Устройство для определения крутизны измеряемой функции Советский патент 1984 года по МПК G01R29/02 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано для измерений крутизны входных сигналов различной формы, в J частности крутизны линейно изменякщегося напряжения. Известно устройство для измерени скорости линейно изменяющегося напряжения, содержащее источник управ ляющего напряжения, две пары ключей два запоминающих устройства и счетч времени 1. Недостатками этого устройства яв ляются низкая точность измерений, об-словленная аналоговой структурой измерительных цепей, и наличие дополнительных технических средств для вычисления крутизны. Наиболее близким к изобретению является устройство для автоматичес кой регицтрации средней скорости медленно изменяющихся напряжений, содержащее два регистра памяти, выполненные на сдвиговыхрегистрах, вычислительный, блок, блок управлени три управляемых ключа, преобразователь напряжение - код, включающий компаратор и реверсивный счетчик, преобразователь код - -напряжение и регистрирующий прибор t 2 3. Недостатком известного устройств является низкое быстродействие, обу ловленное необходимостью выполнения операции вычисления крутизны. Целью изобретения является повышение быстродействия. Цель достигается тем, что в устройство для определения крутизны измеряемой функции, содержащее компаратор, первый вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, а второй вход - с входной клеммой устройства, сдвиго-вый регистр, ключ и реверсивный I счетчик, вход которого соединен с выходом импульсного генератора, вве дены второй реверсивный счетчик и элемент И-НЕ, при этом выход импуль ного генератора соединен с входами ключа и сдвигового регистра, выходо подключенного к одному из входов элемента И-НЕ и к шине вычитания второго реверсивного счетчика, выход элемента И-НЕ соединен с управляющим входом ключа, выход последнего подключен к входу второго реверсивного счетчика, шина сложения которого соединена с вторым входом элемента И-НЕ, с информационным входом сдвигового регистра, с выходом компаратора и шиной сложения первого реверсивного счетчика, шина вычитания которого подключена к инверсному выходу компаратора, выходы первого реверсивного счетчика поразрядно соединергы с соответствующими входами цифроаналогового преобразователя и с первой выходной клеммой устройства, установочные входы сдвигового регистра и реверсивных счетчиков соединенены с входной кцеммой Установка в О устройства, а выходы разрядов второго реверсивного счетчика - с второй выходной клеммой устройства. На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2-4 - диаграммы напряжений в различны .точках схемы, поясняющие работу устройства. Устройство содержит (фиг. 1) реверсивные счетчики 1 и 2, сдвиговый регистр 3, компаратор 4, импульсный генератор 5, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 6, выходом соединенный с первым входом компаратора 4, выход последнего соединен с первым входом элемента И-НЕ 7, с входом сдвигового регистра 3, с шинами сложения реверсивных счетчиков 1 и 2, выход сдвигового регистра 3 соединен с вторым входом элемента И-НЕ 7, выходом подключенного к управляющему входу ключа 8, второй вход компаратора 4 соединен с входной клеммой 9 устройства, выходы реверсивных счетчиков 1 и 2 соединены с выходными клеммами 10 и 11 устройства, установочные входы сдвигового регистра 3 и реверсивных сигналов 1 и 2 соединены с входной клеммой 12 Установка в О. Устройство работает следующим образом. Перед началом измерения подается команда Установка в О. По этой команде реверсивные счетчики 1 и 2 устанавливаются в О, а в сдвиговьй регистр 3 заносится число 0101;..0101. Принципиально установку в О необходимо производить только для реверсивного счетчика 2. При отсутствии входного измеряемого напряжения (-t) реверсивный счетчик 1 и сдвиговый регистр 3 устанавливаются в исходное состояние 3 автоматически. Число 0101,.,0101, записываемое в регистр 3, есть код нулевого состояния, динамический нуль компаратора 4. Такое состояние (0101..,0101) принимает прямой выход компаратора под действием сигналов импульсного генератора 5 и при отсутствии входного измеряем го напряжения. При этом выходные сигналы компа ратора на шинах управления-сложени ем и вычитанием реверсивного счетчика 2 не изменяют его состояния (фиг, 2), В первом случае (левая часть диаграмм) счетные импульсы не проходят в счетчик 2, так как приходят в моменты отсутствия разр шения на обоих шинах управления сложением и вычитанием. На диаграм ме о1 они обозначены нулями. В то время, когда на обоих шинах (+) и (-) реверсивного счетчика присут ствует потенциал 1, срабатывает элемент И-НЕ 7, который закрывает ключ 8. При наличии О на шинах (+) и (-) счетчик 2 закрыт по вход Во втором случае (правая часть диаграмм) счетные импульсы попеременно поступают на сложение (+) или на вычитание (-) реверсивного счетчика 2 и также не изменяют его состояния. При нарастании входного UujMtti и меряемого напряжения подключается ЦАП 6. Режим работы компаратора 4 изменяется. Количество полупериодов с потенциалом 1 на его прямо выходе увеличивается прямо пропорц онально крутизне измеряемой функции (фиг. 3 и 4). За время первого 724 такта 4t, равного времени обновления информати в регистре 3, происходит увеличение числа в счетчике 2 (левая часть диаграмм фиг. 3). При неизменной крутизне измеряемой функции, начиная с второго такта/it , показания счетчика 2 не изменяются, что обусловлено одинаковостью формы напряжения на выходе компаратора 4 (шина сложения, диаграмма « и на выходе регистра 3 (шина вычитания, диаграмма с ), начиная с второго такта (правая часть диаграмм фиг. 3). При этом импульсы сложеуия и вычитания строго чередуются. i Измеряемая функция показана в виде отрезков прямых (фиг. 4) и в общем случае может иметь любую форму. Бремя переходного процессаdt (фиг.4) условно представлено в большем масштабе. При воспроизведении переходного процесса дискретность его уровней неразличима, так как величина последних определяется только частотой генератора 5. При наблюдении оператор видит только прямые участки напряжения (t)/jt , которые характериз.уют крутизну измеряемого напряжения U,j(-ti . Устройство позволяет одновременно измерить в цифровой форме значение измеряемой функции U ,i}j (11 и ее крутизну (l/u-t, где d-t Nf , N количество разрядов сдвигового регистра, Т- период частоты импульсного генератора. Повышение быстродействия устройства достигается за счет сокращения количества последовательных операций при вычислении крутизны.

