Устройство для контроля параметров сложных систем

Устройство для контроля параметров сложных систем

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3757629/24-21 (22) 04 ° 07.84 (46) 15.01.86.Бюл,№ 2 (72) Г,Е.Иткис и А.С.Данилин (53) 621.387(088.8) (5e) Авторское свидетельство СССР

¹ 796779, кл. С 01 R 31/28, 1978 °

Авторское свидетельство СССР

¹ 819757, кл. С 01 R 31/28, 1979. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ

ПАРАМЕТРОВ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ, содержащее матричный блок индикации, блок интегральной оценки и коммутатор, соединенный информационными входами с соответствующими входами устройства, отличающее с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем обеспечения допускового контроля нескольких параметров и контроля числа параметров, вышедших за пределы допуска при оперативно изменяемой величине области допустимых значений, в него введены синхронизатор, логический блок, блок сравнения, блок режима, блок дешифрации, блок индикации интегральной оценки, блок опорных сигналов, блок памяти, причем выход коммутатора. соединен с первым входом блока сравнения, соединенного вторым и третьим входами соответственно с первым и вторым выходами блока опорных сигналов, выходом через блок режима — со стробирующим входом блока дешифрации и с первым входом блока интегральной оценки, соединенного вторым и третьим входами соответственно с первым и вторым выходами логического блока, (51) 4 С 01 R 31 28 /С 06 F 11 00 соединенного первым входом с первым выходом синхронизатора, вторыми входами — с вторыми выходами синхронизатора, с управляющими входами коммутатора и с информационными входами блока дешифрации, соединенного выходами с соответствующими входами матричного блока индикации, вход блока индикации интегральной оценки соединен с выходом блока памяти, соединенного информационными входами с выходами блока интегральной оценки, стробирующим входом — с третьим выходом логического блока.

2. Устройство по п.I о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок сравнения содержит первый резистор, соединенный первым выводом с общей шиной устройства, вторым выводом — с первым неинвертирующим входом компаратора и с первым выводом второго резистора, соединенного вторым выводом с первьм входом блока сравнения непосредственно, а через третий резистор — с вторым инвертирующим входом компаратора и первым выводом четвертого резистора, соединенного вторым выводом с вторым входом блока сравнения непосредственно, а через пятый резистор — с первым инвертирующим входом компаратора и с первым выводом шестого резистора, соединенного вторым выводом с третьим входом блока сравнения и с первым выводом седьмого резистора, соединенного вторым выводом через восьмой резистор с общей шиной устройства, а непосредственно — с вторым неинвертирующим входом компаратора, соединенного выходом с выходом блоха сравнения.

1205084

3. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок режима содержит первый элемент НЕ, соединенный входом с входом блока режима и с размыкающим контактом переключателя, переключающий контакт которого соединен с выходом блока режима, а замыкающий контакт — с.выходом первого элемента НЕ, 4. Устройство по п. i o т л ич а ю щ е е с я тем, что блок опорных сигналов содержит первый и второй делители напряжения, соединенные первыми выводами с шиной питания устройства, вторыми выводами — с общей шиной устройства, третьими выводами — соответственно с первым и вторым выходами блока опорных сигналов, соединенными соответственно через первый и второй вольтметры с общей шиной устройства.

5. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок дешифрации содержит первый и второй дешифраторы, соединенные входами с информационными входами блока дешифрации, стробирующими входами — со стробирующим входом блока дешифрации, выходы первого дешифратора соединены с соответствующими выходами блока дешифрации, выходы второго дешифратора соединены через вторые элементы НЕ с соответствующими выходами блока дешифрации.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для допускового контроля параметров объектов, Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения допускового контроля нескольких параметров и контроля суммарного числа параметров, вышедших за пределы допуска при оперативно изменяемой величине области допустимых значений.

