 30.

Блок 32 делени  вычисл ет выражение

у и подает частное на первый вход блока 33, который вычисл ет произведение

Хэв:1Хэ  ) 5 6-5эн «

получа  второй сомножитель на свой второй вход от блока 30.

Произведение поступает на блок суммировани , где складываетс  с величиной Хэ  Функции внутреннего управлени  вычислительным блоком выполн ет блок 34, который по командам с блока 16 управлени  формирует необходимый набор микрокоманд. В результате на выходе блока формируетс  выражение:

(y-y-)+x

ш

Уаь-Ssi,

Здесь учтена поправка на температуру окружающей среды, действующую в момент измерени , поскольку значени  Уэ„ и Уэ считываютс  по адресам, соответствующим коду температуры в момент измерени .

0 Шаг 8. На этом щаге производитс  сравнение цифрового эквивалента измер емой величины, полученного в результате действий щагов 5-7, с предельно допустимыми значени ми (уставками) записанными в блоке 14 пам ти. Цифровой код измер емой величины с вычислительного блока 11 поступает по команде с блока 16 управлени  на блок 13 сравнени , сюда же последовательно по командам блока 16 управлени  от блока 14 пам ти поступают значени  нижнего и верхнего допустимых значений измер емой величины . Выходными сигналами блока 13  вл ютс  результаты контрол : сигнал «Годен «Негоден, которые поступают на блок 15 регистрации. Регистраци  результатов контрол  производитс  по команде блока 16

5 управлени , который дл  обеспечени  удобства воспри ти  выдает на блок 15 регистрации дополнительную информацию, например код номера контролируемого параметра. Блок 16 управлени  (фиг. 2) рещает следующие задачи: формирует заданную по

0 программе последовательность команд на блоки системы, формирует команды как в виде одиночных сигналов, так и в виде цифровых кодов.

Блок 16 управлени  работает следующим образом.

В исходном состо нии счетчики 19 и 25 обнулены, а ключ 18 закрыт сигналом дешифратора 23. Дл  запуска устройства оператор с помощью органов управлени  подает

команду «Пуск на элемент ИЛИ 26, котора  через этот элемент поступает на счетчик 25 и блок 24 задержки и переводит счетчик шага программы из нулевого в единичное положение. Двоичный код первого шага программы , вырабатываемый счетчиком 25, поступает на блок 20 хранени  программы, блок 24 задержки формирует команду считывани  и производитс  считывание первого слова программы из блока 20 хранени  программы . Слова программы, записанные в блоке 20 хранени  программы последовательно , состо т из двух частей: перва  часть - код временной задержки следующей команды , а втора  часть - код команды выдаваемой с блока 16 управлени  на другие блоки устройства. Код временной задержки заноситс  в счетчик 19, на счетный вход которого поступают через ключ 18 импульсы опорной частоты с генератора 17. ИмпульсЫопорной частоты подсчитываютс  счетчиком 19, который выдает сигнал переполнени  в момент времени, когда сумма ранее введенного числа и числа импульсов, поступивших на вход

счетчика, превысит полную емкость счетчика. Сигнал переполнени  через элемент ИЛИ 26 поступает на счетный вход счетчика 25 и последний формирует код адреса следующего шага программы. Далее процесс повтор етс 

до считывани  последней команды программы , котора  возвращает в исходное состо ние счетчики 19 и 25. Втора  часть записанных в блоке 20 хранени  программы слов поступает на регистр команды 21. Эта часть

в свою очередь также разделена на две части. Часть разр дов цифрового кода с регистра 21 в виде цифрового управл ющего кода через коммутатор 27 поступает на управл емые устройства, например коммутатор 2, блоки 10 пам ти. Друга  часть в виде

двоичного кода команды, дешифрируетс  дешифратором 22. Дешифратор команды 22 непосредственно формирует команды управлени  на все блоки системы в виде потенциальных уровней длительностью, соответствующей длительности шага программы. Коммутатор 27 также управл етс  сигналами с дешифратора 22.

/7углТ 0cmano6 |

Claims (2)

1. СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ, содержащая по числу контролируемых параметров N первых аналого-цифровых преобразователей, соединенных информационными входами с выходами первого коммутатора, управляющими входами — с первыми управляющими входами N первых блоков памяти, с первым командным выходом блока управления, с управляющим входом третьего коммутатора и с управляющим входом второго блока памяти, а выходами — с соответствующими информационными входами второго коммутатора и с информационными входами соответствующих первых блоков памяти, подключенных выходами к информационным входам третьего коммутатора, причем первые информационные входы первого коммутатора подключены к информационным входам системы, вторые информационные входы — к выходам блока эталонов, а управляющий вход — к второму командному выходу блока управления, связанного пусковым входом с шиной «Пуск» системы, остановочным входом — с шиной «Останов» системы, а вторым командным выходом — с управляющими входами третьего блока памяти,блока регистрации и блока сравнения, соединенного выходом с информационным входом блока регистрации, а первым информационным входом — с выходом третьего блока памяти, отличающаяся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, йведены второй аналого-цифровой преобразователь, формирователь адреса, вычислительный блок и датчик температуры, подключенный выходом к информационному входу вто рого аналого-цифрового преобразователя, соединенного выходом с информационным входом формирователя адреса, связанного управляющим входом с управляющим входом второго аналого-цифрового преобразователя и с вторым командным выходом блока управления, а выходом — с вторыми управляющими входами первых блоков памяти, а вычислительный блок подключен первым информационным входом к выходу второго коммутатора, вторым информационным входом — к выходу второго блока памяти, третьим информационным входом — к выходу третьего коммутатора, командным входом — к второму командному выходу блока управления, а выходом — к второму информационному входу блока сравнения.

2. Система по π. 1, отличающаяся тем, что вычислительный блок содержит три блока вычитания, блок суммирования, блок деления, блок умножения и второй блок управления, соединеный управляющим входом с командным входом вычислительного блока, с первыми управляющими входами первого, второго и третьего блоков вычитания и блока суммирования, подключенного первым информационным входом к второму информационному входу вычислительного блока и к информационному входу первого блока вычитания, соединенного вторым управляющим входом с первым управляющим выходом второго блока управления, первым управляющим выходом — с вторым управляющим входом второго блока управления, а выходом — с первым информационным входом блока деления, подключенного первым управ ляющим входом к второму управляющему выходу второго блока управления, связанного третьим управляющим входом с управляющим выходом блока деления, соединенного вторым информационным входом с информационным выходом второго блока вычитания, а информационным выходом — с первым информационным входом блока умножения, подключенного вторым информацион >

ным входом к информационному выходу третьего блока вычитания, а выходом — к второму информационному входу блока суммирования, связанного информационным выходом с выходом вычислительного блока, причем четвертый управляющий вход второго блока управления связан с управляющим выходом второго блока вычитания, а третий управляющий выход второго блока управления связан с вторым управляющим входом второго блока вычитания, подключенного информационным входом к второму информационному входу вычислительного блока и к первому информационному входу треть его блока вычитания, связанного вторым информационным входом с первым информационным входом вычислительного блока, второй блок управления подключен четвертым управляющим выходом к управляющему входу блока умножения, пятым управляющим выходом — к второму управляющему входу третьего блока вычитания, шестым управляющим выходом — к второму управляющему входу блока суммирования, а пятым, шестым и седьмым управляющими входами — соответственно к управляющим входам блока умножения, третьего блока вычитания и блока суммирования.