Устройство для передачи и регистрации данных о переходных процессах

Устройство для передачи и регистрации данных о переходных процессах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

И ЗОБ евЕТЕ Н Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

««855?16 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16.11.79 (21) 2845166/18 — 24 с присоединением заявки Ло (28) Приоритет (5I)M. Кл.

6 08 С 19/28

Гооударотевнный квинтет

СССР по делам язобретеннй н отнрытнй

Опубликовано 15.08.81. Бюллетень М 30

Дата опубликования описания 15.08.81 (53) УДК 621.398 (088,8) Н. И. Гаранин, Г. К. Средняков, T. П. Кузнецова и В. М. Волков (72) Авторы изобретения (71) Заявцтель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ И РЕГИСТРАЦИИ

ДАННЫХ О ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССАХ

Изобретение относится к телеметрии и может быть использовано в многоканальных системах с сокращением избыточной измерительной информации.

Известны устройства,.содержащие регистры, сумматор, оперативную и буферную память, счетчик заполнения, элементы И, ИЛИ (1).

Недостатком таких устройств является низкое быстродействие и небольшой коэффициент сжатия данных.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для передачи и регистрации данных о переходных процессах, содержащее аналого — цифровой преобразователь, блок сравнения напряжений, блок цифровой буферной памяти, блок суммирования напряжений, кроме того, сумматор, выходы которого соединены с входами схемы сравнения первым и вторым элементами И вЂ” НЕ, элемент ИЛИ, выход которого соединен с входами блока передачи и регистрации данных и блока оперативной памяти, счетчика заполнения, выходы которого через элементы И соединены с

° входом блока сравнения (2).

Недостатком этого устройства является малая эффективность по разгрузке каналов лере дачи и регистрации переходных процессов, измеряемых при исследовании динамических свойств колебательных систем, что приводит к завышению требований по быстродействию устройств передачи и регистрации, увеличению удельной стоимости получаемой информации.

Цель изобретения — увеличение пропускной способности устройства при передаче и регистрации переходных процессов, протекающих в динамических системах, описываемых дробнорациональными передаточными функциями.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для передачи и регистрации данных о переходных процессах, содержащее аналого — цифровой преобразователь, блок сравнения напряжений, блок цифровой буферной пантяти, блок суммирования напряжений, введены регистр текущего существенного отсчета, регистр предшествующего существенного отсчета ° генератор линейно — изменяющегося напряжения, ключи, блок аналоговой памяти, блок синхронизации, счетчик существенных отсчетов, счетчик синхро3 85571 импульсов, блок вычисления динамических параметров и частотных характеристик, блок.выбора режима считывания, блок передачи данных, коммутирующий элемент, информационный вход которого соединен с входом устройства, первый

5 выход соединен с первым входом блока cpasкения напряжений, второй выход с oRåäèíeííûми первым входом блока аналоговой памяти и входом аналого — цифрового преобразователя, выход которого соединен с первым входом 1О регистра текущего существенного отсчета первый выход которого соединен с первым входом генератора линейно — изменяющегося напряжения,,второй выход с входом регистра предшествую- . щего существенного отсчета первый выход которого соединен с вторым входом генератора линейно — изменяющегося напряжения, второй выход соединен с объединенными первым входом цифровой буферной памяти и входом счетчика существенных отсчетов, выход которого соединен с информационным входом первого ключа, выход которого соединен с вторым входом цифровой буферной памяти, выход которой соединен с входом блока выбора режима считывания, первый выход и второй вход которого соединены с блоком вычисления динамических параметров и частотных характеристик, второй выход блока выбора режима считывания соединен с входом блока передачи данных, выход которого соединен с выходом о устройства, выход линейно — изменяющегося напряжения подключен к первому входу блока суммирования напряжений, второй вход которого подключен к выходу блока аналоговой памяп, выход блока суммирования напряжений подключен к информационному входу второго ключа, первый управляющий вход которого соединен с входом устройства, выход соединен с вторым входом блока сравнения напряжений, выход которого соединен с третьим входом генератора линейно — изменяющегося напряжения, вторым входом блока аналоговой памяти, вторым входом коммутирующего элемента, первым входом блока синхронизации, первый и второй вход которого соединены с входами устройства, второй вход объединен с управляющим входом блока выбора режима считывания, выходы блока синхронизации подключены к синхронизцрующему входу коммутирующего элемента аналого — цифрового преобразователя, 50 регистра текущего существенного осчета, регистра предшествующего существенного отсчета, управляющему входу второго ключа, к входу счетчика синхроимпульсов, к объединенным синхронизирующему входу счетчика существенS5 ных отсчетов и управляющему входу первого ключа, выход счетчика синхроимпульсов подключен к второму входу регистра текущего существенного отсчета. б В

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; иа фиг. 2— иллюстрация примера измеряемого переходного процесса и принципа его преобразования.