На фиг.1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2— õåìà блока сравнения,; на фиг. 3 — схе6. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что синхронизатор содержит генератор импульсов, соединенный выходом с первым выходом синхронизатора и со счетным входом первого счетчика, соединенного выходами с вторыми выходами синхронизатора.

7. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что логический блок содержит первый элемент И, соединенный входами с вторыми входами логического блока, соединенного первым входом с первым входом второго элемента И непосредственно, а через третий элемент НŠ— с первым выходом. логического блока и с первым входом третьего. элемента И, соединенного выходом с вторым выходом логического блока, вторым входом — с выходом первого элемента И и с вторым входом второго элемента И, соединенного выходом с третьим выходом логического блока.

8. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок интегральной оценки содержит четвертый элемент И, соединенный первым и вторым входами с одноименными .входами блока интегральной оценки, выходом — со счетным входом второго счетчика, соединенного выходами с выходами блока интегральной оценки, установочным входом — с третьим входом блока интегральной оценки. ма блока режима; на фиг.4 — схема блока опорных сигналов; на фиг.5— схема блока дешифрации; на фиг.6— схема синхронизатора; на фиг.7 схема логического блока; на фиг.8схема блока интегральной оценки.

Устройство содержит коммутатор 1, блок 2 сравнения, блок 3 режима, блок 4 опорных сигналов, блок 5 дешифрации, синхронизатор 6, логический блок 7, блок 8 интегральной оценки, блок 9 памяти, блок 10 индикации интегральной оценки и матричный блок 11 индикации.

205084

50

55 блока 5 дешифрации, стробирующими

3 1

Блок 2 сравнения содержит компаратор 12, первый 13, второй 14, шестой 15, пятый 16, седьмой 17, восьмой 18, третий 19 и четвертый 20 резисторы.

Блок 3 режима содержит первый элемент НЕ 21 и переключатель 22.

Блок 4 опорных сигналов содержит первый 23 и второй 24 делители напряжения и второй 25 и первый 26 вольтметры, Блок 5 дешифрации содержит первый

27 и второй 28 дешифраторы и вторые элементы НЕ 29.

Синхронизатор 6 содержит генератор 30 импульсов и первый счетчик 31.

Логический блок 7 содержит первый элемент И 32, третий элемент

HE 33, второй 34 и третий 35 элементы И.

Блок 8 интегральной оценки содержит четвертый 36 элемент И и второй счетчик 37.

Коммутатор 1 выполнен, например, на микросхемах К590КН1.

В блоке 2 сравнения компаратор

12 выполнен например, на микросхеме 521СА1.

Блок 9 памяти построен, например, на регистре из D-триггеров, имеющих

С и D входы.

Блок 10 индикации интегральной оценки выполнен, например, на цифровых индикаторах АЛС324Б, каждый из которых снабжен дешифратором

К514ИД2 на входе.

Коммутатор 1 соединен информационными входами с соответствующими входами устройства, а выходом — с первым входом блока 2 сравнения, соединенного вторым и третьим входами соответственно с первым и вторым выходами блока 4 опорных сигналов, выходом через блок 3 режима — со стробирующим входом блока 5 дешифрации и с первым входом блока 8 интегральной оценки, соединенного вторыми третьим . входами соответственно с первым и вторым выходами логического блока 7, соединенного первым входом с первым выходом синхронизатора 6, вторыми входами — с вторыми выходами синхронизатора 6, с управляющими входами коммутатора 1 и с информационными входами блока 5 дешифрации, соединенного выходами с соответствующими входами матричного блока 11 индикации. Вход блока 10 индикации ин5

30 тегральной оценки соединен с выходом блока 9 памяти, соединенного информационными входами с выходами блока

8 интегральной оценки, стробирующим входом - с третьим выходом логического блока 7.

