СИСТЕМА РЕГИСТРАЦИИ СИГНАЛОВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ УСТРОЙСТВ
SYSTEM TO REGISTER SIGNALS OF ELECTROMAGNETIC DEVICES

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, предназначено для измерения заданной величины, поступающей, например, в виде электрического сигнала, и может найти применение для регистрации сигналов электромагнитных устройств, которыми могут являться электромагнитные элементы автоматики подвесного агрегата заправки, обеспечивающего дозаправку летательных аппаратов топливом в полете.
Известна автономная информационно-измерительная система, используемая в авиации для измерения и регистрации измерительных сигналов, содержащая блоки согласующих устройств сигналов измерительных преобразователей, коммутатор каналов, перепрограммируемый микропроцессор, имеющий вход ввода цифровых данных и выход передачи массива цифровых данных, и энергонезависимую память, имеющую вход записи (патент РФ №109567, приоритет 13.01.2011 г.).
Существенными недостатками известной информационно-измерительной системы применительно к регистрации измерительных сигналов работы электромагнитных устройств являются следующие.
1. Временное несовпадение задаваемого заранее интервала записи известной информационно-измерительной системы с произвольным рабочим интервалом объекта измерения.
2. Регистрация помехи во входном сигнале, возникающей вследствие эффекта «дребезга» сигнала при срабатывании электромеханических контактов объекта измерения, требующей дополнительной обработки при анализе данных регистрации.
3. Характерная для медленно изменяющихся процессов работы электромагнитных устройств подвесного агрегата заправки многократная повторяемость входных данных, что приводит к избыточности объема хранения данных регистрации в известном устройстве.
Задачей изобретения является обеспечение отсутствия пропуска в регистрации путем синхронизации временных интервалов работы объекта и заявляемого устройства, устранение эффекта «дребезга» сигнала, исключение избыточности хранимых данных, способствующее уменьшению объема хранения без потери информации, сокращение времени чтения и записи, упрощение анализа данных регистрации.
Поставленная задача решается системой регистрации сигналов электромагнитных устройств, в которую дополнительно введены блок фильтрации, блок сравнения и блок передачи данных, а перепрограммируемый микропроцессор дополнительно оснащен входом приема команд от блока передачи данных, выходом передачи данных в блок передачи данных, выходом передачи команд в энергонезависимую память, входом приема данных из энергонезависимой памяти, энергонезависимая память дополнительно оснащена входом приема команд и выходом чтения.
На чертеже представлена структурная схема заявляемой системы регистрации сигналов электромагнитных устройств.
В состав заявляемой системы регистрации сигналов электромагнитных устройств входят: блок согласующих устройств сигналов измерительных преобразователей 1, коммутатор каналов 2, блок фильтрации 3, перепрограммируемый микропроцессор 4, блок сравнения 5, энергонезависимая память 6 и блок передачи данных 7, причем выход перепрограммируемого микропроцессора 4 для передачи массива цифровых данных соединен с входом блока сравнения 5, выход блока сравнения 5 подключен к входу записи энергонезависимой памяти 6, выход передачи команд перепрограммируемого микропроцессора 4 подключен к входу приема команд энергонезависимой памяти 6, выход чтения энергонезависимой памяти 6 подключен к входу приема данных перепрограммируемого микропроцессора 4, выход перепрограммируемого микропроцессора 4 для передачи данных подключен к входу блока передачи данных 7, а выход блока передачи данных 7 подключен к входу приема команд перепрограммируемого микропроцессора 4 от блока передачи данных 7.
При работе заявляемой системы регистрации сигналов электромагнитных устройств учитываются следующие особенности измеряемых сигналов.
1. Измеряемые сигналы являются сигналами электромагнитных устройств автоматики (электромеханических контакторов), которые характеризуются переходными процессами, возникающими при переключении контактов и представляющими собой многократные включения и выключения контактов перед их окончательной фиксацией (так называемый эффект «дребезга» контактов).
2. Измеряемые сигналы представляют собой сигналы электромагнитных устройств автоматики, которые характеризуются двумя возможными состояниями: включено и выключено. Для хранения в энергонезависимой памяти состояния отдельного сигнала на каждый момент времени достаточно одного бита памяти. Известная информационно-измерительная система выполняет регистрацию только в аналоговом представлении (непрерывная величина напряжения, выраженная в вольтах) и для хранения в энергонезависимой памяти состояния отдельного сигнала на каждый момент времени требует двенадцать бит памяти, что для хранения сигналов релейной автоматики является избыточным и, кроме того, требует выделения дополнительных временных и вычислительных ресурсов при обработке данных регистрации.
