УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ОБЪЕКТОВ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована в системах автоматизированного контроля, диагностики и распознавания объектов.
Уровень техники
Известно устройство для контроля параметров, содержащее объект контроля, аналого-цифровой преобразователь, блок вычисления отклонения и оценки параметров, элемент ИЛИ, элемент И, триггер, генератор импульсов, счетчик, блок памяти, регистры, элемент задержки, переключатель сигналов, коммутаторы, блок стимулирующих сигналов и блок вывода результата контроля (авторское свидетельство СССР №1275472, кл. G06F 15/46, 1986 г.).
Недостатком данного устройства является низкое быстродействие диагностического контроля объекта вследствие необходимости измерения большого числа различных параметров, характеризующих его техническое состояние.
Известно устройство для контроля аналоговых объектов, содержащее ключ, аналого-цифровой преобразователь, схемы сравнения, блоки памяти, регистры, блок вывода информации, кнопку «Пуск», формирователь стробирующих импульсов, счетчик, перемножитель частоты импульсов, элемент задержки, блок формирования эталонных сигналов, блоки умножения, преобразователь частоты, фазовращатель, коммутатор, формирователь сетки частот, интеграторы, блоки возведения в квадрат, сумматор и блок нормирования (авторское свидетельство СССР №1718189, кл. G05B 23/02, опубл. 7.03 1992 г., бюл. №9).
Недостатком указанного устройства является низкое быстродействие диагностического контроля объекта вследствие необходимости измерить N>>1 значений коэффициента взаимного различия эталонного и контролируемого сигналов, причем продолжительность измерения одного значения коэффициента взаимного различия не меньше длительности Τ периода сигнала.
Наиболее близким по технической сущности (прототипом) к заявляемой полезной модели является устройство для контроля радиоэлектронных объектов, содержащее последовательно соединенные кнопку «Пуск» и формирователь стробирующих импульсов, первый счетчик, последовательно соединенные первый ключ и первый аналого-цифровой преобразователь, элемент задержки, перемножитель частоты импульсов, M схем сравнения, M регистров и блок вывода информации, M информационных входов которого соединены с выходами соответствующих регистров, вход каждого из которых соединен с выходом соответствующей схемы сравнения, элемент ИЛИ, Т-триггер, три элемента И, второй счетчик, второй ключ, второй аналого-цифровой преобразователь, блок оперативной памяти результатов оценки и M блоков памяти признаков отказов, выход каждого из которых подключен к вторым информационным входам соответствующих схем сравнения, первые информационные входы которых подключены к выходу блока оперативной памяти результатов оценки, первый информационный вход которого соединен с выходом первого аналого-цифрового преобразователя, а второй информационный вход - с выходом второго аналого-цифрового преобразователя, вход которого подключен к выходу второго ключа, информационный вход которого подключен к выходу элемента задержки, вход которого объединен с входом первого ключа и является входом устройства, а управляющие входы второго и первого ключей соединены с выходом первого элемента И, первый вход которого подключен к прямому выходу Т-триггера, вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с кнопкой «Пуск», а второй вход - с выходом первого счетчика, вход которого вместе с вторым входом первого элемента И соединены с выходом формирователя стробирующих импульсов, выход которого также соединен с первым входом второго элемента И, выход которого подключен к входу перемножителя частоты импульсов, выход которого соединен с входом второго счетчика, первый выход которого подключен к управляющим входам M схем сравнения, а второй выход второго счетчика подключен к управляющему входу блока вывода информации, выход которого является выходом устройства, управляющий вход блока оперативной памяти результатов оценки соединен с выходом третьего элемента И, первый вход которого подключен к выходу первого счетчика, а второй вход третьего элемента И вместе с вторым входом второго элемента И соединены с инверсным выходом Т-триггера (описание изобретения к патенту РФ №2239218, МГЖ G05B 23/02, опубликовано 27.10.2004).
Недостатком прототипа является низкое быстродействие вследствие необходимости использования двухэтапного контроля объекта: на этапе оценки выходного сигнала объекта измеряются N отсчетов в течение длительности Τ одного периода сигнала; на этапе анализа в течение времени Τ идентифицируются полученные результаты оценки сигнала с определением класса технического состояния объекта.
