SU1345222A1 - Устройство дл контрол работы транспортного средства - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано дл  экспресс-анализа процессов , протекающих в узлах и детал х транспортного средства во врем  дорожных или стендовых испытаний. Целью изобретени   вл етс  повышение точности устройства. Устройство содержит датчик 1, первьлй усилитель 2, частотный фильтр 3, второй усилитель 4,аналого-цифровой преобразователь 5,регистр 6 сдвига, блок 7 дискретного преобразовани  Фурье, коммутатор 8, квадратор 9, сумматор 10, умножитель 11, арифметический блок 12, блок 13 индикации, генератор 14 импульсов, блок 15 управлени , оперативное запоминающее устройство 16, программный блок 17, блок 18 ввода весовых коэффициентов, Повьшение точности обеспечиваетс  возможностью повышени  крутизны спада амплитудно- частотной характеристики цифрового фильтра без увеличени  аппаратурных затрат за счет увеличени  длины исследуемой реализации, I з,п, ф-лы, 2 ил. i (Л

Description

Изоб ретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано дл  экспресс-анализа процессов , протекающих в узлах и детал х транспортного средства во врем  дорожных или стендовых испытаний.

Цель изобретени  - повьппение точности устройства за счет использовани  дискретного преобразовани  Фурье

На фиг.1 приведена блок-схема уст ройства; на фиг,2 - функциональна  схема блока управлени .

Устройство содержит датчик 1, первый усилитель 2, частотный фильтр 3, второй усилитель 4, аналого-цифровой преобразователь 5, регистр 6 сдвга , блок 7 дискретного преобразовани  Фурье, коммутатор 8, квадратор 9, сумматор 10, умножитель 11, арифметический блок 12, блок 13 индикации , генератор 14 импульсов, блок 15 управлени , оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 16, программный блок 17, блок 18 ввода весовых коэффициентов,

Блок 15 управлени  содержит первый элемент И 19, первый элемент ИЛИ 20, реверсивный счетчик 21, блок 22 элементов задержки, первый, вто- рой, третий и четвертый элементы 23- 26 задержки, первый и второй переключатели 27 и 28, делитель 29 частоты , источник опорного напр жени  (на фиг.2 не показан) с клеммами 30 и 31, п тый элемент 32 задержки, третий переключатель 33, счетчик 34, посто нное запоминающее устройство (ПЗУ) 35, шестой и седьмой элементы 36 и 37 задержки, второй элемент И 38, четвертый переключатель 39, второй элемент ИЛИ 40, восьмой элемент 41 задержки.

Блок 7 дискретного преобразовани  Фурье позвол ет проводить дискретное преобразование Фурье в реальном масштабе времени, т.е, он производит дискретное преобразование Фурье за врем  между дискретными отсчетами исследуемого процесса.

Коммутатор 8, сумматор 10, квадратор 11 и оперативное запоминающее устройство 16 могут быть выполнены на интегральных схемах различной степени интеграции. В качестве устройства 18 ввода весовых коэффициентов служит фотосчитывающее устройство например FS 1501,

Q

5 0 5

О 0

5 0

Устройство работает следующим , образом.

При проведении испытаний аналоговый сигнал с выхода датчика 1 поступает на вход первого усилител  2, где происходит предварительное.усиление . Затем усиленный сигнал поступает на вход частотного фильтра 3 предварительной выборки. Этот фильтр ограничивает спектр выходного сигнала , что необходимо дл  преобразовани  сигнала в цифровую форму без искажени , вызываемых эффектом наложени . Ограниченный по частота сигнал поступает на второй усилитель 4. На последнем блок 15 управлени  устанавливает наибольший коэффициент усилени , при котором напр жение на выходе второго усилител  4 не превышает по абсолютной величине наиболь- щее значение сигнала, преобразуемого аналого-цифровым преобразователем 5, Коэффициент усилени  второго усилител . 4 выбираетс  из чисел р да 2 , где ±1; ±2; ±3 и т.д. Частота работы аналого-цифрового преобразовател  5 в соответствии с теоремой отсчетов превышает максимальную час-. тоту на выходе фильтра 3 более, чем в два раза.

