Система збору та обробки даних

Система збору та обробки даних, що містить n вимірювальних датчиків та n підсилювачів, з'єднаних входами з виходами відповідних датчиків, комутатор та блок керування, сполучений першим виходом з керуючим входом комутатора, елект C2 2 (19) 1 3 підключено до входів підсилювачів, АЦП з'єднаний з входом блока пам'яті масиву прийнятої інформації, блок керування з'єднаний з керуючим входом комутатора. Крім того відомий пристрій містить блок регістра результату, формувач інформації, яка передається, вузол передачі даних в лінію, канал вводу-виводу, канал керування опитуванням, дешифратор, регістр рівня запуску, цифроаналоговий перетворювач, компаратор. Відомий пристрій має наступні недоліки: - недостатню точність перетворювання інформації за рахунок відсутності можливості компенсації розкиду параметрів датчиків; - недостатню точність із-за наявності напруги зміщення на виходах датчиків, підсилювачів і дрейфу цієї напруги у часі та відсутності можливості їх компенсувати, а також із-за відсутності можливості компенсації похибки, яку вносить комутатор; - відсутність можливості компенсації перешкод, які виникають при роботі пристрою; - низьку роздільну здатність пристрою. В основу винаходу поставлено задачу створити таку систему збору та обробки інформації, в якій уведення n інвертувальних підсилювачів, диференціального підсилювача, виконання комутатора диференціальним, а також уведення формувача різниці, блоку пам'яті різниці, підсилювача різниці і формувача суми дозволило б компенсувати похибку комутації та розкид параметрів датчиків, компенсувати напругу зміщення підсилювачів, АЦП і її дрейф у часі, а також зменшити перешкоди, які виникають при роботі системи і, таким чином, підвищити її точність та роздільну здатність. Задача, яку поставлено, вирішується так, що у систему збору та обробки даних, що містить n вимірювальних датчиків та n підсилювачів, з'єднаних входами з виходами відповідних датчиків, комутатор та блок керування, сполучений першим виходом з керуючим входом комутатора, електроннообчислювальну машину, аналого-цифровий перетворювач та блок пам'яті масиву прийнятої інформації, підключений входом до виходу аналогоцифрового перетворювача, згідно з винаходом, уведені наступні суттєві ознаки, відмінні від прототипу. У систему збору та обробки даних уведені n інвертувальних підсилювачів, диференціальний підсилювач та послідовно з'єднані формувач різниці, підсилювач різниці, блок пам'яті різниці, формувач суми, керуючі входи кожного з яких підключені відповідно до другого, третього, четвертого та п'ятого виходів блока керування, вхід якого приєднано до виходу електронно-обчислювальної машини, що сполучена входом з виходом формувача суми. Шостий та сьомий виходи блока керування підключені до керуючих входів відповідно аналогоцифрового перетворювача та блока пам'яті масиву прийнятої інформації, що з'єднаний виходом з входом формувача різниці. Диференціальний підсилювач приєднано виходом до входу аналогоцифрового перетворювача, а входами - відповідно до першого і другого виходів комутатора. Виходи однойменних підсилювачів та інвертувальних під 86205 4 силювачів, які підключені входами до виходів відповідних підсилювачів, приєднані попарно до відповідних входів комутатора. Комутатор, виконаний диференціальним. Уведення інвертувальних підсилювачів, диференціального підсилювача та виконання комутатора диференціальним дозволило подавати на вхід комутатора різнополярні сигнали і отримувати різницю цих сигналів на виході диференціального підсилювача і тим самим компенсувати похибку, яку вносить комутатор, що підвищує точність системи. Уведення формувача різниці дозволило: - компенсувати розкид параметрів датчиків; - компенсувати напругу зміщення датчиків, підсилювачів, АЦП і виключити дрейф її у часі; - компенсувати перешкоди, які виникають при роботі системи. Уведення підсилювача різниці дозволило підвищити роздільну здатність датчиків і системи у цілому. Уведення блока пам'яті різниці і формувача суми дозволило відновити рівень вхідних сигналів датчиків, пронормувати їх і підвищити точність системи у цілому. На Фіг.1 наведена функціональна схема системи збору та обробки даних. Система містить n датчиків 1.1...1n, n підсилювачів 2.1...2.n, n інвертувальних підсилювачів 3.1...3.n, диференціальний комутатор 4 послідовно з'єднані диференціальний підсилювач 5, аналогоцифровий перетворювач 6, блок 7 пам'яті масиву прийнятої інформації, формувач 8 різниці, підсилювач 9 різниці, блок 10 пам'яті різниці, формувач 11 суми, блок 12 керування, електронна