Устройство для измерения постоянной времени Советский патент 1985 года по МПК G04F10/04 

Изобретение относится к измерительной технике и можетбыть использовано для измерений постоянных,времени.

Известно устройство для измерения постоянной времени объектов, содержащее настраиваемую модель, сравнивающее устройство, интегрирующий усилитель и реверсивный двигатель 1 .

Недостатком известного устройства являются ограниченные функциональные возможности, в частности большая постоянная времени исполнительного реверсивного двигателя.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство, содержащее конденсатор, один выход которого соединен с общей шиной устройства,а второй с помощью подвижного контакта переключателя подключается либр к йыходу источника опорного напряжения, либо к первому входу сравнивающего устройства, соединенному через ограничительное сопротивление с общей шиной устройства, причем источник опорного напряжения через резистивный делитель напряжения подключен к второму входу сравни.вающего устройства, выход которого через генератор управлякщнх импульсов подключен к вентилю, вход которого соединен с выходом кварцевого генератора, а выход подключен к входу счетчика 2 .

Недостаток известного устройства отсутствие возможности иамерения постоянной времени объектов, представлякщих собой дифференцирующие звенья с неизвестным уровнем напряжения на выходе.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем что в устройство, содержащее делигель напряжения выход которого подключен к первому входу первого компа ратора, второй вход которого соединен с первой шиной исследуемого объекта, источник опорного напряжения и элемент И, выход которого соединен с входом счетчика, дополнительно введены ограничитель налряжения, второй компаратор, аналоговое запоминающее устройство, инвертор, и интегратор, вход которого является входной щиной устройства, а выход через ограничитель напряжения соединен с

второй шиной подключения исследуемог объекта и первым входом второго компаратора, второй вход которого сЬединен с выходом источника опорного напряжения, а выход подключен к первому входу элемента И и управляющему вход аналогового запоминающего устройства информационный вход которого соединен с вторым входом первого компаратора, а выход подключен к входу делителя напряжения, причем выход первого компаратора через инвертор подключен к второму входу элемента И.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства на фиг, 2 - временная диаграмма работы устройства.

Устройство содержит первый компаратор 1, делитель напряжения 2, аналоговое запоминающее устройство 3, инвертор 4, элемент И 5, счетчик времени 6, второй компаратор 7, источник 8 опорного напряжения, ограничитель напряжения 9, интегратор 10, входную шину 11, первую 12 и вторую 13 шину исследуемого сигнала.

Первый вход первого компаратора 1 соединен с выходом делителя напряжения 2, вход которого подключен к выходу аналогового запоминающего устройства 3, информационный вход ко торого соединен с вторым входом первого компаратора 1, выход которого через инвертор 4 подключен к второму входу элемента И 5, выход которого соединен с входом счетчика времени 6, а первый вход элемента И 5 подключен к управляющему входу аналогового запоминающего устройства 3 и входу второго компаратора 7, второй вход которого соединен с выходом источника 8 опорного напряжения, а первый вход подключен к второй шине подключения объекта, и через ограничитель напряжения 9 соединен с выходом интегратора 10, вход которого подключен к входной шине 11 устройства, а первая шина 12 подключения объекта соединена с вторьм входом первого компаратора 1.

На фиг. 2 указаны напряжения:

а)на выходе интегратора 10;;

б)на выходе ограничителя напряжения 9;

