Устройство для контроля и управления технологическим процессом тренировки и испытаний фотоэлектронных умножителей — SU 1325516 (original) (raw)
(5)4 С 0 Р "р ОБРЕТЕНИЯ ПИ ВИДЕТЕЛЬС Н АВТОРСКО ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССР У 460530, кл. С 05 В 19/00, 1972,Авторское свидетельство СССР У: 930278, кл. С 05 В 23/02, 1983(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ И УПРАВ ЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ ТРЕНИРОВКИ И ИСПЫТАНИИ ФОТОЭЛЕКТРОННЫХ УМНОЖИТЕЛЕИ(57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в производстве фотоэлектронных приборов. Цель изобретения - повышение точногти устройства. Устройство содержит аналоговый коммутатор 2, аналого-цифровой преобразователь 3, вычислитель 4, анализатор 6, блок индикации 7,блок памяти 5, таймер 10, цифровойкоммутатор 9, третий умножитель 16,третий делитель 20, третий вычитатель 19 и сумматор 18 с их связями.Повышение точности обеспечиваетсятем, что в процессе технологическогоуправления и контроля сумматором 18рассчитываются управляющие воздействия, необходимые для стабилизации технологических параметров, каксумма воздействия выданного ранее ипоправки, вычисленной умножителем11, делителем 12, вычитателем 13 иумножителем 14, с учетом реальногокоэффициента влияния, определяющегопрогноэированное влияние реакции параметра на управляющее воздействиепо реакции на предыдущие и рассчитываемого вычитателем 19 и делителем20, и скорректированного по квадратичной зависимости вычитателем 15 иумножителем 16 для упреждения возможного перерегулирования. 2 э.п. ф-лы,4 ил.Изобретение относится к автомати.ке и вычислительной технике и .может быть использовано в производстве фотоэлектронных приборов.ВЦель изобретения - повышение точности устройстваНа фиг. 1 представлена структурная схема устройства; ча Фиг, 2структурная схема вычислителя; на 10фиг. 3 - структурная схема блокапамяти; на фиг, 4 - структурная схема анализатора.Устройство содержит блок 1 даттиков, аналоговый коммутатор 2, анапо- ЕВго-цифровой преобразователь 3, вычислитель 4, блок 5 памяти, анализатор6, блок 7 индикации, блок 8 коррекции,цифровой коммутатор 9, таймер 10,1 лок8 коррекции содержит первый умножитель 11, первый делитель 12, первыйвычитатель 13, второй умножитель 14,второй вычитатель 15, третий умножитель 16, второй делитель 1, сумматор18, третий вычитатель 19, третий делиВтель 20.Вычислитель 4 содержит счетчик 21,сумматоры 22, дешифратор 23.Блок 5 памяти содержит первый24 и второй 25 элементы задержки, ЗОсчетчик 26, дешифратор 27, узел 28постоянной памяти, коммутатор 29,узел 30 оперативной памяти регистр31, мультивибратор 32,Анализатор 6 содеряптт компаратор33, дешифратор 34, регистр 35,Кроме того, на фиг. 2 обозначенырезистор .36 и конденсатор 37.Блок 1 датчиков представляет собой светонепроницаемую камеру, в 40которой находится ФЭУ, и содержитуправляемые высоковольтный источникпитания и источник света - лампу накаливания СГ, запитываемую от стабилизатора напряжения и ментпощуюсвою яркость свечения (световой поток) по сигналам с цифроаналоговогопреобразователя 594 АПА 1, управляю щего стабилизатором напряжения, кассету со сменными светофильтрами типа -рНС 6 НС 11, имеющими коэффициетттпропускания 0,33, О,б 5, 1, 10, 1 ОО,1000 для создания треоуемсй освещенности Фотокатода ФЭУ (гашение избытка светового потока),делитель динодной системы ФЭУ, датчик напряжения питания ФЭУ - обьтчный делительнапряжения с коэффициентсм 1:100,датчик а одного тока ФЭУ - преобрзователь ток - напряжение выполне"- ный на операционном усилителе 14 ОУ,".18 А по стандартной схеме включения,Коммутатор 2 представляет собой релейный коммутатор аналоговых сигналов, поступа ощнх от всех датптков блока 1, выполненный на Герконах РЭС 64 Б, Подключение любого датчика осуществляется подачей соответствующего кода на дешифратор датчик:в, подключающего .с помощью геркон выбранный датчик по входу аналого-цифрового преобразователя 3, В качестве дешифратора используегся миттросхема 155 ИДЗ.Преобразователь 3 - аналого-цифровой преоГразователь, обеспечивающий преобразование ттапряжеттття с выходом датчиков в цифровой код. При геалнзации устройства использован универсальный цифровой вольтметр В 7-34 в режиме измерения постоянного напряжещтт .