ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ФОРМЫ ИНФОРМАЦИИ

— специализированные устройства для связи и обмена информацией между объектами с различной формой представления величин. Помимо осн. операций — аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования — П. ф. и. выполняют ряд операций по первичной обработке преобразуемых величин: масштабирование, сглаживание, запоминание, аппроксимацию, сжатие и др., а также взаимоуправляющие операции по отношению к источникам и приемникам информации. Таким образом, П. ф. и. являются системными устройствами, конкретный состав выполняемых ими операций определяется информационными свойствами автомат, систем. П. ф. и. входят в такие системы: управления производственными процессами, управления подвижными объектами, автоматизации сложных экспериментов, в информационно-измерительные системы для централизованного сбора, регистрации и контроля информации и в аналого-цифровые моделирующие системы. Некоторые из перечисленных систем должны всегда работать в истинном масштабе времени, другие, в зависимости от характера решаемых задач, — либо в истинном, либо в трансформированном. П. ф. и. должны обеспечивать возможность осуществления указанных режимов.

Системы управления характеризуются большим разнообразием свойств и параметров. Это приводит к необходимости изучения каждой системы в отдельности для определения и конкретных, и общих свойств, которыми обуславливаются тех., метролог, и эксплуатационные требования к П. ф. и. Осн. различия между П. ф. и. для систем управления технолог, процессами и П. ф. и. для исследовательских систем состоят в том, что первые являются составной частью управляющих машин, а вторые строятся как самостоятельные устройства, ориентированные на универсальные электронные цифровые вычисл. машины (ЭЦВМ). Показательна также большая широта и разнообразие тех. и метролог, параметров, которыми должны обладать П. ф. и. для научных исследований, а главное, их надо конструировать с определенным запасом различных свойств, обеспечивающих эффективное выполнение ими своих ф-ций в условиях требований, изменяющихся от эксперимента к эксперименту, от задачи к задаче. Эти осн. предпосылки следует принимать во внимание при разработках и исследованиях П. ф. и. К осн. параметрам П. ф. и. относятся: физ. природа сигналов на входе аналого-цифровых преобразователей (АЦП) и на выходе цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП); число входных и выходных каналов; допустимые уровни и диапазон изменения аналоговых сигналов на входе и выходе; допустимая частота (скорость) изменения аналоговых сигналов на входе; система счисления и разрядность кодов на входе и выходе; погрешность преобразования; скорость преобразования; надежность (достоверность) результатов преобразования; входное сопротивление АЦП и выходное сопротивление ЦАП; типы вычисл. машин и внешних устройств, на сопряжения с которыми рассчитаны П. ф. и.; логич. и управляющие операции, выполняемые ими в системе; физ. компоненты, на которых реализуются счетно-логич. и функциональные узлы П. ф. и.; требования к эксплуатационным условиям; источники питания; стоимость.

Во второй половине 60-х гг. 20 ст. создан ряд образцов П. ф. и. различного назначения. К числу наиболее ранних отечественных разработок относятся семейства устройств для контроля и регистрации технолог, параметров типа МАРС-100, МАРС-200, МАРС-300 и ЭЛРУ-1, ЭЛРУ-2. Все эти устройства работают в режиме обегающего контроля осн. параметров регулируемого процесса. С помощью АЦП значения измеряемых величин и контролируемых параметров преобразуются в числовую форму. Фактические значения контролируемых параметров сравниваются с заданными установками. В случае отклонения их на величину, превышающую допустимое значение, включаются регулирующие блоки, приводится в действие сигнализация, производится регистрация отклонившихся параметров. Был разработан ряд других устройств для автомат, регистрации, сигнализации и регулирования параметров различных технолог, процессов, наиболее универсальными из которых являются МАРС-УБ, ЭЛРУ-2М, ЭЛРУ-3, «Зенит-2», «Зенит-З», МППИ-1, ИВ-500 и др. П. ф. и. входят в состав устройств всех отечественных управляющих машин. Машина «Днепр-1» снабжена аналого-цифровым преобразователем ере-мя-импу лъсным с коммутатором входных каналов. В машине «Днепр-2» возможности преобразователей существенно расширены. В управляющей машине «ВННИЭМ-1» имеется многоканальное универсальное устр-во преобразования аналоговых сигналов в цифровые и цифровых — в аналоговые. Управляющая машина «УМ-1-НХ» содержит 8-канальный АЦП напряжения в двоичный код. Для целей сопряжения аналоговых и цифровых машин в аналого-цифровых моделирующих системах в СССР был создан и выпускается серийно универсальный преобразователь «УП-1», состоящий из 8-канальных АЦП и ЦАП. Для научно-исследовательских целей разработан ряд системных П. ф. и.

Комплексный преобразователь для кодирования и регистрации

биоэлектрических импульсов (рис. 1) состоит из АЦП, ЦАП и накопителя информации на магнитной ленте (НМЛ). Числовые коды регистрируются в НМЛ или вводятся в ЭЦВМ для обработки. ЦАП в ходе эксперимента осуществляет обратное преобразование числовых кодов в аналоговые сигналы. Система допускает обработку информации в истинном масштабе времени с автомат, управлением ходом эксперимента с помощью вычисл. машины. Кодирование осуществляется с частотой Погрешность АЦП — 2%, ЦАП — 10%.

1. Блок-схема комплексного преобразователя для кодирования и регистрации биоэлектрических импульсов.

2. Быстродействующий аналого-цифровой преобразователь «Блок».

