Измерительный прибор с аналоговым отсчетом Советский патент 1987 года по МПК G01R19/00 

1 Изобретение относится к области электроизмерительной техники, в час ности к конструкции некоторых узлов электроизмерительных приборов для образного представления входной величины и может быть использовано при конструировании электроизмерительных и показывающих приборов со световой шкалой. Известен электроизмерительный прибор с аналоговым отсчетом, содер жащий преобразователь аналог-код, подключенный к световой щкале через токоотводящие цепи, и источник тока также подключенный к световой шкале Причем преобразователь аналог-код включа.ет блок усилителя управляющего напряжения и смещающее устройств Элементы световой шкалы соединены последовательно. Недостатком прибора следует считать наличие в конструкции двух сложных блоков - смещающего устройс ва и токоотводящих цепей. Наиболее близким по технической сущности к описываемому устройству является измерительный прибор, содержащий преобразователь аналог-код который через преобразователь кода подключен к блоку группирования кон стант, соединенному с кольцевым ком мутатором и световой шкалой, котора также подключена к преобразователю кода через блок элементов И и блок элементов ИЛИ, связанные с выходом блока группирования констант. Свето излучающие элементы шкалы возбуждаются последовательно периодически группами, число которых равно числу мпадших разрядов матрицы шкалы. Недостатком прибора является сло ность конструкции, так как в его структуре имеются два блока, содержащие большое количество элементов: блок элементов И и блок элементов ИЛИ. Цель}о предлагаемого изобретения является упрощение конструкции. ,Цель достигается тем, что в.измерительный прибор с аналоговым отсчетом, содержащий преобразователь аналог-код, который через преобразо ватель кода подключен к блоку группирования констант, соединенному с кольцевым коммутатором и световой шкалой, введен двоичный сумматор, имеющий входы первого и второго сла гаемых, причем первые подключены к 2 выходам старших разрядов преобразователя аналог-код, вход .второго слагаемого с единичным удельным весом соединен с выходом блока группирования констант, входы второго слагаемого с удельным весом не менее двух подключены к шине логического нуля, выходы сумматора соединены с.входами старших разрядов преобразователя кода, выходы старших разрядов которого подключены к световой шкале. На чертеже представлена схема измерительного прибора. В измерительном приборе преобразователь 1 аналог-код через преоб- разрватель 2 кода соединен с бло-. ком 3 группирования констант, связанным с кольцевьм коммутатором 4, световой шкалой 5 и с двоичным сумматором 6, имеющим входы первого и второго слагаемых, причем первые подключены к выходам.старших разря-. дов преобразователя 1 аналог-код, вход второго слагаемого с единичным удельным весом соединен с выходом блока 3 группирования констант, входы второго слагаемого с удельным весом не менее двух подключены к шине 7 логического нуля, выходы двоичного сумматора 6 соединены с входами старших.разрядов преобразователя 2 кода, выходы старших разрядов которого подключены к световой шкале 5. Шиной логического нуля может служить положительная или отрицательная шина источника питания в зависимости от типа используемых логических элементов, либо специальный элем.ент Константа логического нуля. Измерительный прибор работает следующим образом. На вход измерительного прибора, которым является вход преобразователя 1 аналог-код, подается измеряемая величина, на его выходе в результате преобразования формируется многоразрядный двоичный код, соответствующий входной величине. Код мдадших разрядов подводится к преобразователю 2 кода, выполняющего трансформацию поступающего двоичного кода в линейный. Код старших разрядов подводится на входы первого слагаемого двоичного сумматора 6. Последний осуществляет двоичное сложение числа старших разрядов с числом, подводимым на входы второго слагаемого. Это число форми3руется шиной 7, с которой потенциал логического нуля поступает на входы второго слагаемого с удельным весом не менее двух, и блоком 3 группиров ния констант, с выхода которого потенциал подводится на вход второго слагаемого с единичным удельным весом сумматора 6. Код суммы с выхода сумматора 6 трансформируется преобразователем 2 в ринейный. Этот код поступает . на пшнь старших разрядов световой шкалы 5. Линейный код млад ших разрядов подводится к блоку 3. группирования констант. В этот же блок поступают импульсные последовательности с выходов кольцевого ко мутатора 4. Частота следования импульсов выбирается выше критической частоты слияния мельканий (более 2030 Гц). Импульсы на выходах кольцево го коммутатора 4 сдвинуты и взаимно не перекрываются во времени. Эти же импульсы одновременно подводя-тся на шины младших разрядов матрицы световой шкалы 5. . Блок 3 группирования констант выполняет логическую функцию тх2ИИЛИ, где m - количество младших разрядов в матрице шкалы 5. Таким образом блок 3 вьшолняет пространствен но временное сопоставление выходного линейного кода преобразователя 2 с импульсными последовательностями коммутатора 4 и генерирует логическую единицу в случае совпадения и логический нуль при несовпадений, соответствующих входных потенциалов. Очевидно, что совпадение возникает при появлении импульсов на выходах коммутатора 4, соответствующих числам, которые не превьш1ают число млад ших разрядов в измеряемой величине. В этом случае логическая единица поступает на вход второго слагаемого с единичным удельным весом сумматора 6 и прибавляется к обрабатываемому числу старших разрядов. Код суммы с выхода сумматора 6 преобразуется преобразователем 2 в линейный код и подводится к шинам старших разрядов шкалы 5. При отсутствий совпадения в блоке 3 группирования констант на его выходе поддерживается потенциал логического нуля и в результате к шинам старших разрядов шкалы 5 подводится линейный код числа старших разрядов. 