Вычислитель 4 представляет ссбой сумматор, позволяющий получить сумму десяти измерений преобразователя 3. На первый выход поступает результат суммирования без младшего десятичного разряда, что соответствует среднему значению измеряемого параметра по десяти измерениям, На второй выххад поступает сумма десяти измерений для обеспечения максимальной точности работы анализатора 6. Работа вычислителя синхронизируется счетчиком с коэффициентом цепепия 10, Работу и реализацию данного блока можно представить структурной схемой, изображенной на Фиг. 2.С выхода вольтметра В 7-34 "Регистрирующее устройс Гво информация об измеренном параметре в коде 1.2,4.8 поступает на шесть сумматоров 22. По сигналу с В 7-34 "Конец иэмереттия разрешается суммирование котоп нд входах декадных сумматоров 22 щ Седьмой,цекадньпй сумматор тхсклто-ает поГерю результата при переполнеттни сумматоров, при этом содержимое счеттика 21 увстичттвается на единя ву Когда содержимое счетчика 21 стет.овится равным 9, на выходе дешифратора (ДШ) 23 появляется погожительный потенциал, по ко Гораму .лок 5 памяти и а:тализатор б счпты ают тттформацттю с тзыходв стмматоров 22.В момент ттрихода следутоотпго импу 11 иса Конец измерения содсржимо сч т 1325516чика 21 становится равным О. На выходе ДЛ 23 устанавливается низкийпотенциал. Отрицательный фронт дифференцируется КС-цепью и обнуляет5содержимое сумматоров 22. Далее циклсуммирования повторяется.Блок 5 памяти - запоминающее устрой,ство со схемами управления (фиг.3),Узел 30 оперативной памяти представляет собой матрицу Мю 3 слов,гдеМ - количество контролируемых параметров. Объем счета счетчика 26 равен Я. Состояние счетчика всегдасоответствует номеру одного иэ датчиков. При этом с выхода счетчика накоммутаторы 2 и 9 поступает код,обеспечивающий коммутацию соответствующего датчика (параметра) и.исполнительного устройства. Следовательно, в данный момент временина вычислитель 4 поступает информация об определенном параметре,Когда вычислитель 4 зафиксирует 10 измерений, на первый вход блока 5 памяти поступит сигнал "Готовность" ицифровой код среднего значения измеряемого параметра, Сигнал "Готовность" задерживается элементом 24задержки на время, необходимое для 30окончания работы сумматора вычислителя 4, и далее поступает на элемент25 задержки и регистр 31, разрешаясвоим передним фронтом запись инфор"мации, необходимой для работы блока 8 Збкоррекции, из узла 30 и вычислителя4. Элемент 25 обеспечивает задержкусигнала на время, необходимое блоку8 коррекции для .вычисления управляю"щего воздействия. Сигнал с выхода 40элемента 25 поступает на коммутатор9, разрешая прохождение управляющего кода на исполнительное устройство, Одновременно этот сигнал поступает на управляющий вход узла 30 и 45переводит его в режим записи, В узел30 оперативной памяти записываетсяинформация, необходимая для следующего цикла. По отрицательному фронтусигнала с выхода элемента 25 узел 5030 переходит в режим выборки, содержимое счетчика 26 увеличивается на1 и начинается цикл контроля следующего параметра.При поступлении с блока индикациисигнала "Пуск" .запускается мультивибратор 32 на время, превьппающее циклконтроля всех параметров. При этомно сигналу с выхода мультивибратора 32 коммутатор 29 подключает входыузла 30 к выходам узла 28, где хранятся данные о технологическом процессе, а также данные начальной установки,Анализатор 6 представляет собойцифровой компаратор 33, сравнивающий коды, поступающие с вычислителя4 и блока 5 памяти, дешифратор 34 ирегистр 35. Информация с блока 5 памяти сопровождается адресом ячейки регистра 35, в которую записываетсярезультат анализа. Адрес дешифрируется дешифратором 34, с выходов которого поступает разрешение на соответствующую ячейку памяти, С выходов ре"гистра 35 информация поступает насоответствующие индикаторы блока 7индикации,Блок 7 индикации содержит индикато"ры по каждому регулируемому параметру и кнопку Пуск", нажатием которойобеспечивается перепись начальных дан=.ных о технологическом процессе иэузла 28 в узел 30 блока 5 памяти исброс индикации текущего времени процесса.