Устройство содержит коммутирующий элемент 1, аналого — цифровой преобразователь 2, . регистр 3 текущего существенного осчета, регистр 4 предшествующего существенного отсчета, блок 5 сравнения напряжений, генератор 6 линейно— изменяющегося напряжения, второй ключ 7, блок 8 аналоговой памяти, блок 9 суммирования напряжений, блок 10 синхронизации, блок

11 цифровой (буферной) памяти, счетчик 12 существенных отсчетов, первый ключ 13, счетчик 14 синхроимпульсов, блок 15 вычисления динамических параметров и частотных характеристик, блок 16 выбора режима считывания, блок 17 передачи данных.

На фиг. 2 приведена иллюстрация примера измеряемого переходного процесса и принципа его преобразования в блоках 1, 2, 5 — 10, устройства, где обозначено:

H(f) — измеряемый переходный процесс;

H(fP — мгновенное значение переходного процесса в j — ый такт;

Н вЂ” значение i — го существенного отсчета . 1 переходного процесса;

К вЂ” число интервалов at между тактовы 1 ми импульсами, укладывающихся на отрезке времени между двумя существенными отсчетами Н и Н„ с номерами i u i — 1, соответственно; - половина коридора (допуска по точности);

U (4) — линейно — изменяющееся напряжение

К на выходе сумматора 9;

0. — постоянное напряжение на выходе блока 8 аналоговой памяти;

1, (7,)- линейно изменяющееся, напряжение на выходе генератора б в момент времени t, угол наклона которого относительно горизонтальной оси времени равен

Т вЂ” тангенс угла наклона прямой;

Я, — априори, установленное среднее значение коэффициента преобразования колебательной системы, переходные процессы в которой измеряются.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Работа устроисзчю начинается с момента подачи на первый синхровход устройства импульса начала работы, который определяет началь ное состояние всех внутренних схем блока 10 синхронизации и начало выработки их тактовых импульсов, координирующих работу устройства

5 85571 в дальнейшем. При подаче первого синхроимпульса на вход коммутирующего элемента 1 вход устройства подключается к аналого — цифровому преобразователю 2. Текущее значение переходного процесса Н(-со) преобразуется в цифровой код Н и запоминается временно в первой половине разрядов регистра текущего существенного отсчета. Одновременно во вторую часть разрядов регистра 3 записывается значение К.* — О содержимое счетчика 14 синхроимпульсов. При подаче второго синхроимпульса на вход коммутирующего элемента 2, вход устройства подключается к аналого — цифровому преобразователю 2. Текущее значение переходного процесса Н(1„), преобразованное преобразователем 2 в цифровой код Н„, поступает в первую половину регистра 3 текущей выборки, а находящийся там код Н вЂ” в первую половину регистра 3 текущей выборки

Одновременно во вторую часть регистра 3 го поступает значение К„. с выхода счетчика 14 синхроимпульсов (равное количеству интервалов между существенными отсчетами Но и Н,1 процесса). При переходе третьего синхроимпульса, коммутирующий элемент 1 отключает вход устройства от преобразователя 2 и подключает

его к первому входу блока 5 сравнения напряжений. Текущее значение измеряемого про-цесса Н (t, ) при этом сравниваться с линейно—

1 изменяющимся напряжением, поступающим на второй вход блока 5 сравнения напряжений.

Коды двух отсчетов процесса Н,- и Н„, записанные в регистрах 3 и 4 (в данном случае

i=I), поступают на йервый и второй входы генератора 5 линейно — изменяющегося напряже3S ния О (t) с регулируемым наклоном прямой.

Л

Тангенс T) угла ) наклона генерируемого напряжения U>(t) по отношению к оси времени определяется значениями Н„., Н „, at.