024 Полный цикл отображения измеряемой величины на шкале 5 состоит из m тактов. В течение каждого такта возбуждаются элементы одного из младших разрядов шкалы 5. Причем при возбуждении младших разрядов с меньшим удельным весом, чем у индицируемого числа, старшие разряды возбуждаются линейным кодом числа старших разрядов плюс единица. Эту единицу-сигнал переноса генерирует блок 3 группирования констант и вводит в канал обработки кода старших разрядов через сумматор 6. Введение в измерительный прибор с аналоговым отсчетом двоичного сумматора, имеющего входы первого и второго слагаемых, первые из которых подключены к выходам старших разрядов преобразователя аналог-код, вход второго слагаемого с единичным удельным весом соединен с выходом блока группирования констант, входы второго слагаемого с удельным весом не менее двух подключены к шине логического нуля, выходы сумматора сое-; динены с входами старших разрядов преобразователя кодов, выходы старших разрядов которого подключены к световой шкале, позволяет упростить конструкцию прибора при сохранении независимого управления элементами шкалы, так как предлагаемая структура имеет более простую техническую реализацию введения сигналов переноса в канал обработки кода старших разрядов при сохранении т-тактного режима возбуждения шкалы, обеспечивающего независимое управление ее элементами. Упрощение достигается путем со- ращения числа логических элементов, при котором (n-l) элемент И и п элеентов ШШ заменяются одним логическим элементом - К-разрядным двоичным сумматорам, причем .(нaпpиepj если , то ), где ,k - количество разрядов в линейом и двоичном представлении кода стар.ших разрядов, соответственно. роме того, значительно сокращается исло межблочных связей. В прототипе бработка кода старших разрядов проодила в следующем порядке: преобраователь аналог-код - k-разрядная вязь - преобразователь кода - пазрядная связь, блок элементов И 5П (2п -1) - разрядная связь - блок эле ментов ИЛИ - п-разрядная связь световая шкала. В предлагаемом устройстве обработка кода старших разрядов проходит в следующем порядке: преобразователь аналог-код - k-разрядная связь - двоичный сумматор k-разрядная связь-преобразователь кода - п-разрядная связь - световая шкала. Очевидно, что четыре связи прототипа с общей разрядностью (4п+ + k-l) заменены тремя связями с общей разрядностью (2k + п). При п 16 и , количество электрических соединений в устройстве сократилось на (4-16+4-1)- (2-4+16) 43. Изменения в конструкции устройства позволи ли повысить его технологичность и надежность за счет сокращения числа корпусов стандартных логических элементов и электрических соединений между ними. Предлагаемый измерительный прибор с аналоговым отсчетом был реализован с использованием промышленных узлов от прибора Щ-4310 производства Житомирского завода Электроизмеритель на цифровых интегральных микросхемах серии К155 и рассчитан на работу со световой шкалой из 100 светодиодных элементов, вьтолненных в виде 20 корпусов АЛС317Б. Входным сигналом прибора служило напряжение постоянного тока от О до 2В (2В соответствовали светящейся линии из 100 элементов шкалы). От прибора Щ-4310 был использован преобразователь ана- лог-код с дополнительной памятью на 2 микросхемах К155 ТМ5. Состав и принцип функционирования этого блок приведен в заводском техническом оп сании R52,002.10. На выходе преобра зователя аналог-код измеряемая вели чина представлялась параллельным дв ично десятичным кодом 8-4-2-1 на 2 десятичных разряда. Частота повторения цикла индикаu ии была 100 Гц, а длительность импульсов с выходов кольцевого коммутатора составляла 1 мс. Преобразова тель кода был выполнен на микросхемах К155ИДЗ и 4 1/2 микросхемах К155ЛИ1. При световой шкале из 100 светодиодов, включенной матрицей 10x10, число входов преобразователя кода старших разрядов к-4. Четырехразрядный сумматор бьвг собран на 2 1 микросхеме К155 ЩЗ. Шиной логического нуля служила общая шина источника питания. Блок группирования констант был собран на микросхемы К155ЛА8. Кольцевой коммутатор- на 1 микросхеме К155ИДЗ, 1 --- микJросхеме К155ЛК1, 1 микросхеме К155ЛАЗ и 1 микросхеме К155ИЕ2. Выходы преобразователя кодов старших разрядов и выходы кольцевого коммутатора были подключены к 10 шинам столбцов (старших разрядов) и 10 шинам строк (младших разрядов) матрицы 10x10 100, в виде которой бьши включены элементы светодиодной шкалы. Работа прибора рассмотрена при измерении напряжения 1,46В. Преобразователь аналог-код представляет это напряжение в виде кода 0111 ООП. Код младших разрядов ООП поступает на вход преобразователя кода, на выходе которого имеем код 0000000111. На 10 выходах кольцевого коммутатора в течение периода возбуждения элементов шкалы 10 мс имеем сдвинутые друг относительно друга импульсы длительностью 1 мс. Первый импульс появляется на выходе, соответствующем младшему разряду с удельным весом 1. На выходе блока группирования констант,, куда подводится сигнал от кольцевого коммутатора и преобразователя кода младших разрядов, генерируется логическая единица в течение первых трех импульсов коммутатора. В течение семи остальных - логический нуль. Потен1 иал. с выхода блока группирования констант подводится к сумматору, где происходит сложение одноразрядного числа с кодом старших разрядов. . В течение трех первых импульсов коммутатора к коду старших разрядов прибавляется единица: на выходе сумматора оказывается код 1000. В течение остальных семи импульсов цикла к коду старших разрядов прибавляется нуль; .на выходе сумматора оказывается код 0111. Эти коды подводятся к преобразователю кода старших разрядов, на выходе которого генерируется соответственно код 001П11111 и код 000 П1П П. Учитывая, что логическая единица соответствует протеканию возбуЗДающего тока через элемент, находящийся на

