SU963045A1 - Адаптивный коммутатор системы телеизмерений - Google Patents

Description

Устройство относится к телеизмерениям й может применяться в телемеханике, дальней связи и в системах автоматического контроля.

Известно устройство для телеизмерения с адаптивной коммутацией, содержащее в каждом измерительном канале преобразователь погрешности аппроксимации (ППА), работающий по определенному алгоритму анализатор погрешности (АП), последовательно опрашивающий все ППА, выявляющий канал с наибольшей погрешностью аппроксимации и открывающий ключ (К) данного канала. Информация от датчика, этого канала, кодируемая аналого-цифровым преобразователем (АЦП), вместе с номером выбранного канала через передающее устройство (ПУ) передается в канал связи £1}.

Это устройство имеет малое быстродействие, обусловленной значительным временем последовательного анализа погрешностей аппроксимации измерительных сигналов. В связи с этим могут появиться значительные динамические погрешности.

Наиболее близким к предлагаемому является адаптивный коммутатор ..системы телеизмерений, содержащий по количеству измерительных каналов прё образователи погрешности аппроксима-. ции (ППА), выход каждого из которых с соединён со входом соответствующего элемента ИЛИ (ла диодах) детектора максимального сигнала (количество диодов в (элементе ИЛИ определяется количеством разрядов кода адреса), 1Q выходы элементов ИЛИ соединены с прямом и инверсным входами соответствующих элементов памяти адресов (количество элементов памяти определяется числом измерительных каналов)^ выходы элементов памяти соединены с 1.5 адресными входами программного коммутатора, первый выход которого соединен выходом адаптивного коммутатора, вторые выходы программного коммутатора соединены с управляющими входами ППА, информационный вход каждого ППА соединен с соответствую| щим информационным входом программного коммутатора и с соответствующим входом адаптивного коммутатора 25 [2].

Недостатками известного устройства являются невозможность работы с разнополярными выходами сигнала ППА и малая точность выбора канала из-за неизбежного разброса параметров диодов.

Цель изобретения - расширение области применения и повышения точности адаптивного.коммутатора.

Поставленная цель достигается тем, что в адаптивный коммутатор система телеизмерений, содержащий программный коммутатор, информационные входы которого объединены с информационными входами соответствующих преобразова- телей погрешности аппроксимации и подключены к первом входам адаптивно* . го коммутатора, первые выходы программного коммутатора соединены с управляющими входами преобразова- . телей погрешности аппроксимации, детектор максимального сигнала на элементах ИЛИ, выходы которых соединены с установочными входами нуля и единицы соответствующих элементов памяти адресов, выходы которых соединены с адресными входами программного коммутатора, вход разрешения считывания и второй выход которого соединены соответственно со вторым входом и выходом адаптивного коммутатора, введены детектор модуля максимального сигнала и функциональные преобразователи, выходы которых соединены со входами элементов ИЛИ, детектора максимального сигнала, выходы преобразователей погрешности аппрок• симаций - с первыми входами соответствующих функциональных преобразователей и соответствующими входами детектора модуля максимального сигнала,35 выход которого соединен с объединенными вторыми входами функциональных преобразователей.

Благодаря ного сигнала производится жений ППА U· полученных с преобразования у* этому выбор максимальнаибольшего напряжения не среди выходных напря, а среди напряжений, помощью функционального ; = K(|U,· | - М), где М - модуль-максимум выходных напряжений ППА; К?? 1 . При этом число анализируемых положительных величин среди всех резко уменьшается, а диапазон их различий увеличивается в К раз, что значительно повышает точность выбора измерительного канала.

На фиг.1 дана структурная схема устройства; на фиг.2 - схема детек- . тора-модуля максимального сигнала; на фиг.З - схема функционального преобразователя. Адаптивный коммутатор содержит по числу измерительных каналов преобразователи 1^-1), погрешности аппроксимации (ППА), программный коммутатор 2, детектор 3 модуля максимального сигнала (ДММС), функциональные преобразователи 4 -4_И (ПФ), элементы ИЛИ 5₄-5_Ь (на диодах), детектор 6 максимального сигнала, элементы 7_б -7_И памяти адресов.’