В блоке 2 сравнения первый резистор 13 соединен первым выводом с общей шиной устройства, вторым выводом — с первым неинвертирующим входом компаратора и с первым выводом второго резистора 14, соединенного вторым выводом с первым входом блока

2 сравнения непосредственно, а через третий резистор 19 — с вторым инвертирующим входом компаратора 12 и с первым выводом четвертого резистора

20, соединенного вторым выводом с вторым входом блока 2 сравнения непосредственно, а через пятый резистор 16 — с первым инвертирующим входом компаратора 12 и с первым выводом шестого резистора 15, соединенного вторым выводом с третьим входом блока 2 сравнения и с первым выводом седьмого резистора 17, соединенного вторым выводом через восьмой резистор 18 с общей шиной устройства, а негосредственно — с вторым неинвертирующим входом компаратора 12, соединенного выходом с выходом блока 2 сравнения.

В блоке 3 режима первый элемент

HE 21 соединен входом с входом блока

3 режима и с размыкающим контактом переключателя 22, переключающий контакт которого соединен с выходом блока 3 режима, а замыкающий контакт — с выходом первого элемента

HE 21, В блоке 4 опорных сигналов первый 23 и второй 24 делители напряжения соединены первыми выводами с шиной питания устройства, вторыми выводами — с общей шиной устройства, третьими выводами — соотвегственно с первым и вторым выходами блока 4 опорных сигналов, соединенными соответственно через первый 26 и второй

25 вольтметры с общей шиной устройства.

В блоке 5 дешифрации первый 27 и второй 28 дешифраторы соединены входами с информационными входами входами — со стробирующим входом блока 5 дешифрации, выходы первого дешифратора 27 соединены с соответ05084 б импульсов и счетчика 31, входящих в состав синхронизатора 6 (фиг.6).

Нарастающие во времени двоичные коды поступают с выходов синхронизатора 6 на входы коммутатора 1 и управляют последoBàòeëüíüì во времени подключе—

25

Устройство работает следующим образом.

Контролю подлежат параметры например, (температура, влажность и т.д.)

40 в распределенных в пространстве контролируемых точках. Требуется определить нахождение текущего значения Ч„ параметров в заданных пределах допуска Ч вЂ” Ч„ < V Ч + Ч, 45 о где V — среднее значение параметра;

Vä — абсолютное допустимое значение отклонения параметра от среднего значения (фиг.2б). Каждая контроли— руемая точка характеризуется, например, пространственной координатой и значениями нескольких параметров.

Значения параметров в каждой из контролируемых точек преобразуются в электрический сигнал, нормализуются и поступают с входов устройства на входы коммутатора 1. Коммутатор 1 управляется с помощью генератора 30

5 12 ствующими выходами блока 5 дешифрации, а выходы второго дешифратора

28 через вторые элементы НЕ 29 с соответствующими выходами блока

5 дешифрации, В синхронизаторе 6 генератор 30 импульсов соединен выходом с первым выходом синхронизатора 6 и со счетным входом первого счетчика

31, соединенного выходами с вторыми выходами синхронизатора 6.

В логическом блоке 7 первый элемент И 32 соединен входами с вторыми входами логического блока 7, соединенного первым входом с первым входом второго элемента И 34 непосредственно, а через третий элемент НЕ 33 — с первым выходом логического блока 7 и с первым входом третьего элемента И 35, соединенно го выходом с вторым выходом логического блока 7, вторым входом — с выходом первого элемента И 32 и с вторым входом второго элемента И 34, соединенного выходом с третьим выходом логического блока 7.

В блоке 8 интегральной оценки четвертый элемент И 36 соединен первым и вторым входами с одноименными входами блока 8 интегральной оценки, выходом — со счетным входом второго счетчика 37, соединенного выходами с выходами блока 8 интегральной оценки, установочным входом— с третьим входом блока 8 интегральной оценки. нием сигналов с контролируемых точек через коммутатор 1 на вход блока 2 сравнения для проверки нахождения параметра в допуске. Сигналы с выходов счетчика 31 в синхронизаторе 6 поступают также на информационные входы дешифраторов 27 и 28 блока 5 дешифрации (фиг.5) и обеспечивают выбор индикатора в матричном блоке

11 индикации по двум координатам, первая из которых (например, номер контролируемой точки) определяется дешифратором 27, а вторая (например, вид параметра) — дешифратором 28 и элементами НЕ 29.

