Главная страница » Электрика в театре » Измерительные коммутаторы амплитудно модулированных цепей

1 2 3 4 5 ... 44

Устройство управления может формировать командную информацию {Фо*}, принимать информацию {/*} от функциональных блоков и подавать команды на исполнительные устройства 9 для формирования воздействия на объект исследования. Воздействия могут быть, например, в виде элсЕстричесЕшх U, механических Р, тепловых Т°, оптических О, гидравлических G и акустических А величин. Воздействия могут организовываться, во-первых, в целях создания соответствующих условий для проведения эксперимента и, во-вторых, для уравновешивания величин, действующих на входы датчиков. В последнем случае система называется замкнутой с компенсационной обратной связью, а формируемые воздействия - компенсирующими величинами.

Множество аналоговых преобразователей 2 содержит преобразователи 2.1 и нормирующие преобразователи 2.2 аналоговых сигналов (например, масштабные преобразователи, преобразователи вида модуляции), коммутаторы аналоговых сигналов 2.3, аналоговые вычислительные устройства (с обозначением F) 2.4, аналоговые устройства памяти 2.5, устройства сравнения аналоговых сигналов 2.6, аналоговые каналы связи (с обозначением КС) 2.7, аналоговые показывающие и регистрирующие измерительные приборы 2.8.

Интерфейсные устройства ИФУ аналоговых блоков главным образом служат для приема командных сигналов и передачи информации о состоянии блоков (см. гл. 5). Например, через ИФУ могут передаваться команды на изменение режима работы, на подключение заданной цепи с помощью коммутатора. Между аналоговыми и цифровыми устройствами включено множество аналого-цифровых преобразователей 3.1 и аналоговых устройств допускового контроля 3.2.

К цифровым устройствам 4 относятся формирователи импульсов 4.1, преобразователи кодов 4.2, коммутаторы 4.3, специализированные цифровые вычислительные устройства 4.4 (с обозначением CPU), устройства памяти 4.5, устройства сравнения кодов 4.6, каналы цифровой связи 4.7 (с обозначением КС), универсальные программируемые вычислительные устройства - ми1фОпроцес-соры, микро-ЭВМ и т. п. - 4.8.

Группа цифровых устройств вывода, отображения и регистрации 5 содержит формирователи кодоимпульсных сигналов 5.1, печатающие устройства 5.2, устройства записи на перфоленту 5.3 {ПЛ) и считывания с перфоленты 5.4 (также с обозначением ЯЛ), накопители информации на магнитной ленте 5.5 {МЛ) и магнитных дисках 5.6 {МД), дисплеи 5.7 (Д), сигнализаторы 5.8, цифровые индикаторы 5.9.

В структурных схемах далее используются также обозначения элементов цифровой вычислительной техники, установленные ГОСТ 2.743-82. В частности, применяются следующие обозначения: регистр -/?G, счетчик-СТ, устройства задержки во времени - DL, генератор - G (серии импульсов - Gn, непрерывной последовательности импульсов - СЛ, линейно изменяющегося сигнала -



GI, синусоидального сигнала - uSJN, одиночного импульса - G1), дешифратор-!DC, триггер-Т, память-М {ОЗУ-НАМ, SAM, ПЗУ-ДОМ, ииЗУ-PROM), мультиплексор (цифровой коммутатор)-Mt/X, демультиплексор-и др.

Кроме у1сазанных на рис. 1.1 условных графических обозначений в структурных схемах используются обозначения, приведенные в приложении 1.

Уместно отметить, что ЭВМ 4.8 могут взять на себя ряд преобразований, выполняемых, например, в блоках 2.4, 2.5, 2.6, 4.2, 4.4, 4.6, 5.1, а также функции управления (блок 8). Эти преобразования, естественно, будут выполняться программным путем.