ППА 1 предназначен для выборкй напряжения, пропорционального погрешности аппроксимации входного сигнала. Выходное напряжение ППА 1 обнуляется при поступлении сигнала на его управляющий вход.

Программный коммутатор 2 служит Для передачи на вход адаптивного коммутатора выборки входного сигнала, выбранного канала и сброса ППА 1 этого канала. .

Детектор 3 модуля максимального сигнала предназначен для выделения модуля.максимального сигнала от всех ППА 1. Этот блок может быть реализован на основе операционного усилителя .

Детектор 3 (фиг.2) состоит из диодных сборок 84 и 82, предназначенных для определения соответствен-, до максимального среди положительный и отрицательных напряжений; инвертор 9 на основе операционного усилителя и двух резисторов; диодов 10 и 11, служащих для выделения максимального из двух входных напряжений.

Функциональный преобразователь 4 служит для формирования функциональной зависимости вида уу = K(/U//-M), где М - модуль-максимум выходных сигналов ППА 1₄-1_и, формируемый детектором 3. Преобразователь,4 может быть реализован на основе операционного усилителя.

Преобразователь 4 (фиг.3) содержит диода 12 и 13 и трехвходовой суммирующе-вычитающий каскад 14 на основе операционного усилителя и пяти резисторов. В зависймости от полярности выходное напряжение (от ППА1) поступает лийо на прямой, либо на инверсный вход усилителя, тогда как положительное входное напряжение, соответствующее величине М, подается всегда на инверсный вход усилителя. Величина 3 Кп определяется соотношением резисторов и может быть К = 30-200 с целью использования всего диапазона выходных положительных напряжений операционного усилителя (от нуля до 10-15 В) при разности /'(у/ - М, нахо. дящейся в зоне чувствительности диодов 0-50 или 0-300 мВ в зависимости от типа диодов в детекторе и преобразователе 4 (германиевые или кремниевые) .

Элементы ИЛИ 5 детектора 6 макси' мально служат для выполнения логической операции, для выделения максимального напряжения . Они выполнены на . диодах по числу разрядов кода адре' са, объединенных анодами: катоды ди* одов подключены к тем установочным входам элементов 7,. которые нужны для формирования кода адреса данного канала. Например, для 32-канальной системы каждый элемент ИЛИ 5^-5 _и содержит пять диодов, катоды которых в <

первом канале подключены к установоч ным входам 0 элементов 7^-7_у памяти' и к установочному входу 1” элемента 7^ , так как кодовая комбинация первого.адреса имеет вид 00001.

Элементы 7₄-7_м памяти (триггеры) служат для образования двоичного кода адреса канала, погрешность аппроксимации которого наибольшая. Элемент 7 устанавливается в одно из двух устойчивых состояний в зависи’ мости от того, на каком из его установочных входов большее напряжение..

Адаптивный коммутатор работает следующим образом. Преобразователи 1₄-1_и погрешности аппроксимации непрерывно во времени анализируют входные сиГ|Налы х₄* (t) и вырабатывают напряжения Uj(t), пропорциональные погрешности аппроксимации по выбранному алгоритму.

Далее детектор 3 непрерывно во времени выделяет модуль максимальной погрешности аппроксимации и выдает его на соответствующий вход функциональный преобразователей 4₄4_П, которые на основе напряжений бло-ков ППА 1 и детектора формируют вы-. ходные сигналы в соответствии с функциональной зависимостью у₄ =K(|U₁j -М), Комбинация выходных напряжений элементов ИЛИ 5₄-5_И поступает на входа элементов 7^~7_И памяти, которые срабатывают, и на их выходах появляется двоичный код адреса измерительного канала, погрешность аппроксимации которого наибольшая в данный момент. Двоичный код с выходов элементов 7₄ -7_И памяти поступает на прогреммный коммутатор 2, куда и записывается при появлении сигнала на разрешение счи- ι тывания. Далее открывается ключ выбранного канала в коммутаторе 2 и выборка сигнала х-(t) поступает на выход адаптивного коммутатора.