Цифровой код с выхода аналого-. цифрового преобразовател  5 поступает на вход регистра 6 сдвига и на вход блока 15 управлени . Если цифровой код на выходе аналого-цифрового преобразовател  5 превьшает верхнюю пороговую величину, заданную в блоке 15 управлени , что говорит о слишком большой величине сигнала на выходе второго усилител  4, то блок 15 вырабатывает сигнал, по которому уменьшаетс  величина коэффициента усилени  во втором усилителе 4. Аналогичным образом производитс  увеличение коэффициента усилени  при величине цифрового кода на выходе аналого-цифрового преобразовател  5, меньшей установленного нижнего порогового значени , заданного в блоке 15. Таким образом, поддерживаетс  оптимальный уровень сигнала на входе аналого-цифрового преобразовател  5.

Код текущего значени  коэффициента усилени  второго усилител  из блока 15 поступает в регистр 6 сдвига, который производит соответствующий

сдвиг поступающего из аналого-цифрового преобразовател  5 числа. Тем самым производитс  восстановление исходного сигнала, который был искажен за счет усилени  вторым усилителем 4.

Сигнал с выхода регистра 6 сдвига поступает на вход блока 7 дискретного преобразовани  Фурье, который осуществл ет вычисление действительных в; и мнимых Ь; коэффициентов Фурье, Числа, равные значени м Я и Ь; , через коммутатор 8 подаютс  на квадратор 9, С квадратора значени  а и Ь, соответствующие i-м спектральным лини м, поступают на сумматор 10 и попарно складываютс  в. нем. Полученные суммы (а + Ь)

дом информации из регистров общего назначени  блока 12 на блок 13 индикации . Генератор 14 (таймер) t по сылает в блок 15 импульсные отметки времени, определ ет продолжительнос измерени  и соответственно число дискретных отсчетов измерений.

Функционирование блока 15 управ10 лени  показано с режима записи коэффициентов с устройства 18 ввода. этом режиме переключатели 28 и 39 став тс  в положение Запись, переключатель 27 - в положение Сто

15 а переключатель 33 может находитьс  в любом из двух положений, При этом из генератора 14 импульсов /таймера через второй вход блока 15 управлен поступает импульсна  последовательпредставл ют собой мощности Р- спект- 20 частоты f| , Она проходит через переключатель 28, схему ИЛИ 40 далее на счетный вход кольцевого счетчика 34. Рассмотрим прохождение одного из импульсов этой последова- 25 тельности. Поступивший на счетный вход счетчика 34 импульс увеличивае хран щийс  в нем код на единицу. С- выхода счетчика 34 числовой код пос тупает на адресные входы АО-АК ПЗУ

ральных линии.

Значени  PJ с помощью умножител  11 умножаютс  на весовые коэффициенты С; , которые поступают из ОЗУ 16. Значени  С; ,  вл ющиес  ординатами

рез переключатель 28, схему ИЛИ 40 и далее на счетный вход кольцевого счетчика 34. Рассмотрим прохождение одного из импульсов этой последова- 25 тельности. Поступивший на счетный вход счетчика 34 импульс увеличивает хран щийс  в нем код на единицу. С- выхода счетчика 34 числовой код поступает на адресные входы АО-АК ПЗУ

квадрата амплитудно-частотной характеристики (т.е, ординатами мощностей характеристики) эквивалентного фильтра , предварительно заполн тс  в ОЗУ 16 оператором с помощью блока 18 вво- зо Кроме того, импульс поступает на да весовых коэффициентов. Полученные вход элемента 37 задержки, величина

значени  взвешенных мощностей спектральных линий С , Р; поступают на арифметический блок 12, где по командам программного блока 17 производитс  обработка поступающей информации,

В случае, если необходимо получить мощность процесса в определенной полосе частот, то производитс  сложение взвешенных значений мощностей спектральных линий, попадающих в данную, полосу частот, т.е. вычисл k

етс  значение Д количество спектральных линий, попадающих в заданную полосу частот. Если требуетс  определить среднеквадратическое значение процесса в полосе частот.

ii 1 то вычисл етс  значение JZHС;Р; .