Конечно, не во всякой ИИС требуется присутствие всех приведенных на рис. 1.1 блоков. Для каждой конкретной системы количество блоков, состав функций и связи между блоками должны устанавливаться особо.

Нужно отметить, что в технической литературе можно встретить название компонентов ИИС, являющихся объединением нескольких функциональных блоков. Так, например, объединение коммутаторов аналоговых сигналов и аналого-цифровых преобразователей иногда называют многоканальными дALЦП.

CTpyiCTypHbie схемы содержат важную информацию о системе но эта информация не позволяет судить о последовательности, режимах, вообще об алгоритмах работы данной системы. Это особенно относится к системам, основанным на использовании вычислительных комплексов, цифровых интерфейсов, содержащих микропроцессоры, ЭВМ и другие многофункциональные устройства.

Таким образом, для описания фушщионирования систем должен быть использован соответствующий аппарат.

1.3. ОПИСАНИЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ИИС. СОДЕРЖАТЕЛЬНЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ АЛГОРИТМОВ

Вводные замечания

Описание принципа и последовательности действия средства измерения в большинстве случаев проводится словесно, на естественном языке. Оно становится громоздким для сложных измерительно-вычислительных систем, что затрудняет анализ работы и сравнение вариантов реализации та1шх средств измерения, затрудняет подготовку их программного обеспечения.

Логические схемы алгоритмов (ЛСА) [1.8, 1.9] выделяются среди^ способов формального описания работы автоматических устройств 1дампактностью записи, возможностью представления алгоритма с наперед установленной степенью детализации, известной связью с логическими схемами программ, возможностью-минимизации объема некоторых видов алгоритмов.

В ЛСА применяются заранее определенные множества функциональных {А,), логических {coi} операторов, а та1же правила последовательности выполнения алгоритма в зависимости от



удовлетворения условий со . При отсутствии логических операторов или при удовлетворении в них логических условий операторы ЛСА выполняются последовательно слева направо. Если логические операторы не удовлетворяются, то дальнейший путь выполнения алгоритма может быть обозначен с помощью указательных знаков (например, полускобок). Так, алгоритм ЛlL2Cй'4з предусматривает выполнение операторов ЛИа, и если удовлетворяется условие со, то и оператора Лз; если же условие со не удовлетворяется, то будут повторяться операторы Л2Л2Л2 до тех пор, пока оно не будет удовлетворено.

К основным недостаткам ЛСА можно отнести необходимость составления и постоянного использования списешв операторов {Ai} и {со,} с расшифровкой их содержания, отсутствие эффективных методов минимизации записи. Эти недостатки слабо проявляются при относительно простых и обостряются при сложных ЛСА.

Наличием перечисленных недостатков можно объяснить в первую очередь то, что ЛCдAL в информационно-измерительной техни-Ice применялись преимущественно для рассмотрения аналого-цифровых преобразований и мало использовались для описания функционирования сложных измерительных Еюмплексов и систем.

Ниже предлагаются и рассматриваются содержательные логические схемы алгоритмов (CЛCдAL), предназначенные для формального описания работы ИИС, в том числе вЕиючающих малые ЭВМ. В СЛСА развиваются и конкретизируются идеи ЛСА при-.менительно к специфиЕСе та1шх систем [1.10].

При разработке СЛСА предполагалось, что они должны:

описывать функционирование 1сак аппаратной, так и программно-управляемой частей ИИС;

отражать по возможности наглядно содержание описываемых преобразований;

описывать не только информационные преобразования, но и служебные операции;

служить основой для составления программ;

описывать функционирование ИИС с разной детализацией. Условные обозначения СЛСА

В СЛСА объединяются операторы, определяющие обмен информационными . и служебными сигналами между функциональными блоками системы, а также преобразования этих сигналов. Каждый оператор содержит указатель его назначения и конкретное содержание передаваемой или преобразуемой информации. Операторы в алгоритме размещаются в строке слева направо и отделяются друг от друга интервалами. В сложных алгоритмах выделяются группы связанных между собой операторов. Для наглядного представления алгоритмов возможно размещать группы операторов на отдельных строках и сопровождать их необходимыми пояснениями.

