УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕРКИ МНОГООТСЧЕТНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ В КОД
MULTIREPORT TIME DOMAIN TO CODE CONVERTER CONTROL UNIT

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для проверки многоотсчетных преобразователей аналоговой величины в код.
Известны устройства для проверки преобразователей временных интервалов в код, содержащие генератор импульсов, счетчик импульсов, выходы которого подключены к дешифратору, группа выходов дешифратора через одновибраторы подключена к первой группе входов первого и второго сумматоров, выходы задатчика кодов подключены к второй группе входов первого сумматора, выходы которого подключены к второй группе входов второго сумматора, третья группа входов которого соединена с выходом проверяемого преобразователя, выходы второго сумматора подключены к группе входов блока элементов И, один вход которого соединен с одним выходом дешифратора, фазовращатель с блоком питания, выходы которых через соответствующие компараторы и элементы И подключены к входам проверяемого преобразователя [1].
В известном устройстве временные интервалы задают с помощью фазовращателей и компараторов, а контрольные коды - с помощью задатчика кодов. Недостатком известного устройства является его сложность, связанная с необходимостью использования высокоточного фазовращателя и невозможностью проверки многоотсчетных преобразователей временных интервалов в код.
Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является устройство для проверки многоотсчетных преобразователей временных интервалов в код (в составе преобразователя угла поворота вала в код), содержащее генератор импульсов, подключенный к входу делителя частоты, выходы которого через формирователь питания подключены к входам блока фазовращателей, выходы блока фазовращателей подключены к входам блока формирователей импульсов, выходы которого подключены к одной группе входов проверяемого преобразователя, другая группа входов которого соединена с выходами блока памяти, а выходы подключены к входам вычислительного блока [2].
Блок памяти не входит в состав проверяемого преобразователя и выполнен в виде разъема с перемычками. Запись юстировочных констант (ЮК) в блок памяти производится в технологическом режиме работы проверяемого преобразователя после установки его на объект. ЮК определяются в виде разности согласующих разрядов для каждой пары согласуемых отсчетов, а также отклонения начального кода от нулевого значения в исходном положении. Поскольку фазовращатели на объекте устанавливаются произвольно, то ЮК могут иметь любые значения. Поэтому необходимо проверить целостность всех цепей соединения ответной части разъема блока памяти с другими элементами преобразователя. Однако известное устройство такую проверку не обеспечивает. Задание временных интервалов в известном устройстве осуществляется с помощью блоков фазовращателей и формирователей импульсов. Взаимное смещение начальных установок фазовращателей в известном устройстве не предусмотрено. ЮК в процессе проверки не изменяются, поэтому не проверяется работа преобразователя во всем диапазоне допустимых рассогласований отсчетов.
Структурная схема предложенного устройства вместе с проверяемым преобразователем представлена на чертеже. Устройство содержит вычислительный блок 1, шина данных которого соединена с первой группой выводов приемопередатчика 2, управляющие выходы и одна группа адресных выходов вычислительного блока 1 подключены к входам дешифратора 3, выходы которого и другая группа адресных выходов вычислительного блока 1 подключены к управляющим входам приемопередатчика 2 и блока 4 программируемых периферийных адаптеров (ППА), шины данных каждого ППА блока 4 соединены с второй группой выводов приемопередатчика 2. Первая группа выходов портов ППА блока 4 подключена к информационным входам регистров блока 5, выходы которых подключены к одной группе входов блока 6 цифровых компараторов (ЦК). Выход каждого из ЦК блока 6 подключен к одному входу соответствующего дешифратора блока 7 и входу соответствующего формирователя импульсов (ФИ) блока 8. Выход каждого из дешифраторов блока 7 подключен к управляющему входу соответствующего регистра блока 5. Выход генератора 9 импульсов подключен к входу делителя 10 частоты, выходы младших разрядов которого подключены к другой группе входов блока 6 и к входам дешифратора 11. Выходы дешифратора 11 подключены к группе входов каждого из дешифраторов блока 7. Выходы блока 8, вторая и третья группы выходов портов ППА блока 4 подключены соответственно к первой, второй и третьей группам входов проверяемого преобразователя 13. Группа информационных выходов преобразователя 13 и выходы старших разрядов делителя 10 частоты подключены соответственно к одной и другой группам входов портов ППА блока 4. Один выход портов ППА блока 4 и один выход преобразователя 13 подключены соответственно к входам установки и сброса триггера 12, выход которого и выход старшего разряда делителя 10 подключены соответственно к одному и другому входам проверяемого преобразователя 13.