3. Блок-схема многоканального аналого-цифрового преобразователя для научных целей.

Быстродействующий А ЦП «Блок» (рис. 2) предназначен для кодирования электр. сигналов частотой до снимаемых с измерительных магнитофонов (М) и др. датчиков Коды вводятся в ЭЦВМ или регистрируются на НМЛ, перфокартах и перфолентах (ПКЛ). Преобразователь автоматически маркирует ленту измерительного магнитофона и осуществляет ввод с нее информации массивами в ЭЦВМ или в НМЛ. Наличие взаимоуправляющих ф-ций АЦП по отношению к йсточникам информации и ЭЦВМ дает возможность вести обработку информации в истинном и в измененном масштабе времени. С пульта управления и сигнализации (ПУС) задают режимы и осуществляют контроль работы АЦП. Преобразователь обладает самым высоким быстродействием по сравнению со всеми другими отечественными преобразователями. Он может работать на частотах выдачи кодов от сотых долей гц до сотен Точность преобразования с учетом динамической погрешности — 0,4%. Может стыковаться с отечественными ЭЦВМ различных типов. Используется для решения исследовательских задач в электроакустике, механике, геофизике и др. областях науки.

Многоканальный АЦП для научных целей (рис. 3) является системным измерительно-кодирующим устройством высокой точности. Предназначен для работы в условиях, когда невозможен непосредственный ввод информации в ЭЦВМ, а ее запись должна осуществляться на носители универсальных ЭЦВМ. Погрешность преобразования — 0,1%, каналов — 8. Может работать одновременно с двумя -колонными карточными перфораторами (КП) или с накопителем на магнитной ленте типа производя запись числовой информации по системе, принятой в ЭЦВМ. Работа предусмотрена в трех режимах: программного управления (совместно с ЭЦВМ); автономном (совместно с накопителями) и в режиме цифрового измерительного устройства с фиксацией результатов на цифровых лампах ЦЛ. Преобразователь сопрягается с датчиками многих типов, используемыми в различных областях науки и техники.

АЦП для одновременного кодирования двух быстроменяющихся аналоговых величин (рис. 4). В ряде случаев при проведении сложных экспериментов необходимо одновременно производить измерения нескольких величин. Данный преобразователь позволяет одновременно кодировать и вводить в ЭЦВМ или НМЛ, на перфоленты и перфокарты ПКЛ две непрерывных величины. Если нет необходимости в одновременном кодировании двух величин, то используется любой из двух каналов. По возможной скорости, точности преобразования и принципам сопряжения с ЭЦВМ этот АЦП идентичен преобразователю «Блок».

Комплексный преобразователь формы информации (рис. 5). Обработка на ЭЦВМ информации, получаемой от разнообразных датчиков и научных приборов, особенно в истинном масштабе времени при проведении сложных экспериментов на живых объектах, невозможна без быстродействующих П. ф. и. В одном эксперименте можно использовать десятки и сотни датчиков и приборов, которые необходимо опрашивать в различных сочетаниях, в зависимости от условий проведения эксперимента. Перечисленным требованиям удовлетворяет комплексный П. ф. и. В нем применено нормирование входных сигналов по амплитуде с

помощью нормирующих усилителей (НУ). Имеются цепи для отбора и запоминания аналоговых сигналов — запоминающие ячейки (ЗЯ) с целью исключения динамических погрешностей и получения числовых отсчетов для нескольких датчиков одновременно. С помощью блока управления преобразователем (БУП) осуществляется автомат, выборка и задание времени опроса требуемых групп датчиков. Максим, число датчиков в группе — 64. Коммутация каналов осуществляется коммутатором КНК. П. ф. и. может работать совместно с ЭЦВМ, а также с различными накопителями информации — НМЛ, ПКЛ.

4. Блок-схема аналого-цифрового преобразователя для одновременного кодирования двух быстроменяющихся аналоговых величин.

5. Блок-схема комплексного преобразователя для биомедицинской информационной системы.

В комплекс входят также 8 ЦАП, что позволяет автоматически управлять экспериментом в реальном масштабе времени. Имеется устройство для контроля и проверки работоспособности элементов и узлов П. ф. и., а также пульт управления и сигнализации. Диапазон входных сигналов — частотный спектр сигналов гц, гц и гц; шкала входных сигналов после нормирования — число достоверных двоичных разрядов — 10.

Для обработки информации при проведении сложных исследований разработан агрегатированный комплекс преобразователей информации АКПИК-1, представляющий собой ряд кодирующих декодирующих преобразователей с программным устройством, устройством первичной обработки и связи с источниками информации и средствами вычислений и управления. Каждое устройство можно использовать и самостоятельно, и в сочетании с др. устройствами. Осн. задачами в области теор. и прикладных работ являются исследования оптим. алгоритмов и структур системных П. ф. и. и разработки новых физ. компонентов для их реализации.

Лит.: Гитис Э. И. Преобразователи информации для электронных цифровых вычислительных устройств. М. Л., 1961 [библиогр. с. 366—373]; Дроздов Е. А., Пятибратов А. П. Автоматическое преобразование и кодирование информации. М., 1964 [библиогр. с. 539-541 ]; Кондалев А. И. Преобразователи формы информации. К., 1965 [библиогр. с. 174—175]; Полупроводниковые кодирующие и декодирующие преобразователи напряжения. Л., 1967 [библиогр. с. 308—310].

А. И. Кондалев.