Обозначения информационных преобразований в СЛСА в основном выполняются буквами латинского алфавита, а служебной



информации-греческого. Аналоговая величина в общем виде обозначается буквой х, множество таких величин - X, цифровая - z, а множество цифровых величин - Z. Цифровое выражение конкретной аналоговой величины представляется в виде Dx.

Функциональные операторы получения, преобразования, передачи, выдачи измерительной информации обозначаются 1(/*). В скобках дается конкретное содержание таких операторов. Наиболее распространенное содержание операторов связано с оперативным хранением информации S(storage), выдачей, чтением информации R (read), записью, регистрацией информации W (write), обработкой информации F (function) и CP (compute), операциями сравнения CR (comparison) и контроля СН (checking).

Обозначения операторов с перечисленными преобразованиями над J и Z имеют вид: I(S : ), I(S : Z); I(R : А;), I(R : Z); I(W:), I(W:Z); I(F:Z), I(CP:Z); I(CR:Xi, x,), I(CR:2 zj); I(CH:x), I(CH:z).

Преобразование сигналов записывается с yiasanHeM входных и выходных величин, разделенных наклонной прямой, причем указывается вид преобразования информации. 11ередача аналоговых и цифровых величин обозначается как I(x), \ {Х.), \{z), I(Z).

Различаются операторы, характеризующие преобразования информации внутри блоков системы, и операторы, определяющие процесс обмена информацией между блоками. Например, в СЛСА I(a;i/zi) l2(zi) 13(21/22) 14(2:2) I5(F : 22/23) Ig (23) 17(8:23) операторы II, I3, I5, I7 характеризуют преобразования внутри блоЕдав (Il - аналого-цифровое преобразование, I3 - преобразование кода, I5-функциональное преобразование и I7-запоминание), а I2, I4, 1б-передачу информации между блоками. В зависимости от области применения можно использовать различные СЛСА. В частности, для описания последовательности выполнения операций передачи информации по магистрали цифрового интерфейса можно использовать операции I2, Ь, 1б, дополнив их командами адресами блоков и другой информацией, необходимой для организации процесса обмена информации в принятом интерфейсе..

Кроме измерительной информации необходимо передавать адреса Ad* (address) блоков системы или их частей SbAd*, информацию о времени Т* (time), режиме или диапазоне работы. L* (law). В том случае, когда передача адреса Лй* или субадреса SbAd* должна сопровождаться указанием на то, что передается именно адрес, это обозначается в СЛСА как Ad (Ad*) и SbAd (SbAd*) соответственно. Подобным же образом вводятся у1сазатели Т и L.

Для обозначения суммирования используется знак S, вычитания Л, умножения П, деления г, дифференцирования d, интегрирования /.

Каждый из цифровых блоков может являться приемишадм, источником или приемоисточником информации. Кроме этих разновидностей блоков следует выделить устройство управления



процессом обмена информацией в системе и исполнительные устройства, служащие для формирования воздействий на объект изучения. На рис. 1.1 показан блок управления, который обменива- ется с блоками системы командной информацией Ф(Ф*), а также информационными сигналами. Исполнительное устройство может оказывать тепловые Р, механические Р и элсЕСтрические U воздействия на объект исследования. Компенсационные воздействия отмечаются индексом к (см. ниже табл. 1.1).

К наиболее распространенным командам относятся 0(R), >0(W), Ф(5), Ф(В) и Ф(Е) - выдать , записать , запомнить , начать и завершить выполнение алгоритма соответственно.

Логические операторы разделяются на операторы состояния, условные логические операторы без переноса и с переносом последовательности выполнения алгоритма.