Приемопередатчик 2 предназначен для разгрузки шины данных вычислительного блока 1 и может быть выполнен, например, на стандартных микросхемах типа АП6, ИП6 и др. В качестве ППА могут быть использованы микросхемы типа К580ВВ55 (см., например, Б.М.Каган и др. Основы проектирования микропроцессорных устройств автоматики, М., Энергоатомиздат, 1987, с.166, рис.5.18). Цифровые компараторы могут быть выполнены на микросхемах типа СП1. Формирователи блока 8 могут быть выполнены на одновибраторах или сдвигающих регистрах, тактируемых выходными импульсами генератора 9 и делителя 10. Дешифратор 11 и дешифраторы блока 7 предназначены для синхронизации моментов обновления информации в регистрах блока 5 в зависимости от моментов срабатывания компараторов блока 6. В качестве вычислительного блока 1 может быть использована ПЭВМ, совместимая с IBM PC AT и выше.
Предложенное устройство должно обеспечить формирование на одной группе входов преобразователя 13 совокупности периодически повторяющихся временных интервалов между ST и SP импульсами в соответствии с заданными ЮК, сравнение заданных и выходных ЮК проверяемого преобразователя 13, в технологическом режиме работы преобразователя 13, сравнение в штатном режиме контрольного и выходного кода, полученного в преобразователе 13 с использованием заданных ЮК, на третьей группе входов, в исходном положении, а также при пропорциональном изменении временных интервалов на входах проверяемого преобразователя 13 во всем диапазоне его работы и изменениях ЮК в допустимых пределах.
Технический эффект от использования предложенного устройства заключается в повышении достоверности проверки преобразователя 13.
Р
Код N режима работы проверяемого преобразователя 13 задается вычислительным блоком 1 и через приемопередатчик 2 и ППА блока 4 передается на вторую группу входов преобразователя 13. Одновременно сигналом с одного выхода блока 4 триггер 12 устанавливается в 1, вырабатывая сигнал готовности (Гот). После прочтения кода режима работы преобразователь 13 вырабатывает сигнал чтения (Чт), сбрасывающий в 0 триггер 12.
Цикл работы преобразователя 13 составляет несколько периодов ST (SP) импульсов. Для формирования вычислительным блоком 1 последовательности сигналов управления работой всего устройства код старших разрядов делителя 10 частоты передается через блок 4 и приемопередатчик 2 в вычислительный блок 1. При этом делитель 10 выполняет функцию таймера для вычислительного блока 1. Для синхронизации работы устройства с проверяемым преобразователем 13 выход старшего разряда делителя 10 передается в качестве сигнала начала цикла (НЦ) в проверяемый преобразователь 13.
В предложенном устройстве ЮК задают исходя из полноты проверки преобразователя 13, например, в виде чередующихся 1 и 0. По заданным ЮК в вычислительном блоке 1 определяют граничные коды временных интервалов для всех отсчетов и запоминают их. При проверке преобразователя 13 в технологическом режиме его работы граничные коды с выходов вычислительного блока 1 через приемопередатчик 2 и ППА блока 4 записывают в соответствующие регистры блока 5.
