Система управления выводом данных с динамической балансировкой "нуля"

Система управления выводом данных с динамической балансировкой "нуля"

Реферат

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при проектировании систем управления исследовательскими процессами, в частности при разработке автоматизированной системы, предназначенной для определения физико-механических свойств материалов методом кинетического индентирования.

Известно устройство управления выводом данных [1]. Данное устройство имеет высокую погрешность от воздействия дестабилизирующих факторов.

Известна также система управления выводом данных, представляющая собой наиболее близкое техническое решение к предлагаемому изобретению [2]. Эта система также характеризуется высокой погрешностью от воздействия дестабилизирующих факторов.

Целью предлагаемого изобретения является снижение погрешности от воздействия дестабилизирующих факторов.

Поставленная цель достигается тем, что в систему управления выводом данных с динамической балансировкой "нуля" (систему), содержащую регистр 1 памяти данных (регистр 1), цифроаналоговый преобразователь 7 (ЦАП 7), входную шину 11, а также выходную шину 13, дополнительно введены формирователь 2 импульсов, компаратор 3, селектор 4, первый логический элемент 5 2И и второй логический элемент 6 2И. Система также дополнительно содержит реверсивный счетчик 8, устройство 9 выборки-хранения (УВХ 9), дополнительный цифроаналоговый преобразователь 10 (ЦАП 10) и дополнительную входную шину 12, причем вход формирователя 2 импульсов и второй вход регистра 1 объединены между собой и подключены к входной шине 11. Выход регистра 1 связан с вторым входом селектора 4, третий вход которого соединен с дополнительной входной шиной 12, а выход - с первым входом ЦАП 7. Выход ЦАП 7 подключен к объединенным между собой первым входам УВХ 9 и компаратора 3, второй вход УВХ 9 связан с первым выходом формирователя 2 импульсов. Третий выход формирователя 2 импульсов соединен с объединенными между собой первыми входами первого и второго логических элементов 5 и 6 2И, соответственно, второй выход - с также объединенными между собой первыми входами регистра 1 и селектора 4. Первый выход компаратора 3 подключен к второму входу первого логического элемента 5 2И, второй выход - к второму входу второго логического элемента 6 2И, выход которого соединен с вторым входом реверсивного счетчика 8. Выход первого логического элемента 5 2И подключен к первому входу реверсивного счетчика 8, выход которого объединен с входом дополнительного ЦАП 10, который своим выходом связан с вторым входом ЦАП 7. Второй вход компаратора 3 соединен с электрическим "нулем", выход УВХ 9 подключен к выходной шине 13.

Рассмотрим работу системы на ее конкретном применении в автоматизированной системе, предназначенной для определения физико-механических свойств материалов методом кинетического индентирования.