Информация о состоянии ф характеризует состояние блока. Если блок готов или не готов принять, выдать, запомнить информацию, то формируются сигналы ф(Ш), ф(\У^), ф(К), ф(К), ф(5), ф(5). Подтверждение (или отсутствие подтверждения) приема или выдачи информации осуществляется сигналами

ф(W:/*), ф(Ш:/*). ф(R:/*), ф(Н:/*).

В табл. 1.1 приводятся графические обозначения и операторы, отражающие преобразования, выполняемые основными функциональными блоками ИИС,

Кроме буквенных обозначений в CЛCдAL используются символы: преобразования /; выполнения всех (параллельно) и любого (одного) I из операторов, объединяемых этими символами; переноса части СЛСА на другую строку X; продолжения СЛСА ...; установления или изменения индекса или выражения : = ; передачи импульсным сигналом по специальной шине i i; выполнения части СЛСА программным путем гп.

Содержательные логичес1ше схемы алгоритмов записываются слева направо в порядке выполнения операторов, команд, логических условий, конкретное содержание которых заключается в круглые скобки. Для объединения несютльких связанных операторов (например, выполняемых одновременно) используются прямоугольные, а для более крупного объединения операторов - фигурные и двойные скобки.

При одинаковых частях алгоритмов можно использовать для записи сокращенные обозначения, заключенные в угловые скобки <>. Например, вместо [In (хо/л:,) hzixijx) 11з(л:2/л:з)] II [I21 (л^о/л:1)Х

Xh2{Xx/X2) \2z{X2/Xz)\\\...\\[\nl{Xo/Xi) \n2{Xi/X2) \nz{X2/X)] мо-

жет быть записано

<Ii>:= [IiHWi) b2{xdx) 1,з(С2/Хз)]<12>...<1,г>. в ряде случаев возможна минимизация записи СЛСА объединением преобразований, последовательно выполняемых внутри блоков; например, l{xolx)\{x,xJX2) может быть записано в виде lixolx).

Перенос выполнения алгоритма обозначается верхними полу-



Таблица 1.1. Обозначения ФБ и преобразований

Наименование блока

Аналоговый пре-

образователь

Нормирующий аналоговый преобразователь

Аналоговый коммутатор

Аналоговое ЗУ

Аналоговое устройство сравнения

Аналоговое вычислительное устройство

Аналоговый канал связи

Регис^-рирующий прибор

Показывающий прибор

Аналого-цифровой преобразователь

Условное обозначение

Наименование блока

£<fo/*f) ПреоЗразова-

тель кодов

T/i*)) и Цифровой ком-

О

мутатор, мультиплексор

Условное обозначение

J(s:X)


Цифровое ЗУ

Цифровое 1 устройство I сравнения

Цифровое вычислительное устройство

Мини- или микро-ЭВМ

Цифровой канал связи

Устройство управления

Исполнительное устройство

Цифровое регистрирующее устройство

мах

м

HStZ)

T(CP:Z)

:P,Pk

I(W:Z}



Продолжение табл. 1.1

Наименорание блока

Условное обозначение

Наименование блока

Условное обозначение

Цифро-аналоговый преобразователь

Накопитель на магнитных дисках

Накопитель на магнитно ! ленте

Накопитель на перфоленте

I(S:Z)

Цифровой ИН

I(R:Z}

дикатор

I(R:z)

Дисплей (экранный пульт)

/7/7

I{S:Z)

I(R:z)

Индикатор результатов контроля

Та ,мер

Вичислитель- ные операции

А



S I Д I П П 1 г I d

скобками Г или ~\, показывающими его направление, а место продолжения - нижними полускобками JилиL. Если в алгоритме имеются несколько переносов действия, то они маркируются

Г-J. L-T

Перенос действия алгоритма в замкнутых измерительных системах (системах с обратной информационной связью) обозначается с помощью полускобок, которые в этом случае показывают жесткое соединение отмеченных мест в цепи преобразования. Например, в СЛСА [I(a;i)ILI(-Vo.c)]I[(-Vi--о.с)/л;2][1(-2/-о:с)111(-2)]:

показано действие информационной обратной связи в системе.