обчислювальна машина 13. Виходи датчиків 1.1...1.n через відповідні підсилювачі 2.1...2.n підключено до входу відповідних диференціальних підсилювачів 3.1...3.n, виходи яких попарно з виходами однойменних підсилювачів 2 приєднані до відповідних входів комутатора 4. Керуючий вхід комутатора 4 з'єднаний з першим виходом блока 1 керування, другий, третій, четвертий, п'ятий, шостий, сьомий виходи якого приєднані до керуючих входів відповідно блоків 8, 9, 10, 11, 6, 7. Виходи комутатора 4 підключені відповідно до 1, 2 входів підсилювача 5, а вихід електронно-обчислювальної машини 13 до входу блока 12 керування. Інвертувальні підсилювачі 3, диференціальні підсилювачі 5 можуть бути виконані на операційних підсилювачах. Диференціальний комутатор 4 може бути виконаний, наприклад, на мікросхемі 561КП1. Система збору та обробки даних працює наступним чином. При включенні напруги живлення і за сигналом з ЕОМ, який надходить на блок 12 керування, послідовно відбувається підключення датчиків 1.1...1.n через підсилювачі 2.1...2.n, інвертувальні підсилювачі 3.1...3.n, через диференціальний комутатор 4 і диференціальний підсилювач 5 до входу АЦП 6. При цьому перше вимірювання сигналів з датчиків 1.1...1.n відбувається при відсутності впливу на них, а всі наступні під час впливу на датчики 1.1...1.n. АЦП 6 вимірює напругу, яка 5 пропорційна сигналам з датчиків 1.1...1.n. Ця інформація за сигналом з блока 12 керування запам'ятовується блоком 7 пам'яті масиву прийнятої інформації. Далі ця інформація надходить у формувач 8 різниці, де відбувається формування різниці між попереднім і наступним замірами по кожному датчику. Приклад обчислення значень різниці наведені нижче для датчика 1.1. ΔΝ1,1(0-1) = Ν1,1(0) -Ν1,1(1) (1) ΔΝ1,1(0-2) = Ν1,1(1) - Ν1,1(2) ΔΝ1,1(і-і+1) = Ν1,1(і) - Ν1,1(і+1) ××× ΔΝ1,1(0-1) - код різниці між нульовим заміром і першим; ΔΝ1,1(0-2) - код різниці між першим заміром і другим; ΔΝ1,1(і-і+1) - код різниці між і-заміром і і+1заміром. Обчислення для всіх інших датчиків проводиться аналогічно. Масив значень різниці замірів кодів надходить у підсилювачі 9 різниці і далі цей масив значень запам'ятовується в блоці 10 пам'яті, звідки за сигналом з блоку 12 керування надходить у формувач 11 суми, де одержане значення сигналів різниці послідовно сумується с попереднім значенням різниці сигналу. Вираз для суми кодів першого датчика має вигляд : SΝ1,1(1)= ΔΝ1,1(0-1) + ΔΝ1,1(1-2) SΝ1,1(2)= SΝ1,1(1) + ΔΝ1,1(2-3) ××× SΝ1,1(і)= SΝ1,1(і-1) + ΔΝ1,1[i-(i+1)] де SΝ1,1(1) - сума значень кодів різниць між нульовим і першим заміром і різниць між першим і другим заміром. SΝ1,1(2) - сума значень кодів першої суми і різницею між другим і третім заміром. SΝ1,1(і) - сума значень кодів і-го значення суми і різницею між і-тим і і+1 замірами. 86205 6 Вираз для суми кодів інших датчиків має аналогічний вигляд. Формувач 11 суми дозволяє відновити значення постійної складової в коді кожного заміру. Отриманий масив значень кодів передається в ЕОМ13, де формується відповідна таблиця (або малюнок). Блок 12 керування синхронізує роботу комутатора 4 і запуск АЦП 6, блока 7 пам'яті масиву інформації, формувача 8 різниці, підсилювача 9 різниці, блока 10 пам'яті різниці, формувача 11 суми. Таким чином уведення інвертувальних підсилювачів 3, диференціального комутатора 4, диференціального підсилювача 5 дозволило компенсувати у диференціальному підсилювачі 5 перешкоди, які виникають у комутаторі. Враховуючи те, що диференціальний комутатор 4 вносить однаковий рівень перешкоди по кожному каналу комутації, то при одержанні різниці на виході диференціального підсилювача 5, вони компенсуються. Уведення формувача 8 різниці дозволило компенсувати розкид параметрів датчиків, напругу зміщення АЦП6, датчиків 1, підсилювачів 2, 3 і перешкоди, які виникають при роботі системи. Розкид параметрів, напруга зміщення і її дрейф являють собою постійну складову в сигналі, тому при формуванні різниці вони компенсуються, що дозволяє підвищити точність. Уведення підсилювача 9 різниці дозволило одержати розрізнення між значеннями кодів і тим самим підняти розрізняючи можливість системи, що дозволило підвищити точність і якість відображення результатів на ЕОМ. Уведення формувача 11 суми дозволило відновити постійну складову в коді сигналів та провести нормування сигналів датчиків. Таким чином винахід, який заявляється, дозволяє підвищити точність, зменшити перешкоди і підняти розрізняючу можливість системи. 7 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 86205 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601