Раскрытие полезной модели
Техническим результатом, достигаемым с помощью заявленного устройства для диагностического контроля объектов, является повышение быстродействия распознавания технического состояния контролируемого объекта.
Указанный технический результат достигается тем, что в известное устройство, содержащее последовательно соединенные кнопку «Пуск», элемент ИЛИ, Т-триггер и элемент И, формирователь стробирующих импульсов, вход которого подключен к выходу кнопки «Пуск», счетчик, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ, вход счетчика совместно с вторым входом элемента И подключен к выходу формирователя стробирующих импульсов, последовательно соединенные первый ключ и первый аналого-цифровой преобразователь, последовательно соединенные первый элемент задержки, второй ключ и второй аналого-цифровой преобразователь, объединенные входы первого элемента задержки и информационный вход первого ключа являются входом устройства для диагностического контроля объектов, объединенные управляющие входы первого и второго ключей подключены к выходу элемента И, M регистров и блок вывода информации, каждый из M информационных входов которого соединен с выходом соответствующего регистра, управляющий вход блока вывода информации подключен к инверсному выходу Т-триггера, дополнительно введены второй элемент задержки, вход которого подключен к выходу элемента И, M дешифраторов столбца, входы которых подключены к выходу первого аналого-цифрового преобразователя, M дешифраторов строк, входы которых подключены к выходу второго аналого-цифрового преобразователя, M матриц с запоминающими элементами и M блоков считывания, информационный вход каждого из которых подключен к выходу соответствующей матрицы с запоминающими элементами, выход каждого из блоков считывания соединен с входом соответствующего регистра, управляющие входы M блоков считывания подключены к выходу второго элемента задержки, у каждой из M матриц с запоминающими элементами адресные линии столбцов соединены с соответствующими выходами дешифратора столбцов, а адресные линии строк соединены с соответствующими выходами дешифратора строк.
Краткое описание чертежа
На фиг. представлена структурная электрическая схема устройства для диагностического контроля объектов.
Осуществление полезной модели
1
M
1
М
1
M
1
M
1
M
Устройство для диагностического контроля объектов содержит кнопку 1 «Пуск», формирователь 2 стробирующих импульсов, элемент 3 ИЛИ, Т-триггер 4, элемент 5 И, два ключа 6 и 7, первый элемент 8 задержки, два аналого-цифровых преобразователя 9 и 10, M дешифраторов 11-11 столбцов (по числу распознаваемых состояний объекта), M дешифраторов 12-12 строк, M матриц 13-13 с запоминающими элементами, M блоков 14-14 считывания, M регистров 15-15, второй элемент 16 задержки, блок 17 вывода информации, счетчик 18.
Т-триггер 4, находясь в положении логической «1», обеспечивает прохождение стробирующих импульсов с выхода формирователя 2 на управляющие входы ключей 6 и 7, а находясь в положение логического «0» - работу блока 17 вывода информации о классе технического состояния контролируемого объекта.
Частота стробирующих импульсов с выхода формирователя 2 обеспечивает получение N измеренных отсчетов за период Τ выходного сигнала объекта контроля с помощью ключей 6 и 7. Аналого-цифровые преобразователи 9 и 10, подключенные к выходам соответствующих ключей 6 и 7, обеспечивают формирование двоичного сигнала из измеренных отсчетов выходного сигнала объекта в пределах L уровней его градации.
Количество распознаваемых состояний контролируемого объекта определяет число M блоков 11, 15 в составе устройства.
