ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР С ТРЕХПОЗИЦИОННЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ Российский патент 1997 года по МПК G01R19/165 

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности, к электроизмерительным регулирующим приборам.

Известен электроизмерительный прибор с двухпозиционной регулирующей функцией, содержащий устройство индикации со схемой управления, опорный источник, преобразователь сигналов во временной интервал и триггер задержки.

Недостатком этого прибора является ограничение его функциональных возможностей двухпозиционным регулированием, в то время как наиболее часто требуется трехпозиционное регулирование.

Известны электроизмерительные приборы с трехпозиционной регулирующей функцией, каждый из которых содержит устройство индикации со схемой управления, два компаратора, блок выбора индикации и два опорных источника.

Недостатком этих приборов являются низкие функциональные возможности по управлению внешними исполнительными устройствами. Так, в зависимости от значения измеряемого сигнала возможны всего три комбинации состояний регулирующих воздействий, поступающих из прибора на внешние исполнительные устройства, в то время как в ряде случаев необходимо иметь значительно более широкие возможности по управлению внешними устройствами.

Наиболее близким по технической сущности является техническое решение [2] Недостатки этого решения указаны выше.

Техническим результатом, который обеспечивает заявляемое техническое решение, является расширение функциональных возможностей прибора.

Технический результат достигается тем, что электроизмерительный прибор, содержащий первый и второй элементы ИЛИ, два компаратора, первые входы которых соединены с входом блока выбора индикации и образуют измерительный вход прибора, два опорных источника, выходы которых соединены с вторыми входами соответствующего компаратора и со свободными входами блока выбора индикации, устройство индикации со схемой управления, первый вход которой соединен с выходом блока выбора индикации, а второй вход с выходом первого элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго элементов И, инверсный выход первого компаратора соединен с первым входом первого элемента И, снабжен третьим и четвертым элементами И, двумя элементами НЕ и двумя управляющими входами, первый из которых соединен сo вторым входом первого элемента И, первым входом третьего элемента И и через первый элемент НЕ с первым входом четвертого элемента И, второй управляющий вход соединен с первым входом второго элемента И, вторым входом четвертого элемента И и через второй элемент НЕ со свободным входом первого элемента И, прямой выход первого компаратора соединен со свободным входом второго элемента И, прямой выход второго компаратора соединен со свободным входом четвертого элемента И, инверсный выход второго компаратора соединен со свободным входом третьего элемента И, при этом выходы третьего и четвертого элементов И соединены раздельно с выходами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с третьим входом схемы управления.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показал, что заявляемый электроизмерительный прибор отличается от известного тем, что он снабжен третьим и четвертым элементами И, двумя элементами НЕ и двумя управляющими входами, первый из которых соединен с вторым входом первого элемента И, первым входом третьего элемента И и через первый элемент НЕ с первым входом четвертого элемента И, второй управляющий вход соединен с первым входом второго элемента И, вторым входом четвертого элемента И и через второй элемент НЕ со свободным входом первого элемента И, прямой выход первого компаратора соединен со свободным входом второго элемента И, прямой выход второго компаратора соединен со свободным входом четвертого элемента И, инверсный выход второго компаратора соединен со свободным входом третьего элемента И, при этом выходы третьего и четвертого элементов И соединены раздельно с входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с третьим входом схемы управления.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них отличительных признаков, совпадающих с заявленным решением, что позволяет сделать вывод о том, что изобретение имеет изобретательский уровень.

Изобретение является промышленно применимым, так как оно может быть использовано при изготовлении электроизмерительных приборов с трехпозиционным регулированием.

Изобретение поясняется чертежом.