При наличии уровня логической единицы на стробирующих входах дешифраторов 27 и 28, поступающего с выхода блока 3 режима, происходит включение выбранного с помощью дешифраторов 27 и 28 индиктора в матричном блоке 11 индикации„ а при наличии уровня логического нуля соответствующии индикатор не светится. Значение логического уровня на стробирующих входах дешифраторов 27 и 28 определяется положением переключателя 22 в блоке 3 режима и состоянием выхода блока 2 сравнения (фиг.3). При прямом соединении входа блока 3 с

его выходом и наличии уровня логической единицы на выходе блока 2 сравнения соответствующий индикатор в матричном блоке 11 индикации светится, при наличии уровня логического

1 нуля не светится.

Блок 2 сравнения (фиг.2) осуществляет двупороговый допусковый контроль нахождения значения параметра, поступающего на его первый вход с выхода коммутатора 1 в случае, если параметр находится в допуске, на выходе блока 2 сравнения формируется сигнал логического нуля, если нет — логической единицы. Значения величин Ч и Чп для задания их о на блок 2 сравнения формируются в блоке 4 опорных сигналов (фиг,4).

Значения V задаются оператором с помощью делителя 24 напряжения по показаниям вольтметра 25 и постуI пают на точку соединения резисторов

1205084

15 и 17 в блоке 2, а значения Vä задаются оператором с помощью делителя 23 напряжения и вольтметра

26 и поступают на точку соединения резисторов 16 и 20 в блоке 2 сравнения.

В результате при показанном на фиг.3 положении переключателя 22 на блоке 11 индикации включаются все индикаторы, соответствующие раз-. личным контролируемым точкам и их параметрам, вышедшим за пределы допуска. Поскольку опрос контролируемых точек производится циклично, каждый из индикторов в блоке 11 мерцает, но выбрав частоту работы генератора 30 достаточно большой можно сделать это мерцание незаметным для .человеческого глаза, Изменяя значения величин V u

V с помощью делителей 23 и 24, т.е. фактически меняя допуски на отклонение параметра от нормы, можно по показаниям блока 11 индикации оперативно определять параметры пространственно распределенных точек, кото- рые находятся в заданном допуске и которые отсутствуют, т.е.оценивать состояние объекта в целом.

В случае переключения переключателя 22 в блоке 3 сигнал с входа блока 3 проходит на его выход через инвертор 21, что приводит к инвертированию индикации в блоке 11. При этом горят индикаторы блока 11, соответствующие контролируемым точкам, параметры которых находятся в допуске, а не горят индикаторы, соответствующие негодным по параметру контролируемым точкам.

Одновременно с индикацией номеров негодных контролируемых точек и параметров устройство подсчитывает количество контролируемых точек, в которых параметр вышел за пределы допуска. Для этого синхроимпульсы с генератора 30 в синхронизаторе

6 поступают на вход элемента НЕ 33 в блоке 7 и далее на один вход элемента И 36 в блоке 8 интегральной оценки (фиг.8). Через элемент И 36 синхроимпульсы проходят на вход счетчика 37 только при наличии высокого уровня на другом входе элемента И 36, который формируется при нахождении параметра контролиру-. емой точки вне допуска (в приведенном на фиг.3 положении переключа5

55 теля 22) или при нахождении параметра в допуске (при переключении переключателя 22 из исходного положения).