в)на выходе второго компаратора 7

г)на вьрсоде объекта,

д)на выходе аналогового запоминающего устройства 3J 3 е)на выходе делителя 2; ж)на входах первого компаратора 1.; з)на выходе первого компаратоРа 1 i и) на выходе инвертора 4 к) на выходе элемента И 5. В исходном состоянии отсутствует напряжение на входе устройства и обнулен счетчик времени. Исследуемый объект подключается к шинам П2 и 13. При подаче на вход устройства постоянного уровня напряжения на выходе интегратора 10 формируется линейно нарастающее по уровню напря жение (фиг. 2а), которое построгает на вход ограничителя 9. Величина напряжения на входе устройства рается такой, чтобы длительность времени нарастания напряжения на выходе интегратора до величины огра ничения превышала ожидаемую величину постоянной времени объекта. Выходное напряжение ограничителя 9 также линейно нарастает до значения (J(jrp (фиг. 2S). Напряжение с выхода ограничителя напряжения 9 поступает на вход исследуемого объекта и на первый вход второго компаратора7, где сравнивается с опорным напряжением, поступающим на его первый вход с выхода источника опорного напряжения 8. Объект представляет собой дифференцирующее звено первого порядка с пе редаточной функцией Р. где k - коэффициент передачи, Т - постоянная времени. Диаграмма напряжения на выходе объекта приведена на фиг. 2е. Выходное напряжение исследуемого объекта поступает на вход аналогово го запоминающего устройства 3 и вто рой вход компаратора 1, запоминакяце устройство до момента срабатывания компаратора 7 отслеживает величину выходного напряжения объекта (фиг.2 На первый вход первого компаратора 1 через делитель напряжения 2 подается напряжение с выхода аналог вого запоминающего устройства 3. Масштабньй коэффициент деления дели теля равен 0,37. 154 Величина напряжения на выходе источника 8 опорного напряжения выбирается такой, чтобы обеспечивалось надежное срабатьшание второго компаратора 7 при достижении на выходе ограничителя напряжения 9 уровня напряжения U огр . Таким образом, с момента подачи на входную шину устройства постоянного уровня напряжения до момента срабатывания второго компаратора 7 на выходе первого компаратора 1 присутствует нулевой уровень выходного сигнала, так как уровень сигнала на его втором входе с выхода объекта превьшает уровень сигнала, поступающего на его первый вход с выхода делителя 2 (фиг. 2ж). При этом на выходе второго компаратора 7 также присутствует нулевой уровень сигнала, так как напряжение на его первом входе с выхода ограничителя 9 не превышает уровня опорного напряжения с выхода источника 8 опорного напряжения. Нулевой уровень сигнала на выходе второго компаратора 7, йо-первых, запирает элемент И 5, на вьссоде которого также присутствует нулевой уровень сигнала, запрещающий счет времени, а во-вторых, устанавливает аналоговое запоминающее устройство 3 в режим отслеживания уровня напряжения на входе объекта. В момент t, (фиг. 2), при достижении выходным напряжением ограничителя напряжения 9 значения D огр срабатывает второй компаратор 7 (фиг, 2Ь). При этом отпирается элемент И 5, на выходе которого формируется единичный уровень напряжения и аналоговое запоминающее устройство 3 переводится в режим запоминания. Счетчик времени 6 начинает отсчет времени. С момента t J на выходе объекта уровень напряжения начинает уменьшаться по экспоненциальному закону (фиг. 22). В момент t уровень напряжения на втором входе компаратора 1 с выхода объекта достигает уровня напряжения на его первом входе, поступающего с выхода делителя напряжеия 2. Компаратор срабатывает, и на его выходе устанавливается единичный уровень напряжения. При этом на выходе инвертора 4 устанавливается ну левой уровень сигнала, запирающий

элемент И 5 и прекращающий счет времени счетчиком 6.

Время работы счетчика времени 6, а следовательно и постоянная времени исследуемого объекта определя- 5 ется как , .

1150615

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с известным позволяет расширить функциональные возможности за счет обеспечения измерения постоянной времени независимо от уровня выходного напряжения исследуемых объектов и уровня напряжения на входе устройства.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОСТОЯННОЙ ВРЕМЕНИ, содержащее делитель напряжения, выход которого подключен к первому входу первого компаратора, второй вход которого соединен с первой шиной исследуемого объекта, источник опорного напряжения и элемент И, выход которого соединен с входом счетчика, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введен ограничитель напряжения, второй компаратор, аналоговое запоминающее устройство, инвертор и интегратор, вход которого является входной шиной устройства, а выход через ограничитель напряжения соединен с второй шиной подключения исследуемого объекта и первым входом второго компаратора, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход подключен к первому входу элемента И и управляющему входу аналогового запоминающего устройства, ® информационный вход которого соединен со вторым входом первого компаратора, а выход подключен к входу делителя напряжения, причем выход первого компаратора через инвертор соединен с вторым входом элемента И. СД Q У1