В момент времени с приходом третьего синхроимпульса через коммутирующий элемент

1 на первый вход блока 5 сравнения поступает мгновенное значение измеряемого переходного процесса, а на второй вход блока 5 сравнения

45 поступает мгновенное значение линейно — изменяющегося напряжения 0 (т) с выхода ключевой схемы 7 (при подаче на ее управляющий вход строб — импульса). При этом линейно — изменяющееся напряжение представляет собой сумму Ц,(1)=01 (t, Т ) + О,; двух напря50 жеиий, линейно — изменяющегося напряжения

0<(t, Т ), поступающего с выхода генератора 6, и йапряжения U, поступающего с выхода блока аналоговой памяти.

Напряжение 0. представляет собой мгновенное значение последнего отсчета телеметри руеМого процесса Н()=0, хранимое в блоке

:аналоговой памяти. Суммирование напряжений

6 6 происходит в сумматоре 9, откуда напряжение

0<(t) поступает через ключ 7 в блок 5 сравнения напряжения. Далее работа устройства определяется одним из двух режимов работы блока 5 сравнения. Первый режим работы блока 5 употребляется при отсутствии априорной информации о величине К п,и представляет собой однократное сравнение текущего значения переходного процесса Н (t ) с линейно — изменяющимся напряжением 0(tj). В случае выхода

Н(т,;) за + дд, установленный около линии

U<(t), на входе блока сравнения вырабатыва ется управлявший импульс.

Второй режим работы блока 5 употребляется при наличии априорной информации о величине Ко и заключается в двукратном сравнении, мгновенного значения H(t) как в предыдущем режиме, с линейно — изменяющимся напряжением 0 (t) в момент времени t, поступающим на второй вход блока 5, так и со значением К„, поступающим через вторую ключевую схему 7, на второй вход блока 5.

Первый режим является частным случаем второго режима. Если во втором режиме текущее значение измеряемого процесса H(t ), например H(t ), находится в пределах коридора, откладываемого от прямой: 0 (т )+д,В этом случае на выходе блока 5 отсутствует управляющий сигнал, в блоке 8 аналоговой памяти сохраняется значение 0 -» «Н . последнего суп щественного отсчета переходного процесса, а коммутирующий элемент 1 подключает вход устройства ко входу блока 5 сравнения напряжений.

Если H(t ) попадает в коридор «+Д . отно1 сительно прямой 0 (т ), то происходит второй такт сравнения.При этом с блока синхронизации поступает управляющий сигнал на ключ 7 и на второй вход блока 5 подается значение.

Значение H(t ) сравнивается с К, и если не попадет в коридоо дд опюсительно горизонтальной прямой К, — на выходе блока 5 также не генерируется управляющий импульс, состояние коммутирующего элемента 1 и блока 8 аналоговой памяти остается прежним.

Если же значение попадает в коридор K„+/+ то на входе блока 5 генерируется управляющии импульс, приводящий к стиранию содержимого в блоке 8 аналоговой памяти, их подключению на определенное время входа устройства к. преобразователю 2 и ко входу блока 8 аналоговой памяти.

Таким образом, в блоке 8 аналоговой памяти записывается новое значение существенного отсчета переходного процесса Н(1 ). Это же значение Н (g), преобразованное преобразователем 2 в цифровой код, поступает в регистр 3 текущей существенной выборки, переводя пред7 8557 шествующее значение в регистр предшествующей выборки.

В случае, когда текущее значение телеметри- руемого процесса H(t ), превосходит значение напряжения U (t ) (например Н(1,1), более, чем на величину d, на выходе блока 5 появляется управляющий сигнал; который стирает значение О, хранимое в блоке 8 аналоговой памяти, и затем задним фронтом импульса переключает на определенное время коммутирую- 0 щий элемент 1. За это время текущее значение процесса поступает в блок 8 аналоговой памяти и на вход преобразователя 2, Таким образом, в блоке 8 аналоговой памяти хранится новое значение существенного отсчета переходного процесса 0„ Н (t@), а аналого †цифров преобразователь 3 преобразует величину Н (t ) в цифровой код Н4. Надобность во втором этапе сравнения H(t ) с Кл отпадает.