Прибор содержит опорные источники 1 и 2, первый и второй компараторы 3 и 4, блок 5 выбора индикации, устройство 6 индикации со схемой 7 управления, первый и второй элементы НЕ 8 и 9, первый и четвертый элементы И 10-13, первый и второй элементы ИЛИ 14 и 15. Первые входы компараторов 3 и 4 соединены с входом блока 5 и образуют измерительный вход 16 прибора. Вторые входы компараторов 3 и 4 соединены соответственно с выходами источников 1 и 2 и свободными входами блока 5, выход которого соединен с входом 17 схемы 7. Входы 18 и 19 схемы 7 соединены соответственно с выходами элементов ИЛИ 14 и 15, входы которых соединены с выходами элементов И 10, 11 и 12, 13 соответственно. Инверсный выход 20 и прямой выход 21 компаратора 3 соединены соответственно с входами элементов И 10 и 11, а инверсный выход 22 и прямой выход 23 компаратора 4 соединены соответственно с входами элементов И 12и 13. Другие входы элементов И 10 и 13 соединены соответственно с выходами элементов НЕ 9 и 8. Управляющий вход 24 соединен с входом элемента НЕ 8 и свободными входами элементов И 10 и 12, а управляющий вход 25 соединен с входом элемента НЕ 9 и свободными входами элементов И 11 и 13. Устройство 6 может содержать, например, цифровое индикаторное табло 26 и два светодиода 27 и 28, соединенных с шиной 29 питания. В таком случае схема 7 содержит АЦП 30 и транзисторные ключи 31 и 32, выходы которых соединены со светодиодами 27 и 28 и образуют выходы 33 и 34 прибора, которые используются для управления внешними исполнительными устройствами.

Вариантов исполнения устройства 6 и схемы 7 может быть множество. Например, устройство 6 может содержать не цифровое табло, а стрелочный прибор, тогда схема 7 должна содержать не АЦП, а измерительный усилитель. С точки зрения предложенного технического решения, варианты исполнения устройства 6 и схемы 7 значения не имеют. Блок 5 также может иметь несколько вариантов исполнения. Например, блок 5 может содержать аналоговые ключи 35-38 и опорный источник 39.

Работа прибора осуществляется следующим образом.

Индикация калиброванного напряжения осуществляется при замкнутом ключе 35 и разомкнутых ключах 36-38. При этом на вход АЦП 30 поступает от источника 39 калиброванное напряжение, которое преобразуется в код и контролируется по табло 26. Этот вид индикации служит для коррекции передаточной характеристики АЦП 30, т.е. для калибровки прибора.

Индикация нижнего уровня регулирования U₁ осуществляется при замкнутом ключе 37 и разомкнутых ключах 35, 36 и 38. При этом на вход АЦП 30 поступает выходное напряжение источника 1, регулировкой которого устанавливают необходимое значение U₁.

Индикация верхнего уровня регулирования U₂ осуществляется при замкнутом ключе 36 и разомкнутых ключах 35, 37 и 38. При этом на вход АЦП 30 поступает выходное напряжение источника 2, регулировкой которого устанавливают необходимое значение U₂.

Индикация измеряемого напряжения U_x осуществляется при замкнутом ключе 38 и разомкнутых ключах 35-37, при этом вход 16 прибора подключается к входу АЦП 30.

Формирование регулирующих воздействий, т.е. логических состояний выходов элементов ИЛИ 14 и 15, управляющих через транзисторные ключи 31 и 32 состоянием выходов 33 и 34 прибора и светодиодов 27 и 28, осуществляется следующим образом. Компараторы 3 и 4 сравнивают значения U_x с U₁ и U_x c U₂, при этом возможны ситуации: U_x<U₁, U₁<U_x<U₂ и U_x>U₂. Режим работы компараторов выбраны таким образом, что логические состояния их выходов соответствуют табл.1 (предполагается, что всегда U₂>U₁.

Таким образом, в зависимости от соотношения между U_x, U₁ и U₂ возможны три комбинации состояний выходов компараторов 3 и 4, т.е. осуществлена функция трехпозиционного регулирования.

Кроме того, в зависимости от логических состояний управляющих входов 24 и 25 прибора возможны четыре режима формирования регулирующих воздействий. Например, пусть вход 24 в состоянии "0", а вход 25 в состоянии "1" и, кроме того, U₁<U_x<U₂. В этом случае на выходах элементов И 10 и 12 имеется "0", так как на один из входов каждого из этих элементов поступает "0" с входа 24. Кроме того, "0" на выходе элементов И 13, так как на один из его входов поступает "0" с выхода 23 компаратора 4 (табл. 1), в результате на выходе элемента ИЛИ 15 формируется "0". В то же время на оба входа элемента И 11 поступает "1", в результате чего формируется "1" на выходе элемента И 11, и, следовательно, на выходе элемента ИЛИ 14.