Благодаря наличию функциональных , преобразователей 4_ч-4 „ входные напряжения элементов ИЛИ 5^-5у, положительны только для тех каналов, модули погрешности аппроксимации которых находятся в зоне £м -ДМ) , где д = . jq = 50-300 мВ - зона нечувствительности диодов блока ДММ С 3; при этом разница напряжений этих каналов £ К раз усилена в преобразователях 4*-4_и, что значительно (в К раз) повышает точность выбора единственного канала ти с максимальным уровнем погрешносаппроксимации.

Claims (2)

1. неизбежного разброса параметров диодов . Цель изобретени  - расширение области применени  и повышени  точности адаптивного.коммутатора. Поставленна  цель достигаетс  тем что в адаптивный коммутатор системы телеизмерений, содержащий программны Коммутатор, информационные входы которого объединены с информационными входами соответствующих преобразователей погрешности аппроксимации и подключены к первум входам адаптивно . го коммутатора, первые выхода1 программного комг/1утатора соединены с управл ющими -входами преобразователей погрешности аппроксимации, детектор максимального сигнала на элементах ИЛИ, выходы которых соединены с установочными входами нул  и единицы соответствующих элементов пам ти адресов, выходы которых соеди нены с адресными входами программного коммутатора, вход разрешени  считывани  и второй выход которого соединены соответственно со вторым входом и выходом адаптивного коммутатора , введены детектор модул  максимального сигнала и функциональные преобразователи , выходы которых соединены со входами элементов ИЛИ, детек тора максимального сигнала, выходы преобразователей погрешности аппроксимаций - с первыми входами соответствующих функциональных преобразователей и соответствующими входами детектора модул  максимального сигнала выход которого соединен с объединенными вторыми входами функциональных преобразователей. Благодар  этому выбор максимального сигнала наибольшего напр жени  производитс  не среди илходных напр  жений ППА и- , а среди напр жений, полученных с помощью функционального преобразовани  у K(|U,-f - М), где М - модуль-максимум выходных напр жений ППА; К77 1 . При этом число анализируемых положительных величин среди всех у. резко уменьшаетс , а диапазон их различий увеличиваетс  в К раз, что значительно повышает точность выбора измерительного кана ла. На фиг.1 дана структурна  схема устройства; на фиг.2 - схема детектора-модул  максимального сигнала; на фиг.З - схема функционального преобразовател . Адаптивный коммута тор содержит по числу измерительных каналов преобразователи погреш ности аппроксимации (ППА), программный коммутатор 2, детектор 3 модул  максимального сигнала (ДММС), функциональные преобразователи 4 -4 ( ПФ) , элементы ИЛИ (на диодах детектор б максимального сигнала, элементы 7, -7, Пс1м ти адресов. ППА 1 предназначен дл  выборки напр жени , пропорционального погрешности аппроксимации входного сигнала. Выходное напр жение ППА 1 обнул етс  при поступлении сигнала на его управл ющий вход. Программный коммутатор 2 служит Дл  передачи на вход адаптивного коммутатора выборки входного сигнала, выбранного канала и сброса ППА 1 этого канала. . Детектор 3 модул  максимального сигнала предназначен дл  выделени  модул .максимального сигнала от всех ППА 1. Этот блок может быть реализован на основе операционного усилител  . Детектор 3 (фиг.2) состоит из диодных сборок 8 и 82, предназначенных дл  определени  соответствен-, о максимального среди положительны и отрицательных напр жений; инвертор 9 на основе операционного усилител  и дву5 резисторов; диодов 10 и 11, служащих дл  выделени  максимального из двух входных напр жений. Функциональный преобразователь 4 служит дл  формировани  функциональной зависимости вида у K(), где М - модуль-максимум выходных сигналов ППА ,, формируемый детектором 3. Преобразователь 4 может быть реализован на основе операционного усилител . Преобразователь 4 (фиг.