СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ВЫВОДОМ ДАННЫХ
DATA OUTPUT CONTROL SYSTEM

Предлагаемое 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 для управления выводом данных [1]. Данное устройство обладает высокой погрешностью от воздействия различного рода дестабилизирующих факторов.
Известна также система управления выводом данных, представляющая собой наиболее близкое техническое решение к заявленному предлагаемому изобретению [2]. Эта система обладает низкой точностью и надежностью, обусловленных воздействием различного рода дестабилизирующих факторов.
Целью предлагаемого изобретения является повышение точностных характеристик и надежности системы управления выводом данных при определении физико-механических свойств материалов методом кинетического индентирования.
Поставленная цель достигается тем, что в систему управления выводом данных (систему), содержащую регистр 2 памяти данных (регистр 2), цифроаналоговый преобразователь 7 (ЦАП 7), входную шину 11, выходную шину 14, а также вычитатель 5 кодов, причем выход ЦАП 7 подключен к выходной шине 14, введены двоичный счетчик 6, источник 9 опорного напряжения (ИОН 9), генератор 4 импульсов, регистр 1 и логический элемент 3 2И. В систему также введены дополнительные цифроаналоговый преобразователь 8 (ЦАП 8), первая, вторая и третья входные шины 10, 12 и 13 соответственно, причем выход генератора 4 импульсов и второй вход логического элемента 3 2И объединены между собой. Выход регистра 2 памяти данных связан с вторым входом вычитателя 5 кодов, первый вход которого соединен с выходом регистра 1. Выход вычитателя 5 кодов подключен к первому входу ЦАП 7, второй вход которого связан с выходом ЦАП 8. Второй вход ЦАП 8 соединен с выходом ИОН 9, а первый - с выходом двоичного счетчика 6, первый вход которого подключен к объединенным между собой первым входом регистра 2 и второй входной шиной 12. Второй вход регистра 2 связан с входной шиной 11, выход логического элемента 3 2И соединен с вторым входом двоичного счетчика 6, а первый вход - с третьей входной шиной 13. Вход регистра 1 подключен к первой входной шине 10.
Рассмотрим работу системы на ее конкретном применении в автоматизированной системе, предназначенной для определения физико-механических свойств материалов методом кинетического индентирования. В начале цикла индентирования с дополнительной второй входной шины 12 на объединенные между собой первые входы регистра 2 и двоичного счетчика 6 поступает импульс, который устанавливает их в “нулевое” состояние, при этом на втором входе вычитателя 5 кодов и на выходе двоичного счетчика 6 и, соответственно, на первом входе ЦАП 8 будет установлен “нулевой” код. ЦАП 8 при “нулевом” коде на своем первом входе сформирует на выходе и, соответственно, на втором входе (вход подключения внешнего ИОН, функционально аналогичный второму входу ЦАП8) ЦАП 7 напряжение, по величине равное нулю, не зависимо от величины кода на первом входе ЦАП 7, при этом на выходе ЦАП 7 и, соответственно, на выходной шине 14 будет сформировано напряжение, по величине также равное нулю. Генератор силы (на Фиг. не показан), подключенный по выходной шине 14 к выходу ЦАП 7 и являющийся неотъемлемой частью автоматизированной системы, преобразует величину напряжения на выходе ЦАП 7 и, соответственно, на входе этого генератора в пропорциональную этому значению величину силы, а его конструктивное исполнение обеспечивает вертикальное перемещение индентора и при нулевом значении величины этой силы величина силы воздействия индентора на образец материала будет равна весу компонентов, входящих в состав этого генератора. На определенном этапе изготовления автоматизированной системы определяется с необходимой точностью и допустимой погрешностью вес всех компонентов генератора силы (без индентора). Данная автоматизированная система предусматривает возможность использования инденторов разного типа - Виккерс, Бриннель, Шор и другие, имеющие различное конструктивное исполнение и вес, поэтому по дополнительной первой входной шине 10 в регистр 1 записывается сумма кода величины веса компонентов генератора силы и кода величины веса используемого в данном цикле индентирования типа индентора. С выхода регистра 1 сумма этих кодов (код А) поступает на первый вход вычитателя 5 кодов, который выполняет функцию вычитания величины кода на его втором входе (код В) из величины кода А и выдачу результата на выход и, соответственно, на первый вход ЦАП 7. Под действием веса компонентов генератора силы индентор переместится вниз на предельно допустимую величину, что приведет к формированию на выходе генератора силы, подключенного по дополнительной третьей входной шине 13 к первому входу логического элемента 3 2И разрешающего сигнала, а это, в свою очередь, обеспечит прохождение импульсов с выхода генератора 4 импульсов на второй вход (суммирующий) двоичного счетчика 6. По мере поступления импульсов на второй вход двоичного счетчика 6 величина кода на его выходе и, соответственно, на первом входе ЦАП 8 будет увеличиваться, что приведет к увеличению величины напряжения на выходе ЦАП 8 и, соответственно, на втором входе ЦАП 7. Установленный на первом входе ЦАП 7 код А (величина кода В равна “нулю”) и возрастающая на его втором входе величина напряжение приведет к увеличению напряжения на выходе ЦАП 7 и, соответственно, на выходной шине 14 и входе генератора силы. Направление силы, формируемое генератором силы, противоположно действию веса компонентов этого генератора, поэтому увеличение напряжения на выходе ЦАП 7 и, соответственно, на выходной шине 14 и входе генератора силы до определенного уровня приведет к состоянию равновесия двух противонаправленных сил. Очередное минимальное увеличение напряжения на выходе ЦАП 7 и, соответственно, на выходной шине 14 и входе генератора силы приведет к перемещению индентора от предельно допустимой величины, а это, в свою очередь, сформирует на выходе генератора силы и, соответственно, на выходной шине 14 и первом входе логического элемента 3 2И запрещающий сигнал и дальнейшее увеличение напряжения на выходе ЦАП 7 и, соответственно, на выходной шине 14 и входе генератора силы будет прекращено. Таким образом, генератор силы сформирует на своем выходе величину силы, пропорциональную величине кода на первом входе ЦАП 7. В процессе индентирования по входной шине 11 в регистр 2 последовательно во времени записываются коды величин силы и в той же последовательности на первый вход ЦАП 7 поступают результаты вычитания вычитателем 5 кодов величин кодов В из величин кодов А, причем величины сил воздействия индентора на исследуемый материал будут прямо пропорциональны величинам поступающих с входной шины 11 кодов. Величина веса компонентов генератора силы практически не зависит от флуктуации температуры и других дестабилизирующих факторов, поэтому нет необходимости в периодичной поверке и, при необходимости, коррекции погрешности генератора силы. При конкретном применении системы управления выводом данных в автоматизированной системе, предназначенной для определения физико-механических свойств материалов методом кинетического индентирования, генератор силы выполняет функцию высокостабильного и высокоточного генератора калиброванной силы с цифровым управлением, при этом точность и надежность автоматизированной системы повышается. Дополнительным положительным качеством является исключение необходимости применения в системе датчика силы, стабильность и точность которого подвержена воздействию дестабилизирующих факторов и требует периодичной поверки и калибровки.
Источники информации
[1] Патент РФ №2445673, 17.11.2010 г.
[2] Патент РФ №2445675, 17.11.2010 г.