Блок 8 коррекции содержит три умножителя 11, 14 и 16, три делителя12, 17 и 20, три вычитателя 13, 15 и19 и сумматор 18, обеспечивающий расчет величин управляющего воздействияи его приращения.Коммутатор 9 - цифровой коммутатор,обеспечивающий коммутацию кодов свыхода блока коррекции на входыуправляемых исполнительных устройств,обеспечивающих управление и стабилизацию заданных технологических пара"метров (управляемые высоковольтныйисточник питания и источник света).Коммутатор 9 содержит .набор группключей и дешифратор исполнительногоустройства, разрешающий прохождениекодов управления по сигналу синхрони"зации с блока 5 памяти,Таймер 1 О - устройство отсчетареального времени (электронные часы),индикаторы которого расположены напанели блока 7 индикации. Устройство работает следующим образом.По включении устройства содержи. мое узла 30 оперативной памяти блока 5 памяти и таймера 1 О равно О. Таймер фиксирует начало технологического процесса.Ха Х.КФЪ Д При нажатии кнопки 1 "Пуск" на блоке 7 индикации в блок 5 памяти поступает сигнал, по которому блок 5 памяти переписывает данные о технологическом процессе и данные начальной установки из узла 28 в узел 30.На коммутаторыи 9 начинают поступать коды номеров регулируемых параметров. Коммутаторь 1 2 и 9 подключают датчики и исполнительные устройства И к входу АЦП 3 и выход сумматора 18 блока 8 коррекции к третьему входу блока 5 памяти (вход коммутатора 29). При поступлении очередного кода номера параметра сигнал с соответствую щего датчика преобразовывается АЦП 3 в цифровой код, поступающий на вычислитель 4, Вычислитель суммирует результат десяти преобразований и среднее значение измеренного парамет ра передает в блок 5. памяти и на анализатор б. Блок 5 памяти выдает ка анализатор 6 код аварийного значения регулируемого параметра. Анализатор 6 сравнивает коды и в случае превьдпения параметром аварийного значения выдает сигнал на блок 7 индикации, по которому загорается соответствующий индикатор.Наиболее важными технологическими ЗО параметрами ФЗУ являются напряжение питания, освещенность фотокатода, величина динодного тока. Аноднык ток ФЭУ в сильной степени зависит от освещенности фотокатода и напри жения питания. Коэффициенты влияния величины напряжения на анодный ток ФЭУ лежат в пределах от 7 до 12, а освещенности - от 4 до 8 и имеют существенный разброс,цля ФЗУ одного и 40 того же типа. Это обуславливает невоэможность использования линейных методов регулирования при стабилизации их технологических параметров,В изобретениии расчет величины изменения управляющего воздействия, необходимого для стабилизации параметра, произвоцится с учетом коэффициента влияния, определяемого по реакции объекта на предыдущее изменение управляющего воздействия по выражению: где Х- значение параметра в настоящий момент времени,"значение параметра до изм- нения управляющего воздействия;йр - величина предыдущего изменения управляющего воздействия.Расчет коэффициента влияния К, производится вычитателем 19 и делителем 20. Значения, необходимые для расчета, поступают на входы блоков иэ блока 5 памяти.Расчетная величина изменения управляющего воздействия а определяется выражением: гце 7 - величина управляющего воздейстьия в настоящий момент времени;Х , - заданное значение параметра.Расчет .величины д производится умножителем 11, делителем 12, вычитателем 13 и умножителем 14. Необходимая информация поступает с блока 5 памяти.Расчет изменения управляющего воздействия по заданным выражениям позволяет учесть нелинейность характеристикч ФЗУ по угравляющим воздействиям, Однако техгроцессы при изготовлении ФЭУ произвсдятся при предельных значениях анодных токов и при незначительном перерегулировании происходят перераспределения напряжений питания динодной системы ФЗУ, задаваемых резистивным делителем и начинается лавинообразный рост анод" ного тока. Поэтому во избежание пере- регулирования в расчетную величину изменения управляющего воздействия вводится поправка по выражениюдд=1 где д - величина изменения управляющего воздействия в данныймомент времени.