Ч iii

Результаты обработки по каждой частотной полосе занос тс  во внутренние регистры общего назначени  блока 12, Вывод результатов измереьшй осуществл етс  поочередно дл  каждой полосы частот, С этой целью производитс  подача соответствующих сигналов из блока 15 управлени  в програм- блок 17, который управл ет выво

дом информации из регистров общего назначени  блока 12 на блок 13 индикации . Генератор 14 (таймер) t по- сылает в блок 15 импульсные отметки времени, определ ет продолжительность измерени  и соответственно число дискретных отсчетов измерений.

Функционирование блока 15 управлени  показано с режима записи коэффициентов с устройства 18 ввода. В этом режиме переключатели 28 и 39 став тс  в положение Запись, переключатель 27 - в положение Стоп,

а переключатель 33 может находитьс  в любом из двух положений, При этом из генератора 14 импульсов /таймера) через второй вход блока 15 управлени  поступает импульсна  последователь О ь частоты f| , Она проходит через переключатель 28, схему ИЛИ 40 и далее на счетный вход кольцевого счетчика 34. Рассмотрим прохождение одного из импульсов этой последова- тельности. Поступивший на счетный вход счетчика 34 импульс увеличивает хран щийс  в нем код на единицу. С- выхода счетчика 34 числовой код поступает на адресные входы АО-АК ПЗУ

Кроме того, импульс поступает на вход элемента 37 задержки, величина

5

0

tjij которого равна времени срабатывани  счетчика 34,

С выхода элемента 37 и myльc подаетс  на тактовый вход С считывани  ПЗУ 35 синхронно с поступлением информации на адресные входы последнего , В управл ющем слове L, полу- чаемом на выходе ПЗУ 35, устанавливаетс  адресньш код дл  ОЗУ 16 по каналам 1,2,.,.,. С выхода элемента 37 задержки импульс поступает на вход элемента 41 задержки, величина j которого равна времени срабатыани  ПЗУ-35,

С выхода элемента 41 импульс поступает на второй вход схемы И 38, на первый вход которой подаетс  i+1 выход числового пол  L ПЗУ 35, который затем как строб передаетс  на восьмую выходную шину устройства 15 управлени . Кроме того, на эту же шину по i+2-му каналу пос тупает разрешающий потенциал с переключател  39, По последнему включаетс  устройство 18 ввода.коэффициентов , а по синхроимпульсу i+1 считываютс  значени  коэффициента с г

носител  устройства 18 и передаютс  по адресу l,2,...,i в ОЗУ 16. После этого устройство готово к обработке входного сигнала. Переключатель 39 ставитс  в положение Чтение, отключа  тем самым блок 18 ввода коэффициентов.

Переключатель 33 устанавливаетс  в положение Измерение, обеспе- чивающее подачу на шику потенциала логической единицы. При включении режима Пуск переключателем 27 из генератора 14 импульсов через второй вход блока 15 начинает поступать импульсна  последовательность частоты f , Она подаетс  на делитель 29 частоты и на четвертую шину магистрали с четвертого выхода блока 15, который идет к программному блоку 17

С первого выхода делител  29 частоты импульсна  последовательность частоты fJ поступает через шину второго выхода на аналого-цифровой преобразователь 5, синхронизиру  вьщачу с его выхода числового значени  сигнала, в схему регулировки усилений , на m+1-вые входы элементов И 19, ИЛИ 20 .и через элемент 24 задержки - на шину п того выхода, С второго выхода делител  29 частоты им- .пульсы с частотой f поступают через соответствующие элементы 25 и 26 задержки к магистрал м четвертого и п того выходов, подключенным к программному блоку 17 и блоку 7 дискретного преобразовани  Фурье,