Генератор 9 работает в непрерывном режиме. На выходах младших разрядов делителя 10, подключенных к группе входов каждого из ЦК блока 6, формируется временная развертка в виде пилообразно изменяющегося кода с периодом Т, равным периоду ST и SP импульсов. При совпадениях выходных кодов младших разрядов делителя 10 с выходным кодом соответствующего регистра блока 5 в ЦК блока 6 формируются импульсы, временное положение каждого из которых относительно начала развертки изменяется в зависимости от кода регистра блока 5. Выходные импульсы ЦК блока 6 в ФИ блока 8 нормализуются по длительности, амплитуде и мощности и в качестве ST и SP импульсов поступают на входы преобразователя 13. Каждая пара ЦК блока 6 вырабатывает ST и SP импульсы для одного из отсчетов преобразователя 13. На выходах N преобразователя 13 формируется код, соответствующий заданным ЮК. Этот код через ППА блока 4 и приемопередатчик 2 поступает на шину данных вычислительного блока 1. В вычислительном блоке 1 принятые из преобразователя 13 коды ЮК сравниваются на соответствие заданным и принимается решение о соответствии норме.
При проверке начального кода преобразователя 13 в штатном режиме его работы входные ST и SP импульсы формируются аналогично технологическому режиму. На выходах N преобразователя 13 формируется полный код N совокупности временных интервалов на первой группе его входов. Для формирования полного кода N в штатном режиме используются значения ЮК на третьей группе входов преобразователя 13. Выходной код N через ППА блока 4 и приемопередатчик 2 поступает в вычислительный блок 1, в котором сравнивается с исходным кодом, и по результатам сравнения принимается решение о соответствии принятого кода N норме.
При проверке преобразователя 13 во всем диапазоне его работы временные интервалы между ST и SP импульсами изменяют пропорционально коэффициентам редукции Р этих отсчетов. Изменение временных интервалов осуществляют путем изменения входной информации регистров блока 5 с выходов вычислительного блока 1 в каждом периоде Т временной развертки делителя 10. При этом в одном из каждой пары регистров блока 5, соответствующих одному отсчету, входной код увеличивается, а в другом уменьшается. В отсчете с самым большим коэффициентом Р изменение кода в каждом периоде Т может составлять одну или несколько единиц младшего разряда в соответствии с заданной программой проверки. Преобразователь 13 проверяют при изменении временных интервалов в обоих направлениях.
С изменением входных временных интервалов изменяется и выходной код N преобразователя 13, который поступает в вычислительный блок 1 и сравнивается с контрольным кодом, соответствующим входным временным интервалам на первой группе входов проверяемого преобразователя 13. При отклонении от нормы в блоке 1 формируется сигнал несоответствия.
Для исключения сбоев при обновлении информации в регистрах блока 5 предусмотрены дешифратор 11 и блок 7 дешифраторов. Дешифратор 11 формирует из выходных сигналов делителя 10 три сигнала: первый - типа «меандр» с периодом Т, смещенный на Т/4 относительно начала временной развертки на входах ЦК блока 6, второй и третий - импульсные сигналы длительностью в один или несколько периодов генератора 9, фронты которых отстоят соответственно на ~5Т/8 и ~7Т/8 от начала временной развертки.
Выходные сигналы дешифратора 11 поступают на входы каждого из дешифраторов блока 7. Если выходные сигналы ЦК блока 6 находятся внутри временного интервала (1/4…3/4)Т развертки, то выходным импульсом соответствующего дешифратора блока 7 является третий выходной импульсный сигнал дешифратора 11, в противном случае - второй импульсный сигнал. По выходному сигналу каждого из дешифраторов блока 7 выходной код ППА блока 4 записывается в соответствующий регистр блока 5. При этом обновление информации в ППА блока 4 производится в первой половине временной развертки делителя 10.
Для проверки преобразователя 13 при возможном рассогласовании его отсчетов в блоке 1 изменяют ЮК смещения отсчетов, сохраняя временные интервалы на входах преобразователя 13 в соответствии с исходными ЮК. Тогда при согласовании отсчетов в преобразователе 13 произойдет смещение кода каждого ТО, а вместе с ним выходного кода N преобразователя 13 и контрольного кода вычислительного блока 1 на величину изменения ЮК. Отклонение выходного кода N преобразователя 13 от контрольного кода во всем диапазоне изменения временных интервалов определяется в вычислительном блоке 1.