Квадратичная зависимость уменьшения управляюшЕго воздействия в зависимости от отношения расчетного изменения к его величине оказывает влияние только при выводе параметра в область заданного значения, гделЛ,отношениестремится к О н попг ранка перестает влиять на точностьрегулирования,16 50 7 13255Расчет величины 3 производится вычитателем 15, умйожителем 16 и делителем 7.Величина управляющего воздейст 5 вия У, поступающая на исполнительное устройство, определяется выраже- нием У =У+.Расчет величины У производитсясумматором 18.Все величины параметров, необходимые для расчета управляющего воздействия, поступают на блок 8 коррекциииэ блока 5 памяти в момент передачисреднего значения параметра из вычислителя 4. Через время, необходимое для расчета управляющего воздей"ствия, с блока 5 памяти на коммутатор 9 поступает сигнал, разрешающийпрохождение нового управляющего воздействия на исполнительное устройство. После этого блок 5 памяти записывает в свое ОЗУ информацию, необходимую для следующего цикла расчета управляющего воздействия и выдаетна коммутаторы 2 и 9 код номера следующего параметра. Процесс контроляи регулирования этого параметра происходит аналогично. 30По завершении цикла контроля и регулирования по всем параметрам циклповторяется,Таким образом, устройство дляконтроля и управления технологичес 35ким процессом тренировки и испытаний фотоэлектронных умножителей,непрерывно контролируя параметрыобъекта, рассчитывая с наперед заданной точностью их изменения,прогнозируя их изменения к моментуследующего цикла контроля и определяя с учетом этих данных величинууправляющего воздействия, обеспечивает точную стабилизацию .и контроль технологических параметров испытаний.Работа предлагаемого устройстваэкспериментально проверена при изменении нестабильности испытаний надолговечность и тренировку следующих типов ФЭУ: ФЭУ, ФЭУ,ФЭУ, ФЭУ. Погрешность стабилизации технологических параметровсоставляет 0,143. Достижение такойточности стабилизации технологических параметров известным устройствомневозможно из-за того, что в- менныехарактеристики процесса задаются константами, что не обеспечивает учетих изменений при изменении условийэксплуатации. Погрешность реальногозначения временных характеристик втехнологическом процессе изготовления ФЭУ может достигнуть несколькихпроцентов, что и ограничивает точность стабилизации параметров. В предлагаемом устройстве временные параметры учитываются при определениикоэффициента влияния в каждом циклеконтроля. Имеются временные флуктуации контролируемого параметра, которые не могут быть учтены прогнозированием и влияние которых возрастаетпропорционально интервалу контроля.В предлагаемом устройстве влияние ука"занных факторов сведено к минимумуза счет обеспечения минимально возможного времени цикла контроля - управления. В известном устройстве интервал контроля может достигать значительной величины; попытка получе-:ния повышенной точности за счет сужения области номинальных значенийконтролируемых параметров уменьшаетвремя цикла контроля, но обеспечивает повышение точности только дляпараметров, имеющих наивысший приоритет за счет уменьшения времениобслуживания параметров с более низкими приоритетами. Формула изобретения 1, Устройство для контроля и управления технологическим процессом тренировки и испытаний фотоэлектронных умножителей, содержащее аналоговый коммутатор, аналого-циФровой преобразователь, вычислитель, анализатор, блок индикации, блок памяти и таймер, первый и второй умножители, первый и второй делители и первый и второй вычитатели, информационнымищ входы аналогового коммутатора являются входами устройства для подключения к выходам объекта контроля, выход соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, цифровые выходы которого и выход "Конец преобразования" подключены к информационным и управляющему входам вычислителя соответственно, у которого первый и второй управляющие выходы и информационные выходы первой и второй групп подключены к первому управляющему входу блока памяти, 1325516управляющему входу анализатора, информационным входам первой группы блока памяти и к .