Величины задержек элементов 25 и 26 выбраны таким образом, чтобы синхронизировать выполнение операций соответствующими блоками устройства к моменту поступлени  очередного отсчета на их входв Импульсы частоты f, поступают, кроме того, к программному блоку I7 через шину четвертого выхода, иницииру  в последнем смену адресов в регистре адреса и вьздачу последовательности микрокоманд и синхроимпульсов, определ ющих обработку информации в блоке 12. Коэффициент делени  частоты К, равен максимальному числу команд, которые должны быть использованы в блоке 12, а отношение y. равно числу, импульсов (синхросигналов), необходимых дл  получени  с выхода блока 7 дискретного преобразовани  Фурье отсчетов отфильтрованных составл ющих во ,всех диапазонах анализа

0

5

5

0

5

0

5

0

5

дл  одного дискретного входного значени .

Импульсы с частотой f с выхода элемента 26 задержки поступают через элемент 32 задержки к шестой выходной магистрали, а с нее - к коммутатору 8, непосредственно на второй вход элемента ИЛИ 40 и через него - на счетный, вход счетчика 34 и на вход элемента 37 задержки,. Формирование адресного кода и строб-импульса на выходной восьмой магистрали аналогично . Разница состоит в том, что i+2 канал выключает из работы блок 18 и устанавливает режим чтени  в ОЗУ 16 о С выхода элемента 32 задержки импульсы с частотой fj поступают на вход элемента 36 задержки, с его выхода - на управл ющий вход сумматора 10, накапливающего попарно числовые значени  с выхода квадратора 9, Величины задержек элементов 32 и 36 выбраны таким образом, чтобы синхронизировать выполнение операций соответствующими блоками устройства к моменту поступлени  очередного синхроимпульса на их вход„

По окончании режима измерени  переключатель 27 устанавливаетс  в положение Стоп, а переключатель 28 - в положение Чтение, Поступление импульсной поспедовательности частоты f, в блок 15 прекращаетс . Затем производитс  вывод результатов измерени  на индикацию. Дл  этого переключатель 33 устанавливаетс  в положение Вывод результата, что приводит к понижению уровн  на шине четвертого выхода Переключателем 27 задаетс  режим В данном случае программный блок 17 ге-; нерирует на блок 12 серию микрокоманд вывода информации с По окончании вывода на переключателе 27 задаетс  режим Стоп, Устройство готово к выполнении нового этапа измерений

Управление коэффициентом усиле-. ни  второго усилител 4 происходит следующим образом.

Значени  т-старших разр дов числового кода с выхода преобразовател  5 через первый вход поступают на многовходовые элементы И 19 и ИЛИ-- 20о Если значени  этих разр дов равны единице, что говорит о приближении величины сигнала к верхней границе диапазона преобразовател  5, то очередной импульс, поступающий

с выхода элемента 24 задержки на m+1-й вход элемента И 19, пропускаетс  элементом и, поступив на вход вычитани  счетчика 21, уменьшает значение, зафиксированное в нем на единицу. Уменьшенный код с выхода счетчика 21 через второй выход поступает в усилитель 4 и вызывает в нем уменьшение коэффициента усилени  Аналогичным образом происходит увеличение коэффициента усилени  второго усилител  4, если код числа на выходе преобразовател  5 содержит О в старших разр дах, Тое если сигнал имеет слишком малую величину. Код коэффициента усилени  с выхода счетчика 21 поступает через блок 22 элементов задержки в магистраль п того выхода, задава  регистру 6 сдвига количество сдвигов, которое надо выполнить над отсчетом сигнала с выхода преобразовател  5 дл  восстановлени  истинного значени  числа

Таким образом, введение блока дискретного преобразовани  Фурье, коммутатора, сумматора, умножител , блока ввода весовых коэффициентов и оперативного запоминающего устройства с соответствующими св з ми позвол ет расширить функциональные возможности и повысить точность известного устройства. Повьш1ение точности обеспечиваетс  повьш1ением крутизны спада АЧХ без увеличени  аппаратурных затрат, за счет увеличени  длины исследуемой реализации

Claims (2)