1
M
1
М
j
j
j
j
Выход первого аналого-цифрового преобразователя 9 подключен к входам дешифраторов столбцов 11-11, выход второго аналого-цифрового преобразователя 10 подключен к входам дешифраторов строк 12-12. L выходов каждого j-го () дешифратора 11 столбцов подключены к соответствующим адресным линиям столбцов матрицы 13 с запоминающими элементами. L выходов каждого j-го () дешифратора 12 строк подключены к соответствующим адресным линиям строк матрицы 13 с запоминающими элементами.
j
1
M
Структура каждой j-й () матрицы 13, имеет вид запоминающего устройства с матричной двухкоординатной организацией и содержит в своем составе L×L запоминающих элементов (см. «Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника. - СПб.: БХВ-Петербург, 2000. - 528 с.», страница 184). Каждый запоминающий элемент матрицы 13 имеет свой собственный адрес, определяемый номерами строк и столбцов, и хранит информацию в виде логического «0» либо логической «1». Расположение логических «1» в структуре матрицы 13, характеризует «матричный портрет» технического состояния контролируемого объекта. Информация о классах состояний объекта в виде «матричных портретов» записывается в матрицы 13-13 до начала контроля объекта.
j
j
1
M
2
Каждый запоминающий элемент в составе матрицы 13 через ее выход соединен с первым входом соответствующего блока 14 считывания. Управляющие входы всех блоков 14-14 считывания подключены к выходу второго элемента 16 задержки, вход которого подключен к выходу элемента И 5. Значение задержки τ в элементе 16 равно времени прохождения выходного сигнала объекта через ключи 7 или 8, аналого-цифровые преобразователи 9 либо 10, дешифраторы 11 либо 12.
Устройство работает следующим образом. При нажатии кнопки 1 «Пуск» напряжение подается на вход формирователя 2 стробирующих импульсов и через элемент 3 ИЛИ на вход Т-триггера 4, перебрасывая его в состояние логической «1». С прямого выхода Т-триггера 4 напряжение положительной полярности подается на вход элемента 5 И.
Исследуемый сигнал с объекта контроля подается на информационные входы ключей 6 (непосредственно) и 7 (через первый элемент 8 задержки). Стробирующие импульсы, поступающие с формирователя 2 через открытый элемент 5 И на управляющие входы ключей 6 и 7, обеспечивают отсчеты значений исследуемого сигнала через интервалы времени T/N, где Τ - период сигнала. Результаты отсчетов подаются на входы аналого-цифровых преобразователей 9 и 10, где результаты каждого i-го отсчета () сигнала контролируемого объекта преобразуются в двоичный код.
a
a
1
M
1
M
1
M
1
М
Информация об -м уровне () i-го отсчета сигнала с выхода аналого-цифрового преобразователя 9 подается на входы дешифраторов столбцов 11-11 и определяет номер -го столбца матриц 13-13. Информация об b-м уровне () i-го отсчета сигнала с выхода аналого-цифрового преобразователя 10 подается на входы дешифраторов строк 12-12 и определяет номер b-го столбца матриц 13-13.
a
j
j
j
1
M
Если запоминающий элемент с координатами b в составе матрицы 13 содержит логическую «1», то данный бит информации считывается блоком 14 считывания в соответствующий регистр 15. Команда на считывание бита данных поступает на вторые входы блоков 14-14 считывания с выхода второго элемента 16 задержки.
j
j
1
M
Номер регистра 15 с максимальным числом логических «1» будет соответствовать номеру матрицы 13 с запоминающими элементами, в которой записана информация в виде «матричного портрета», в наибольшей степени соответствующего техническому состоянию контролируемого объекта. Выходы регистров 15-15 подключены к информационным входам блока 17 вывода информации.
Стробирующие импульсы с выхода формирователя 2 поступают также на вход счетчика 18. При подсчете N-го импульса с выхода счетчика 18 через второй вход элемента 3 ИЛИ подается сигнал на Т-триггер 4 и перебрасывает его в состояние логического «0», после чего счетчик 18 обнуляется. Устройство переводится из режима оценки сигнала в режим вывода информации. При этом элемент 5 И закрывается, а напряжение положительной полярности с инверсного выхода Т-триггера 4 подается в качестве разрешающего сигнала на управляющий вход блока 17 вывода информации.
Суммарная длительность работы предлагаемого устройства равна одному периоду Τ исследуемого сигнала, что в два раза меньше, чем при контроле объекта с помощью прототипа, использующем двухэтапный контроль объекта в течении времени 2Т. Следовательно, предлагаемое устройство обладает большим быстродействием распознавания технического состояния контролируемого объекта, чем прототип.