В процессе индентирования с входной шины 11 на второй вход регистра 1 поступают коды данных и одновременно с ними на вход формирователя 2 импульсов поступают синхронизирующие импульсы. По каждому синхронизирующему импульсу формирователь 2 импульсов выдает на своих выходах управляющие импульсы в необходимой последовательности и длительности. При поступлении синхронизирующего импульса на вход формирователя 2 импульсов на первом выходе этого формирователя и, соответственно, на втором входе УВХ 9 будет установлен сигнал, который переключит УВХ 9 из режима выборки в режим хранения, т.е. на время действия этого сигнала на выходе УВХ 9 и, соответственно, на выходной шине 13 будет зафиксирована величина выходного сигнала УВХ 9. Далее на втором выходе формирователя 2 импульсов и, соответственно, на первых входах регистра 1 и селектора 4 будет сформирован сигнал, который запишет в регистр 1 код данных, установленных на его втором входе с входной шины 11, и обеспечит выдачу на выход селектора 4 и, соответственно, на первый вход ЦАП 7 кода данных, поступивших с дополнительной входной шины 12 на третий вход селектора 4. На дополнительной входной шине 12 установлен код, величина которого равна логическому "нулю", тогда ЦАП 7 в соответствии с "нулевым" кодом на своем первом входе сформирует на выходе аналоговый сигнал, величина которого равна электрическому нулю. От воздействия дестабилизирующих факторов величина выходного напряжения на выходе ЦАП 7 может отличаться от нулевой и иметь различную полярность. Это напряжение, допустим, положительной полярности, поступив на первый вход компаратора 3, установит на его первом выходе и, соответственно, втором входе первого логического элемента 5 2И логическую "единицу", а на втором выходе и, соответственно, на втором входе второго логического элемента 6 2И - логический "ноль". Далее формирователь 2 импульсов установит на своем третьем выходе и, соответственно, на первых входах первого и второго логических элементов 5 2И и 6 2И, соответственно, сигнал, который, пройдя через логический элемент 5 2И на первый вход (вычитающий) реверсивного счетчика 8, уменьшит величину его выходного кода, а это, в свою очередь, приведет к уменьшению величины напряжения на выходе ЦАП 10 и, соответственно, на втором входе (вход балансировки нуля) ЦАП 7. Уменьшение напряжения на втором входе ЦАП 7 приведет к уменьшению величины напряжения положительной полярности на его выходе. Далее формирователь 2 импульсов снимет установленные на своих втором и третьем выходах сигналы и через необходимое время - на первом, после чего записанный в регистр 1 код, пройдя через селектор 4 и преобразовавшись в аналоговый эквивалент в ЦАП 7, но уже с меньшей погрешностью, поступит через УВХ 9, находящееся в режиме выборки, в выходную шину 13. По мере поступления синхронизирующих импульсов с входной шины 11 процессы балансировки "нуля" будут аналогичны вышеописанному. В случае когда при "нулевом" коде на первом входе ЦАП 7 на его выходе будет напряжение отрицательной полярности, на первом выходе компаратора 3 и, соответственно, на втором входе первого логического элемента 5 2И будет установлен логический "ноль", а на втором выходе этого компаратора и, соответственно, на втором входе второго логического элемента 6 2И - логическая "единица", а это, в свою очередь, обеспечит прохождение сигнала с третьего выхода формирователя 2 импульсов на второй вход (суммирующий) реверсивного счетчика 8, увеличив величину его выходного кода. Увеличение величины кода на выходе реверсивного счетчика 8 и, соответственно, на входе ЦАП 10 приведет к увеличению напряжения на выходе ЦАП 10 и, соответственно, на втором входе ЦАП 7. Увеличение напряжения на втором входе ЦАП 7 приведет к уменьшению величины напряжения отрицательной полярности на его выходе. Дальнейшее уменьшение величины этого напряжения по каждому синхронизирующему импульсу приведет к тому, что напряжение на выходе ЦАП 7 установится равным нулю.

Таким образом, совокупность компонентов системы с их взаимосвязями обеспечивает уменьшение погрешности от воздействия дестабилизирующих факторов. Дополнительным положительным качеством является устранение помехи на выходной шине 13, обусловленной изменениями величин кодов на первом входе ЦАП 7, так как во время переходных процессов в ЦАП 7 УВХ 9 находится в режиме хранения.

Источники информации

1. Патент РФ №2445673, 17.11.2010 г.

2. Патент РФ №2445675, 17.11.2010 г.

Система управления выводом данных с динамической балансировкой "нуля", содержащая регистр памяти данных, цифроаналоговый преобразователь, входную, а также выходную шины, отличающаяся тем, что дополнительно содержит формирователь импульсов, компаратор, селектор, первый и второй логические элементы 2И, реверсивный счетчик, устройство выборки-хранения, дополнительный цифроаналоговый преобразователь и дополнительную входную шину, причем вход формирователя импульсов и второй вход регистра памяти данных объединены между собой и подключены к входной шине, выход регистра памяти данных связан с вторым входом селектора, третий вход которого соединен с дополнительной входной шиной, а выход - с первым входом цифроаналогового преобразователя, выход цифроаналогового преобразователя подключен к объединенным между собой первым входам устройства выборки-хранения и компаратора, второй вход устройства выборки-хранения связан с первым выходом формирователя импульсов, третий выход которого соединен с объединенными между собой первыми входами первого и второго логических элементов 2И, второй выход - с также объединенными между собой первыми входами регистра памяти данных и селектора, первый выход компаратора подключен к второму входу первого логического элемента 2И, второй выход - к второму входу второго логического элемента 2И, выход которого соединен с вторым входом реверсивного счетчика, выход первого логического элемента 2И подключен к первому входу реверсивного счетчика, выход которого объединен с входом дополнительного цифроаналогового преобразователя, который своим выходом связан с вторым входом цифроаналогового преобразователя, второй вход компаратора соединен с электрическим нулем, выход устройства выборки-хранения подключен к выходной шине.