Дешифратор 3 предназначен для формирования сигналов управления работой ППА блока 4 и направлением передачи информации приемопередатчика 2. Входными сигналами дешифратора 3 являются сигналы с управляющих и адресных выходов блока 1. Выходы дешифратора 3 подключены к управляющим входам ППА блока 4 и приемопередатчика 2.
Для исключения сбоев работа всех блоков устройства синхронизирована импульсами генератора 9 (на чертеже не представлено).
Определение в вычислительном блоке 1 границ временных интервалов, которые записывают в процессе проверки преобразователя в регистры блока 5, можно производить в последовательности, обратной процессу формирования выходного кода N преобразователя 13 в штатном режиме его работы.
0
0
0
П
0
Выходной код N преобразователя 13 в исходном положении должен быть нулевым. Для приведения измеренного кода в исходное положение используют юстировочную константу С. При проверке преобразователя 13 константу С задают исходя из полноты проверки электрических цепей связи с блоком памяти ЮК. Тогда полный многоотсчетный код преобразователя 13 перед его приведением является дополнительным кодом С и составляет N=0-С.
П
Г
T
C
1
M
T
c
1
M
Код N можно представить в виде двух отсчетов: согласованного кода N старших значащих разрядов грубого отсчета ГО и кода N точного отсчета ТО, состоящего из кода N старших согласующих разрядов ГО, смещенного на юстировочную константу C, и кода N в младших несмещенных разрядах ТО, т.е. N=(N-C)+N.
T
2
ГИ
ГИ
ST
SP
SP
ST
T
Если в преобразователе 13 данный ТО представлен кодом N с числом разрядов n=log(Т/T) (где Т - период следования импульсов ГИ заполнения временных интервалов в преобразователе 13, Т - период следования ST или SP импульсов) и однозначно определяет величину временных интервалов в диапазоне 0…Т/2, то код N, записываемый в регистр блока 5 для формирования ST импульса младшего отсчета с наибольшим Р преобразователя 13, может быть произвольным. Код N для формирования SP импульса этого отсчета определяется из соотношения N=N-N.
T
T
T
ПГ
ПС
T
ПТ
2
ПС
ПТ
ПС
2
M
ST
SP
Если N имеет число разрядов n+1 и определяет величину временного интервала в диапазоне 0…Т, то N состоит из двух отсчетов. Старшие n разрядов кода N представляют собой код N промежуточного ГО с одним старшим значащим разрядом, определяющим номер полпериода (0…Т/2 или Т/2…Т), и остальными согласующими, в старших из которых записан код N согласующих разрядов промежуточного ГО. Младшие n разрядов кода N являются кодом N промежуточного ТО (для диапазона 0…Т/2), смещенным на юстировочную константу С относительно кода N, т.е. N=(N-С)+N. В этом случае коды N и N, записываемые в регистр блока 5 для формирования ST и SP импульсов младшего отсчета преобразователя 13, определяются из соотношений:
ST
T
N=[N/2],
SP
ST
ПТ
N=N-N, где […] - целая часть числа.
ST
SP
П(j-1)
Для определения кодов N и N соседнего старшего (j-1) отсчета необходимо вычислить полный код N этого отсчета, исключив младший j отсчет
П(j-1)
j-1
j
Пj
N=[(P/P)×N],
j
j-1
где P, P - коэффициенты редукции соответствующих отсчетов,
Пj
N - полный код младшего отсчета.
П(j-1)
ST
SP
ST
SP
После этого с кодом N проделывают все описанные выше операции по нахождению N и N. Так последовательно можно определить коды N и N исходного положения для всех отсчетов.
ST
SP
После проверки преобразователя 13 с первым набором ЮК (например, чередующиеся 1 и 0 с 1 в старшем разряде) изменяют ЮК на инверсные, определяют новые значения исходных N и N для всех отсчетов и повторяют частично или полностью весь цикл проверок.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР №1275765, кл. Н03М 1/10, 1985.
2. Патент РФ №1807560, кл. Н03М 1/64,1991.