пересечении выбранных шин младшего и старшего разрядов шкалы, в течение первых трех импульсов коммутатора произойдет возбуждение восьми элементов каждого из первых трех младших разрядов, а в течение семи остальных - семи элементов каждого из семи младших разрядов с удельным весом от 4 до 10.

В результате за десять тактов в определенной последовательности произойдет возбуждение 73 элементов шкалы, соответствующих входному напряжению 1,46 В.

После возбзгждения младшего разряда с удельным весом 10 цикл повторяется сначала. Поскольку частота повторения цикла вьш1е критической частоты слияния мельканий, оператор будет

наблюдать на шкале светящуюся линию из 73 элементов.

Длина линии изменяется в зависимости от изменения измеряемой величины.

Время протекания возбуждающего тока через каждый элемент шкапы 1 мс.

Независимое управление каждым элементом осуществляется по шинам стар ших разрядов синхронно с подачей импульсов от кольцевого коммутатора на соответствующую шину младшего разряда. :

Описьшаемое техническое решение обладает повьш1енной надежностью благодаря уменьшению числа логических элементов и электрических соединений в схеме.

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИВОР С. АНАЛОГОВЫМ ОТСЧЕТОМ, содержащий преобразователь аналог-код, который через преобразователь кода подключен к блоку группирования констант, соединенному с кольцевым коммутатором и световой шкалой, о тли чающий с я тем, что, с целью упрощения конструкции, в него введен двоичный сумматор, имеющий входы первого и второго слагаемых, причем первые подключены к выходам старших разрядов преобразователя аналог-код, вход второго слагаемого с единичным удельным весом соединен с выходом блока группирования констант, входы ,второго слагаемого с удельным весом не менее двух подключены к пшне логического нуля, выходы сумматора соединены с входами старших разрядов преобразователя кода, выходы стар(Л ших разрядов которого подключены к световой шкале. с г h : ел со °

Л

кк

IT

и

1J

са

бГХ