БЮЛЛЕТЕНЬ СМОЛЕНСКОЙ АССОЦИАЦИИ УЧЕНЫХ

НОВОСТИ НАУКИ И ТЕХНИКИ

ЭЛЕКТРОННЫЙ РЕГИСТРАТОР ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССОВ

©1997 г. В. В. Жилкин

Проведение измерений различных параметров требует регистрации их результатов тем или иным способом, например: запись вручную, регистрация на магнитных носителях, использование различных регистраторов на бумажных носителях (графопостроители, самописцы и т. п.), фиксация результатов на оптических носителях, применение автоматизированных систем с регистрацией параметров в электронных запоминающих устройствах (полупроводниковых, электронно-оптических, на цилиндрических магнитных доменах и пр.). Фиксация параметров быстрых или очень медленно текущих процессов требует автоматизации как измерения, так и регистрации результатов. Применение средств автоматизированной обработки результатов измерений (АОРИ) возможна при их размещении вблизи объекта измерения, наличии канала передачи параметров, в случае пространственного разноса АОРИ с объектом, или разделении по времени процесса измерения и обработки его результатов. Кроме того нецелесообразно иметь в работе средства АОРИ в случае, например, большой продолжительности контролируемого процесса.

При разработке предлагаемого электронного регистратора параметров процессов (ЭРПП) ставилась цель удовлетворить следующим требованиям:

-высокая точность регистрации и возможность ее варьирования в зависимости от требований к оценке результатов;

-совместимость с современными средствами автоматизированной обработки результатов измерений (возможность последующего считывания результатов через порты ПЭВМ);

-возможность длительной автономной работы и обеспечение сохранности данных при доставке ЭРПП от объекта исследования к средствам АОРИ;

-минимальные масса и энергопотребление ;

-совместимость с различными датчиками и измерительными системами;

-возможность изменения временной дискретности регистрации;

-наличие средств для ручного - неавтоматизированного считывания результатов;

-низкая стоимость и простота схемотехнического решения.

Элементной базой для построения ЭРПП выбраны полупроводниковые запоминающие устройства, перечень свойств которых [1] адекватно отображается на перечень требований к регистратору.

Сокращенный анализ свойств различных типов ЗУ, применение которых возможно в ЭРПП представлен в таблице 1.

Таблица 1

Выгодно отличаются статические ОЗУ с комплиментарной структурой кристалла металл-диэлектрик-полупроводник (КМДП), их характеризует низкое энергопотребление, причем при хранении почти на три порядка меньше, чем при обращении. Это свойство широко используется для придания устройствам памяти энергонезависимости. Например расчетное время сохранения информации микросхемой КР 537 РУ3А при питании от гальванического элемента СЦ-32 с учетом его саморазряда составляет тысячи часов, а некоторые микросхемы, например, зарубежная МК48 Z02 имеет встроенные литиевые элементы с расчетным временем хранения десятки лет [1].

В целях обеспечения гибкости системы по объему памяти, для увеличения точности регистрации (количества разрядов) и возможного количества отсчетов выбран модульный принцип построения ЭРПП в составе:

-генератор временных отсчетов;

-адресный модуль, для наращивания адресного пространства могут включаться несколько аналогичных модулей;

-модуль памяти - собственно микросхема статического ОЗУ, для наращивания обема памяти используется несколько микросхем; -модуль индикации.

В качестве генератора временных отсчетов 1/2/60 секунд используется микросхема К176ИЕ18 в типовом включении (рис. 1).

Рис. 1. Генератор временных отсчетов

Адресный модуль (рис. 2) выполнен на трех микросхемах 1531ИЕ7.

Рис. 2. Адресный модуль

Переключатели SB1-SB12 предназначены для записи адреса произвольной ячейки и установлении его на шине по нажатии кнопки SB13. Работа микросхемы подробно описана в [2]. Наращивание шины адреса производится соединением вывода "I" модуля младших адресов с выводом "P" модуля старших адресов (рис.2). 12 разрядов шины адреса одного модуля позволяют обращаться к 8192 ячейкам памяти, что например при ежесекундном снятии параметров обеспечит 2 часа 17 минут регистрации данных, а при фиксации параметров ежеминутно один адресный модуль обеспечит контроль в течении 136 часов 32 минут.

Рис. 3. Модуль памяти

В модуле памяти (рис. 3) используется микросхема КР537РУ17.

Наращивание разрядности шины данных производится путем параллельного подключения входов адресных шин модулей памяти, что при существующей нагрузочной способности адресного модуля обеспечивает учетверение этого параметра. Все это позволяет фиксировать параметры с дискретностью от 1/256 до 1/65536. Шина данных является двунаправленной и используется для записи данных от датчика и для последующего их считывания.

Модуль индикации формируется в зависимости от вида кодирования данных. При двоично-десятичном кодировании возможна индикация 99 уровней параметра с использованием двух дешифраторов 155ИД18 и двух семи сегментных светодиодных индикаторов АЛС, если в качестве прецизионного аналого-цифрового преобразователя (АЦП) в устройстве измерения использовать интегральную микросхему вольтметра 572 ПВ2 [3] , то для запоминания 8192 значений уровня электрического сигнала с дискретностью 1999 необходимо использовать 4 модуля памяти, с запараллеленными шинами адреса и с использованием 7 разрядов шины данных для запоминания значения в 7-и сегментном коде и их последующей индикации на индикатор АЛС.

Ввод данных в ПЭВМ осуществляется через порт LPT, осуществляя при необходимости мультиплексирование сигналов с нескольких модулей памяти.

ЛИТЕРАТУРА

1. Лебедев О. Н. Микросхемы памяти и их применение. - М.: Радио и связь, 1990.
2. Богданович М.И., Грель И.Н., Прохоренко В.А., Шалимо В.В. Цифровые интегральные микросхемы. Справочник. - Минск: Беларусь, 1991.
3. Вениаминов В. Н., Лебедев О. Н., Мирошниченко А. И. Микросхемы и их применение. - М.: Радио и связь, 1989. - С. 186-188.

Исследование выполнено при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (Проект №96-04-50991).

Воинская часть 05777. г. Смоленск

Поступила в редакцию 7.06.97.