Последовательность выполнения алгоритма изменяется, если не удовлетворяется логическое условие со. В этом случае дальнейшее выполнение алгоритма определяется знаками переноса. Например, в СЛСА сй(сй*) П l2(/*), если не удовлетворяется условие со*, выполняются преобразования Ii(/*) Ц(/*)... до тех пор, пока сй* = 1, тогда происходит преобразование l2(*)-

Если справа от условного логического оператора не стоит полускобка, то этот оператор задерживает выполнение алгоритма до тех пор, пока не будет удовлетворено логическое условие.

Для отражения в СЛСА временных соотношений целесообразно учитывать следующие рекомендации.

Преобразования над аналоговыми сигналами выполняются в течение всего времени действия алгоритма. Преобразования дис-



жретных и цифровых величин выполняются в течение ограниченного времени, а их результаты сохраняются на выходе преобразо-1вателей в течение времени, необходимого для последующих пре- образований. Если необходимо оставить неизменным какой-либо сигнал в течение определенного времени, то могут быть использованы обозначения начала и окончания его действия: I(/*)...

...!(/*), Ф(Ф*) ...Ф(Ф*) и т. п.

Если система имеет несколько ступеней иерархии, то на каждой из ступеней целесообразно ввести свою индексацию сигналов. Сигналы, связанные с определенными блоками, могут при необходимости иметь индексы, соответствующие номеру блока. Сигналы, формируемые блоком управления, желательно отмечать индексом О (1о, Фо, (Оо, фо). Условные обозначения СЛСА сведены в табл. 1.2.

Таблица 1.2. Условные обозначения содержательных логических схем алгоритмов

Содержание

Обозначение

Содержание

Обозначение

Символы

Преобразование сигналов Параллельное преобразование (И) Выполнение любого преобразования (ИЛИ)

Перенос СЛСА

Продолжение СЛСА

Объединение преобразований

Сокращенное обозначение Расшифровка или изменение содержания

Передача импульсного сигнала

Выполнение алгоритма программным путем

Перенос выполнения алго-рит.ма

/ II

].{}

r...j,L-- l

Начало и окончание действия операторов (размещается над оператором)

Отрицание, невыполненке оператора (над оператором)

Информационные операторы (см. табп. 1.1) Служебные операторы

Адрес

Субадрес

Режим работы, диапазон

Статус, состояние

Логические операторы

Ко.мандные операторы

Завершить

Записать

Выдать на устройство индикации

Ad(rf*) SbAd(SMrf*) ЦТ) L(L*)

ю(ю*) ф(Ф*) ф(В) ф(Е) ®(W)

о преобразованиях СЛСА

Ниже приводится несколько общих соображений о преобразованиях СЛСА. f

Возможно выполнение однородных операций измерительных преобразовании параллельно (одновременно) [Ii(/*)...Ii(/*)l... .. -НТг (М J и последовательно Ii (/*)... Ь (/*) ...In (/*) во времени. Тот или иной вариант СЛСА должен выбираться е результа-



те анализа времени преобразования и сложности структуры в предъявляемых в этом отношении требований к системе.

Выполнение одинаковых преобразований из параллельных каналов может быть выделено и произведено последовательно. Например, СЛСА [1(0 I{Xi/kXi)\\...\\I{Xn)X Х1{Хп/кХп\]\ Ф{1: = i+l) l(X/kXi) (i){i=n)~\... может быть преобразована к следуюш,ему виду:

[I(,)ll...llI(,-)ll--.I(n)J [ {i: = i+l)X

XI №i) l{Xi/kXi) Сй(/=п)П...

Целесообразность такого выделения определяется в результате анализа в первую очередь метрологических характеристик.