В результате счетчик 37 подсчитывает число контролируемых точек, параметры которых находятся в допуске (или вне допуска). В конце очередного цикла заполнения счетчика 31 в синхронизаторе 6, после опроса всех видов устройства коммутатором 1, счетчик 31 формирует код конца цикла, который выделяется элементом

И 32 в логическом блоке 7 (фиг.7), последний высоким уровнем со своего выхода разрешает прохождение синхроимпульса с генератора 30 через элементы И 34 и 35. По переднему фронту синхроимпульса с выхода элемента И 34 выдается строб записи на блок 9 памяти, а по его заднему фронту через элемент И 35 сбрасывается счетчик 37 в блоке 8, который подготавливается к следующему циклу работы.

Содержимое блока 9 памяти индицируется блоком 10 индикации, по показаниям которого можно определить количество точек, параметры которых находятся вне допуска (или в допуске). Изменяя значения Ч и ч„ с помощью делителей 23 и 24 в блоке 4 можно оперативно отслеживать изменение числа контролируемых точек с параметрами в заданном допуске и оценивать таким образом состояние обт екта контроля в целом.

Блок 2 сравнения (фиг.2а) осуществляет двупороговый контроль входного сигнала, поступающего на общую точку резисторов 14 и !9, Резисторы 13 и 18 обеспечивают деление сигнала V и величины 7 для задания их на входы двупорогового компаратора 12. С помощью резисторов 15 и 16 на первом инвертирующем входе компаратора 12 формируется сигнал, пропорциональный величине + V который сравнивается с сигналом, пропорциональным Ч„, поступающим с делителя на резисторах 14 и 13 на первый инвертирующий вход компаратора 12. Резисторы 19 и 20 обеспечивают формирование сигнала, пропорционального V — V на втором инвертирующем входе компаратора 12, который сравнивается с сигналом, пропорциональным Ч, форми руемым на втором неинвертирующем

1205084 входе компаратора 12 V„- V„— V

= Ч - (4+ 1 о

В случае нахождения -параметра

Ч„в допуске компаратор 12 вырабатывает на выходе уровень логического нуля.

В результате циклического опроса всех контрольных точек исследуемого объекта в матричном блоке 11 индикации, отображаются исчерпывающие данные о его состоянии, представленные, например, в форме многослойной мнемосхемы в виде схемы блоков объекта, на которой одним цветом высвечиваются данные о режимах блоков, другим цветом — о параметрах сигналов. Одновременно на блоке 10 индикации отображаются результаты в условных баллах, характеризующие контролируемый объект в целом.

В медицине устройство пригодно для комплексного исследования состояния человеческого организма по заданным типам параметров. В этом случае на многослойной мнемосхеме изображения человека, в которой индикаторы расположены так же, как датчики на теле пациента, отображаются иэокривые соответствующего параметра, характеризующие распределение этого параметра по телу пациента °

В агротехнике устройство может использоваться для контроля за состоянием воздуха и почвы (температура, влажность) в теплицах, интенсивности освещения в них, В метеорологии устройство позволяет автоматически отобразить

10 изотермы, изобары и т.п. выбранного района, области, края, Аналогичным образом устройство может быть использовано для контроля состояния машин, аппаратов, плотин, мостов, химического оборудования и многих других объектов.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает проведение исследования и комплексного контроля состояния технических и природных объектов, а именно определение адреса контрольных точек, обладающих заданными позитивными или негативными свойствами, оперативное изменение в широких пределах границы допусков и определение распределения зйачений параметров в контролируемом объекте, а также измерение количества контрольных точек, обладающих заданным свойством и характеризующих качество контролируемого объекта в целом, что расширяет его функциональные возможности.

1205084

Г йа. Еюка b

Г бюка

Фиг.2

Фа

Бок 5

Саблона 2

На длпк 2

На длок 2

1205084

С блока

С Йока

os 7

На блок 9

ffa блок о сдлс

На блок 8 синкр.

С длока б

С блока 6 да блок У

Сблока 7

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

ФигЯ

С блока У

С блока 7

ВНИИПИ

Тираж 747 они

1.7

Заказ 8524/48

Подписное