информационным входам первой группы анализатора соответственно. информационные входы второй группы анализатора соединены с выходами первой группы блока памяти, а информационные выходы - с входами первой группы блока индикации соответствен О но, информационные выходы второй группы блока памяти соединены с входами первых групп первого умножителя и первого вычитателя, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повыше ния точности устройства, в него введены цифровой коммутатор, третий умножитель, третий делитель, третий вычитатель и сумматор, выходы которого подключены к информационным входам цифрового коммутатора и к инФормационным входам второй группы блока памяти, у которого выходы групп с третьей по седьмую соединеныс объединенными входами первых групп пер 25 вого делителя и третьего вычитателя, с входами второй группы первого умно- жителя, с входами второй группы третьего вычитателя, с входами первой группы третьего делителя и с ЭО объединенными адресными входами ана. логового и цифрового коммутаторов и анализатора соответственно, выходы группы первого умножителя соединены с вхоцами второй группы первого делителя, выходы группы которого подключены к входам второй группы первого вычитателя, выходы группы которого и вы ходы группытретьего делителяподключены соответственно к входам первой и вто - 4 О рой групп второго умножителя, выходы группы которого соединены с входами первых групп второго вычитателя и третьего умножителя, выходы группы которого соединены с входами первой группы второго делителя, входы вто-. рой группы которого, объединенные с входами первой группы сумматора, второй группы второго вычитателя, подключены к выходам второй группы блока памяти, выходы группы второго вычитателя соединены с входами второй группы третьего умножителя, выходы группы второго делителя соединены с входами сумматора второй груп в 55пы и с информационными входами третьей группы блока памяти, второй управляющий вход которого подключен к выходу блока индикации, информационные входы второй группы которого соединены с выходами таймера, выход блока памяти подключен к управляющему входу цифрового коммутатора выход группы третьего вычитателя соединены с входами второй группы третьего делителя.2, Устройство по п. 1, о т л и - ч а ю щ е е с. я тем, что блок памяти содержит первый и второй элементы задержки, счетчик, дешифратор, узлы постоянной и оперативной памяти, комм 1 татор, регистр и мультивибратор, информационные входы с первой по третью групп коммутатора являются с первой по третью группами информационных входов блока соответственно, вход первого элемента задержки и вход мультивибратора являются первым и вторым управляющими входами блока соответственно, выходы регистра и счетчика являются выходами групп блока с первой по седьмую соответственно, выход первого элемента задержки поцключен к стробирующему входу регистра и через второй элемент задержки - к счетному входу счетчика, управляющему входу узла оперативной памяти и к управляющему выходу блока, выходы счетчика через дешифратор соединены с. адресными входами узлов постоянной и оперативной памяти, выход мультивибратора подключен к управляющему входу коммутатора, инфор" мационные входы четвертой группы коммутатора соединены с выходами первой группы узла постоянной памяти, выходы группы - к информационным входам узла оперативной памяти, один выход группы - к одному информационному входу регистра, другие информационные входы которого подключены к выходам узла оперативной памяти и к выходам второй группы узла постоянной памяти соответственно.3, Устройство по, и. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что анализатор содержит компаратор, регистр и дешифратор, входы которого, информационные входы первой и второй групп компараторг и управляющий вход компаратора являются адресными, информационными входами первой и второй групп и управляющим входом анализатора соответственно, выход компаратора соединен с информационным входом ре2 32556 гистра, управляющие входы которогоподключены к выходам дещиАратора, а/ГОС выходы являются выходами анализатора. ЙЩОЬОС/776 фХмМЯдВф налцтору1325516 Составитепь И. Алексееведактор Н. Тупица Техред И.Попович Корректор Н. Король Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 каз 3112/46 ВНИИПИ Гос по дела 113035, ИоПодписноео комитета СССРЙ и открытийРаушская наб д. 4/5 ираж .672рственнозобретениа, Ж,