Одинаковые преобразования в последовательной цепи можно выполнять только один раз: например, СЛСА LФ( = +1)Х X[I(S:Dt) I(S:Dj)] cu(i = n)~... может быть преобразована к виду:

L©(i: = i+1) I(S:Di) cu(ii=n)~ll {S:Dj),

Для частей СЛСА, содержащих большое количество однотипных операций и логических условий, в целях их минимизации может быть использован формальный аппарат преобразования логических схем алгоритмов и т. п.

Варианты СЛСА одной и той же ИИС могут различаться степенью детализации (от объединения сложных преобразований до совокупности простых операций), соотношением объемов аналоговой и цифровой частей, объемами аппаратной и программной реализаций, местом размещения канала связи в системе, последовательностью выполнения операций преобразования (параллельное, последовательное), применением стандартных или специализированных интерфейсов и т. п.

Вариант СЛСА системы должен выбираться на основании сопоставления результатов анализа с предъявляемыми требованиями.

Важно отметить, что при анализе погрешностей измерения должны учитываться погрешности информационных операций преобразования, а при анализе времени измерения должно учитываться также время выполнения всех служебных и информационных операторов. Следует обратить внимание на необходимость учета совместного (совмещенного во времени) выполнения преобразований аналоговых сигналов и раздельного во времени выполнения операций над импульсными и цифровыми сигналами.

В первом случае следует применять известные методы решения дифференциальных уравнений, а во втором можно ограничиться суммированием времен выполнения операций дискретных и цифровых преобразований (см. гл. 21).



г л а в а 2

КЛАССИФИКАЦИЯ ИИС

Классификация ИИС может оказать помощь в установлении терминологии, касающейся ИИС, и в систематизации обширного материала по принципам построения ИИС.

В классификации ИИС должны быть отражены прежде всего вид входных величин и выходной информации, а также принципы построения систем.

При выборе классификационных признаков ИИС целесообразно отвлечься от многочисленных особенностей, определяемых узким назначением систем и их конструктивным исполнением, и сосредоточиться на наиболее общих, системных отличительных особенностях. В то же время число классификационных признаков должно быть ограниченным, но достаточным для характеристики основных разновидностей ИИС.

Необходимо отметить, что, несмотря на важность знания метрологических характеристик ИИС, употребление их в качестве классификационных признаков связано с существенными трудностями. Действительно, все метрологические характеристики (погрешность, быстродействие и др.) являются количественными. В пределах диапазона действия той или иной характеристики можно выделить ряд интервалов. Однако сопоставление ИИС по их месту в такой системе признаков (в особенности по бинарному принципу) в общем случае весьма условно. В самом деле, погрешность ±0,5% при лабораторных условиях работы системы можно считать относительно большой по сравнению с той же погрешностью у системы, работающей в тяжелых эксплуатационных условиях. Видимо, сопоставление ИИС по количественным характеристикам эффективно только для ИИС с одинаковым, сравнительно узким функциональным назначением.

Предлагаемая классификация построена по принципу разделения области, характеризуемой каждым выбранным признаком, на две непересекающиеся подобласти.

Предполагается, что основные варианты бинарного вида при классификации реальных систем могут дополняться их комбинациями. Так, например, реально существуют ИИС не только с последовательным или параллельным, но и с параллельно-последо-чзательным выполнением операций получения информации.

2.1. РАЗНОВИДНОСТИ ВХОДНЫХ ВЕЛИЧИН

На входы ИИС может поступать большое количество однородных или разнородных по физической природе величин (механических, электрических, тепловых и др.) и сопутствующих им влияющих величин (помех). Естественно, учет физических свойств входных величин и их количественных характеристик имеет большое значение при создании и использовании ИИС. Однако в об-



1 2 3 4 5 ... 44

© 2000-2022. Поддержка сайта: +7 495 7950139 добавочный 133270.
Заимствование текстов разрешено при условии цитирования.