З) содержит диоды 12 и 13 и трехвходовой суммирующе-вычитающий каскад 14 на основе операционного усилител  и п ти резисторов. В зависимости от пол рности выходное напр жение (от ППА1) поступает лийо на пр мой, либо на инверсный вход усилител , тогда как положительное входное напр жение, соответствующее величине М, подаетс  всегда на инверсный вход усилител . Величина 3 Кп определ етс  соотношением резисторов и может быть К 30-200 с целью использовани  всего диапазона выходных положительных напр жений операционного усилител  (от нул  до 10-15 В) при разности /-V/- М наход щейс  в зоне чувствительности диодов 0-50 или 0-300 мВ в зависимости от типа диодов в детекторе и преобразователе 4 (германиевые или кремниевые ) . Элементы ИЛИ 5 детектора б максимально служат дл  выполнени  логической операции, дл  выделени  максимального напр жени  . Они выполнены на диодах по числу разр дов кода адреса , объединенных анодами: катоды диодов подключены к тем установочным входам элементов 7,. которые нужны дл  формировани  кода адреса данного канала . Например, дл  32-канальной систе№л каждый элемент ИЛИ 5 -5 содержит п ть диодов, катоды которых в первом канале подклмчеьц к установо ным входам О элементов пам ти и к установочному входу 1 эдемента Тп г так как кодова  комбинаци  первого.адреса имеет вид 00001. Элементы 7 -7, пам ти (триггеры) служат дл  образовани  двоичного ко да адреса канала, погрешность аппро ксимации которого наибольша . Элемент 7 устанавливаетс  в одно из двух устойчивых состо ний в зависИ мости от того, на каком из его установочных входов большее нгшр жение Адаптивный коммутатор работает следующим образом. Преобразователи , погрешности аппроксимации непрерывно во времени анализируют вход ные сиг#1алы (t) и вырабатывают напр жени  U(t), пропорциональные . погрешности аппроксимации по выбранному алгоритму. Дашее детектор 3 непрерывно во времени выдел ет модуль максимальной погрешности аппроксимации и выдает его на соответствующий вход функциональный преобразователей , которые на основе напр жений бло -ков ППА 1 и детектора формируют вы-ходные сигналы в соответствии с функциональной зависимостью у K(/U |-М Комбинаци  выходных напр жений элементов ИЛИ поступает на входы элементов , пам ти, которые срабатывают , и на их выходах по вл етс  двоичный код адреса измерительног канала, погрешность аппроксимации которого наибольша  в данный момент Двоичный код с выходов элементов 7 пам ти поступает на прогреммный коммутатор 2, куда и записываетс  при по влении сигнала на разрешение считывани . Далее открываетс  ключ выбранного кангша в коммутаторе 2 и выборка сигнала х- (t) поступает на выход адаптивного коммутатора. Благодар  наличию функциональных преобразователей 4,-4 у, входные напр жени  элементов ИЛИ , положительны только дл  тех каналов, модули погрешности аппроксимации которых наход тс  в зоне ,Ы -ДМД , где л 50-300 мВ - зона нечувствительности диодов блока ДММ С 3; при этом разница напр жений этих каналов р Краз усилена в преобразовател х , что значительно (в К раз) повышает точность выбора единственного канала с максимальным уровнем погрешности аппроксимации. Формула изобретени  Адаптивный коммутатор системы телеизмерений , содержащий программный коммутатор, информационные входы которого объединены с информационными входами соответствукмцих преобразователей погрешности аппроксимации и подключены к первым входам адаптивного коммутатора, первые выходы программного коммутатора соединены с управл ющими входами преобразователей погрешности аппроксимации, детектор максимального сигнала на элементах ИЛИ, выходы которых соединены с установочными входами нул  и единицы соответствующих элементов пам ти адресов, выходы которых соединены с адресными входами программного коммутатора, вход разрешени  счи ть вани  и второй выход которого соединены соответственно с вторым входом и выходом адаптивного коммутатора , отличающийс  тем, что, с целью расширени  области при- . менени  и повышени  точности, в него введены детектор модул  максимального сигнала и функциональные преобразователи , выходы которых соединены с входами элементов ИЛИ, детектора максимального сигнала, выходы преобразователей погрешности аппроксимации - с первыми входами соответствующих функциональных преобразователей и соответствующими входами детектора модул  максимального сигнала, выход которого соединен с ебъединенными вторыми входами функциональных преобразователей. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Фремке А.В. Телеизмерени ,. М. Высша  школа, 1975, с.232-234, рис.7,12I
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 599277, кл. G08 С 15/06, 1976 fпрототип)..

   f

   L.

   г5

   1 №

   .

   . ffftf/rret/Offiff .f

   Bdnoff