3. Изменение значений измеряемых сигналов может происходить с переменной частотой (до одного изменения на интервале времени в несколько десятков минут), что при непрерывной регистрации с фиксированной частотой в известной информационно-измерительной системе приводит к неэффективному хранению данных регистрации в энергонезависимой памяти (многократное дублирование данных).
4. Рабочий цикл известной информационно-измерительной системы выполняется в течение заданного заранее промежутка времени, который может не совпадать с началом и продолжительностью рабочего цикла объекта измерения и поэтому может не обеспечить регистрацию всех происходящих событий.
Работа заявляемой системы регистрации сигналов электромагнитных устройств происходит следующим образом.
Моментом запуска заявляемой системы регистрации сигналов электромагнитных устройств является момент подачи питания на объект измерения. Окончанием работы заявляемой системы регистрации сигналов электромагнитных устройств является момент отключения питания объекта измерения. Таким образом, заявляемая система регистрации сигналов электромагнитных устройств обеспечивает фиксацию всех событий в ходе выполнения рабочего цикла объекта измерения.
Измеряемые сигналы электромагнитных устройств поступают на вход блоков согласующих устройств сигналов измерительных преобразователей 1, выполняющих нормализацию и преобразование входных сигналов в цифровой двоичный формат с уровнями 0…+5В, с выходов которых сигналы поступают на вход коммутатора каналов 2, обеспечивающего поочередное переключение каналов с заранее заданной частотой и с выхода которого сигналы поступают на вход блока фильтрации 3.
Блок фильтрации 3 выполняет предобработку поступающих сигналов путем фильтрации помех, возникающих вследствие эффекта «дребезга» сигнала. Отфильтрованные данные поступают на вход ввода цифровых данных перепрограммируемого микропроцессора 4, который формирует массив цифровых данных на текущий момент времени и передает его через выход передачи массива цифровых данных на вход блока сравнения 5.
Блок сравнения 5 выполняет поэлементное сравнение полученного массива цифровых данных со значениями массива цифровых данных, полученного на предыдущем шаге сравнения. Если в процессе сравнения массивов данных выявлено хотя бы одно отличие, полученный массив цифровых данных, дополненный значением текущего времени, передается на вход записи энергонезависимой памяти 6 для сохранения. Если отличий не выявлено, то такая передача не происходит. Таким образом, происходит временное сжатие данных регистрации, при котором в энергонезависимой памяти 6 отсутствует избыточность при организации хранения данных, поскольку сохраняются только изменяемые значения. После выполнения операции сравнения блок сравнения 5 запоминает полученный массив цифровых данных для выполнения операции сравнения на следующем шаге.
Для считывания данных регистрации выполняется посылка команды чтения данных регистрации через выход блока передачи данных 7 в перепрограммируемый микропроцессор 4 на вход приема команд от блока передачи данных. После распознания и обработки команды перепрограммируемый микропроцессор 4 формирует запрос на чтение данных и передает его с выхода передачи команд на вход приема команд энергонезависимой памяти 6. Энергонезависимая память 6 в соответствии с полученным запросом выполняет выборку требуемых данных регистрации и передает эти данные с выхода чтения в перепрограммируемый микропроцессор 4 на вход приема данных из энергонезависимой памяти. Перепрограммируемый микропроцессор 4 формирует посылку с данными регистрации и посылает ее через выход передачи данных в блок передачи данных 7 для передачи на внешние приемные устройства, не входящие в состав заявляемой системы.
Данные, полученные от заявляемой системы регистрации сигналов электромагнитных устройств, не требуют дополнительной обработки или фильтрации и готовы к непосредственному просмотру.
Таким образом, благодаря введению дополнительных функциональных элементов, а именно, блока фильтрации и блока сравнения, улучшаются эксплуатационные характеристики системы регистрации: устраняется эффект «дребезга» сигнала, при записи в энергонезависимую память исключается избыточность в объеме хранения информации, что также дает выигрыш по времени чтения и записи, упрощается анализ данных регистрации, так как данные хранятся и извлекаются уже в подготовленном, не требующем дополнительной обработки виде.
При этом заявляемая система регистрации включается и выключается одновременно с подачей питания на объект измерения, что гарантирует исключение пропусков в регистрации событий, происходящих в процессе работы объекта.