J

t3 « S

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРУТИЗНЫ ИЗМЕРЯЕМОЙ ФУНКЦИИ, содержащее компаратор, первый вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, а второй вход - с входнойклеммой устройства, сдвиговый регистр, ключ и реверсивный счетчик, вход которого соединен с выходом импульсного генератора, отличающееся тем, что, с целью повьппения быстродействия, в него введены второй реверсивный счетчик и элемент И-НЕ, при этом вы.b jwGiiv, ., ход импульсного генератора соединен с входами ключа и сдвигового регистра, выходом подключенного к одному из входов элемента И-НЕ и к шине вычитания второго реверсивного счетчика, выход элемента И-НЕ соединен с управляющим входом ключа, выход последнего подключен к входу второго реверсивного счетчика, шина сложения которого соединена с вторым входом элемента И-НЕ, с информационным входом сдвигового регистра, с выходом компаратора и шиной сложения первого реверсивного счетчика, шина вычитания которого подключена к инверсному выходу компаратора, выходы первого реверсивного счетчика по(Л разрядно соединены с соответствующими входами цифроаналогового преобразователя и с первой выходной клеммой устройства, установочные входы сдвигового регистра и реверсивных счетчиков соединены с входной клеммой Устанопка н О устройства, а выходы разрядов второго реверсивного счетчика - с второй выходной клеммой устройства.