В результате в блок 11 цифровой памяти 20 поступят существенные отсчеты Н „переходного процесса и соответствующая временная информация К„. Заполнение блока 11 памяти контролируется счетчиком 12 числа существенных отсчетов. В случае заполнения блока 11 памяти счетчик 12 вырабатывает сигнал переполнения, который открывает первый ключ 13 и с блока синхронизации на синхровход блока

11 буферной памяти поступают синхроимпульсы считывания, Считывание сущеетвенных отсчетов З0 и соответствующей времешюй информации может производиться через блок 16 выбора режима считывания либо непосредственно в выходной блок передачи и регистрации, либо в блок 15 расчета динамических параметров и частотных 3s характеристик, Режим считывания и соответствующая коммутация блоков 11, 15 и 17, определяется в блоке 16 выбора режима считывания на основе команды (синхросигнала), поступающей в блок 40

16 со второго синхровхода устройства.

Таким образом, на выход устройства могут поступать либо непосредственно существенные отсчеты с соответствующей временной информацией, либо динамические параметры исследуе- 45 мой колебательной системы, либо частотные характеристики рассчитанные по этим параметрам.

16 8 го — цифровой преобразователь, блок сравнения напряжений, блок цифровой буферной памяти, блок суммирования напряжений, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью увеличения проРезультаты статистического эксперимента показывают,что предлагаемое устройство позволяет снизить требования к быстродействию каналов передачи и регистрации переходных процессов.

Формула изобретения

Устройство для передачи и регистрации дан- ных о переходных процессах, содержащее аналопускной способности устройства, в него введены регистр текущего существенного отсчета, регистр предшествующего существенного отсчета, генератор. линейно — изменяющегося напряжения, ключи, блок аналоговой памяти, блок синхронизации, счетчик существенных отсчетов, счетчик синхронмяульсов, блок вычисления динами ческих параметров и частотных характеристик, блок выбора режима считывания, блок передачи данных, коммутирующий элемент, информационный вход которого соединен с входом устройства, первый выход соединен с первым входом блока сравнения напряжений, второй выход с объединенными первым входом блока аналоговой памяти и входом аналого — цифрового преобразователя, выход которого соединен с первым входом регистра текущего существенного отсчета, первый выход которого соединен с первым входом генератора линейно — изменяющегося напряжения, второй выход с входом регистра предшествующего существенного отсчета, первыи выход которого соединен с вторым входом генератора линейно- изменяющегося напряжения, второй выход соединен с объединенным первым входом цифровой буферной памяти, выход которой соединен с входом блока выбора режима считывания, первый выход и второй вход которого соединен с блоком вычисления динамических параметров и частотных характеристик, второй выход блока выбора режима считывания соединен с входом блока передачи данных, выход которого соединен с выходом устройства, выход линейно — изменяющегося напряжения подключен к первсму входу блока суммирования напряжений, второй вход которого подключен к выходу аналоговой памяти выход блока суммирования напряжений подключен к информационному входу второго ключа, первый управляющий вход которого соединен с входом устройства, выход соединен с вторым входом блока сравнения, напряжения, выход которого соединен с третьим входом генератора линейно-изменяющегося напряжения, вторым входом блока аналоговой памяти, вторым входом коммутирующего элемента, первым входом блока синхронизации, первый и второй вход которого соединены с входами устройства, второй вход объединен с управляющим входом блока выбора режима считывания, выходы блока синхронизации подключен к синхроииэирующим входам коммутирующего элсмента аналого — цифрового преобразователя, регистра текущего существенного отсчета, регистра предшествующего существенного отсчета, управляющему входу второго ключа, к входу

855716

9 счетчика синхроимпульсов, к объединенным синхрониэирующему входу счетчика существенных отсчетов и управляющему входу первого ключа, выход счетчика синхронмпульсов подключен к второму входу регистра текущего существенного отсчета.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США и 3501750, кл. 340-172,5(1), 1970.

2. Авторское свидетельство СССР Й 53!158, кл. G 06 F 15 00, 1974 (прототип).

855716

° °

° ° е

«44 Ф

° «»

° "ъ»М

Составитель В. Кунцевич

Техред М, Конпура

Корректор М. Ыарошн

Редактор М. Погориляк

Тираж 691

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений н огкрьпий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 6920(72

Подиисное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Нроектнаи, 4