1.Устройство дл  контрол  работы транспортного средства, содержащее датчик, выход которого через последовательно соединенные первый усилитель и частотньш фильтр подключен к первому входу второго усилител , выход которого соединен с первым входо аналого-цифрового преобразовател , выход которого подключен к первому входу блока управлени  и к первому входу регистра сдвига, генератор импульсов , выход которого соединен с вторым входом блока управлени , первый , второй, третий и четвертый выходы блока управлени  подключены со- ответственно к второму входу второго усилител , к второму входу аналого- цифрового преобразовател , к второму

45222

входу регистра сдвига и к первому входу программного блока, выход которого соединен с первым входом арифметического блока, выходы которого

подключены соответственно к входу блока индикации и к второму входу программного блока, и квадратор, отличающеес  тем, что,

10 с целью повьшени  точности устройства , в него введены блок дискретно- го преобразовани  Фурье, коммутатор., сумматор, умножитель, оперативное запоминающее устройство, блок ввода

15 весовых коэффициентов, выход регистра сдвига соединен с первым входом блока дискретного преобразовани  Фурье, выходы которого подключены к информационным входам коммутатора,

2Q выход которого соединен с входом

квадратора, выход которого подключен к первому входу накапливающего сумматора , выход которого соединен с первым входом умножител , выход ко25 торого подключен к второму входу арифметического блока, п тый, шестой и седьмой выходы блока управлени  соединены соответственно с вторым входом блока дискретного преобразо30 вани  Фурье, с управл юш 1М входом

5

0

коммутатора, с вторым входом сумматора , восьмой выход блока управлени  подключен к первому входу оперативного запоминающего устройства и к блоку ввода весовых коэффициентов, выход которого соединен с вторым входом оперативного запоминающего устройства , выход которого подключен к второму входу умножител ,

2. Устройство по п,1, отличающеес  тем, что блок управлени  содержит переключатели, блок элементов задержки, делитель частоты, элементы задержки, реверсив5 ный счетчик, источник опорного напр жени , элементы И и ИЛИ, счетчик и посто нное запоминающее устройство, выходы первого элемента И и первого элемента ИЛИ подключены соответствен0 но к вычитающему и суммирующему входам реверсивного счетчика, выходы которого  вл ютс  первым выходом блока управлени  и соединены с входами блока элементов задержки, выхо5 Ды которого  вл ютс  третьим выходом блока управлени , выход первого переключател  подключен к входу делител  частоты, первый выход которого  вл етс  вторым выходом блока управлени  и соединен с входом первого элемента, задержки и через второй элемент задержки - с управл ющими входами первых элементов И и ИЛИ, информационные входы которых  вл ютс  первым входом блока управлени , вторым входом которого  вл ютс  первые входы первого и второго переключателей , второй выход делител  частоты подключен к входам третьего и четвертого элементов задержки, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ и через п тый элемент задержки - с входом шестого элемента задержки, выход которого  вл етс  седьмым выходом блока управлени , выход второго переключател  подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом счетчика и через седьмой элемент задержки - с управл ющим входом посто нного запомнающего устройства и входом восьмого

5

10

3А5222 °

элемента задержки, выход которого подключен к первому входу второго элемента И, выходы счетчика соединены с адресными входами посто нного запоминающего устройства, первый выход которого подключен к второму входу второго элемента И, первые входы третьего и четвертого переключателей соединены с одной из клемм источника опорного напр жени , друга  клемма которого подключена к вторым входам всех переключателей, выходы первого и третьего переключателей и третьего элемента задержки  вл ютс  четвертым выходом блока управлени , п тым выходом которого  вл ютс  выходы первого и четвертого элементов задержки, выход п того элемента задержки  вл етс  шестым выходом блока управлени ,восьмьм выходом которого  вл ютс  вторые выходы посто нного запоминающего ус тройств а и выходы второго элемента И и четвертого переключател .

15

20

axosi

.

S f 3foff

(pue.Z

ВНИИПИ 3ака.з 49 24/ 19Тираж 469 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4