Аналогичным образом можно показать, что состояние выходов элементов ИЛИ 14 и 15 в каждом из четырех режимов соответствует данным табл.2.

Предложенное техническое решение значительно расширяет функциональные возможности прибора, поскольку позволяет реализовать в 3 раза больше комбинаций состояний регулирующих воздействий, причем переход с одного режима работы на другой осуществляется оперативно путем изменения логических состояний управляющих входов. Кроме того, появилась возможность оперативного отключения регулирующего воздействия. Все это расширяет область возможного использования прибора при его работе с различными исполнительными и сигнализирующими устройствами.

Изобретение относится к приборостроению, в частности, к электроизмерительным приборам с трехпозиционным регулированием. Электроизмерительный прибор с трехпозиционным регулированием содержит опорные источники 1 и 2, первый и второй компараторы 3 и 4, блок 5 выбора индикации, устройство индикации 6 со схемой управления 7, первый и второй элементы И 10 и 11, первый и второй элементы ИЛИ 14 и 15. Новым в устройстве является снабжение третьим и четвертым элементами И 12 и 13, двумя элементами НЕ - 8 и 9 и двумя управляющими входами 24 и 25, при этом управляющий вход 24 соединен со вторым входом первого элемента И 10, первым входом третьего элемента И 12 и через первый элемент НЕ 8 - с первым входом четвертого элемента И 13, а второй управляющий вход 25 соединен с первым входом второго элемента И 11, вторым входом четвертого элемента И 13 и через второй элемент НЕ 9 - со свободным входом первого элемента И 10, прямой выход первого компаратора 3 соединен со свободным входом второго элемента И 11, прямой выход второго компаратора соединен со свободным входом четвертого элемента И 13, инверсный выход второго компаратора 4 соединен со свободным входом третьего элемента И 11, при этом выходы третьего 12 и четвертого 13 элементов И соединены раздельно с входами второго элемента ИЛИ 15, выход которого соединен с третьим входом 19 схемы управления 7. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

1. Электроизмерительный прибор с трехпозиционным регулированием, содержащий первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй компараторы, первые входы которых соединены с первым входом блока выбора индикации и с измерительным входом прибора, первый и второй опорные источники, выходы которых соединены с вторыми входами соответствующих компараторов и соответственно с вторым и третьим входами блока выбора индикации, устройство индикации с блоком управления, первый вход которого соединенн с выходом блока выбора индикации, а второй вход с выходом первого элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго элементов И, отличающийся тем, что в него введены третий и четвертый элементы И, первый и второй элементы НЕ, первый и второй управляющие входы, первый из которых соединен с первыми входами первого и третьего элементов И и через первый элемент НЕ соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выходом первого компаратора, выход с первым входом второго элемента ИЛИ, третий вход с первым входом второго элемета И, вторым управляющим входом и через второй элемент НЕ с вторым входом первого элемента И, третий вход которого соединен с прямым выходом второго компаратора, инверсный выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, а второй вход третьего элемента И соединен с прямым выходом первого компаратора, выход третьего элемента И соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с третьим входом устройства индикации с блоком управления, первый и второй выходы которого являются первыми и вторыми выходами прибора. 2. Прибор по п.1, отличающийся тем, что устройство индикации с блоком управления содержит первый и второй транзисторные ключи, аналого-цифровой преобразователь, два светодиода и индикаторное табло, вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, вход которого является первым входом устройства индикации с блоком управления, базы первого и второго транзисторных ключей являются соответственно вторым и третьим входами устройства индикации с блоком управления, коллекторы соответственно первым и вторым выходами устройства индикации с блоком управления и соединены с катодами соответственно первого и второго светодиодов, аноды которых соединены с шиной питания.