Цифровой измеритель пикового значения импульсных воздействий Советский патент 1985 года по МПК H03M1/38 

11 Изобретение относится к автоматике и измерительной технике и может использоваться при построении регистра.торов ударного импульсадля измерения его максимальной амплитуды. Известен цифровой измеритель .пикового значения импульсных воздайст вий, - содержащий регистр памяти, схему сравнения кодов и аналого-цифровой преобразователь с поразрядным уравновешиванием, выходные шины кото соответствующими вхорого связаны с ч дами схемы сравнения кодов, вторые входы которой подключены к соответст - вующим выходам регистра памяти, причем аналого-цифровой преобразователь содержит нуль-орган, цифро-аналоговый лреобразователь,схему управления, состоящую из регистра и распределителя импульсов. О Недостатком данного устройства является низкое быстродействие. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является цифровой измеритель пикового значения импульсных воздействий, содержа, щий аналоговый (вычитатель) усилитель модулятор, генератор импульсов, набор пороговых cxei, набор источников опорных напряжений счетчик импульсов, цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен с одним из входов аналогового сумматора, причем второй вход аналогового сумматора соединен с входной щиной, а его выход,через усилитель связан с одним из входов модулятора, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов, кроме того, вькод модулятора соединен со связанными между собой первыми входа мй пороговых схем, вторые входы поро говых схем подкпк)чень1 к источникам опорных напряжений соответственно, а выходы пороговых схем соединены со счетными входами соответствующих раз рядов счетчика импульсов, выходы которого соединены соответственно с .входами цифро-аналогового преобразов 1теля 2 . Недостаток известного устройства низкая надежность. Цель изобретения - повьшение надежности. Поставленная цель достигается тем,55 что в устройство, содержащее генератор импульсов, счетчик импульсов и цифроаналоговый преобразователь. 4 входы которого соответственно подключены к разрядным выходам счетчика импульсов, введены реверсивный регистр сдвига, злементы И, элемент ИЛИ-НЕ и компаратор, первый вход которого соединен с входной шиной измерителя, а второй вход с выходом цифроаналогового преобразователя, а прямой и инверсный выходы - соответственно с первым и вторым входами управления реверсивного регистра сдвига, тактовый вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ-НЕ, а выходы соединены соответственно с первыми входами элементов И, вторые входы которых объединены между собой, кроме входа первого элемента И, и подключены к выходу генератора импульсов.и к первому входу элемента ИЛИ-НЕ, второй вход которого соединен с выходов первого элемента И, а третий вход - с выходом последнего разряда реверсивного регистра сдвига, при этом второй вход первого элемента И подключен к инверсному выходу компаратора, причем выходы элементов И, кроме первого элемента И, соединены с соответствующими счетными входами счетчика импульсов. На фиг. 1 представлена блок-схема цифрового измерителя пикового значения импульсных воздействийJ на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства, .Цифровой измеритель пикового значения импульсных воздействий содержит генератор 1 импульсов (ГИ), реверсивный регистр 2 сдвига, блок элементов И 3, счетчик 4 импульсов (СТ2), цифро-аналоговый преобразователь (ЦДЛ) 5, компаратор 6 и элемент ИЛИ-НЕ 7. Выход элемента ИЛИ-НЕ 7 соединен с тактовым входом реверсивного регистра сдвига (RG) 2, а первый вход с объединенными между собой вторыми. входами блока элементов ИЗ, кроме первого элемента И 3-1, и выходом ГИ 1. Второй вход элемента ИЛИ-НЕ 7 связан с выходом первого элемента И 3-1 блока 3, а третий - с выходом последней ячейки реверсивного регистра 2 сдвига. Первый и второй входы управления работой реверсивного регистра 2 сдвига соответствен- но подключены к прямому и инверсному выходу компарато . первый вход которого связан с ву. той шиной измерителя, а второй соединен с выходом ЦАП 5. Выходы реверсивного регист- ра 2 сдвига под(лючены соответствен но к первым входам блока элементов ИЗ, выходы которых, кроме первого,.связаны с соответствующими -v -,счетными входами счетчика 4 импуль- сов, а выходы счетчика 4 импульсов соединены с соответствующими входам ЦАП 5. Кроме того, выход первого ра ряда реверсивного регистра сдвига 2 подключен к первому входу первого элемента И 3-1 блока 3, второй вход которого связан с инверсным выходом компаратора 6. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии счетчик 4 импульсов находится в нулевом состоянии, а в первой ячейке реверсийного регистра 2 сдвига записана логическая 1, Управление работой реверсивного регистра 2 сдвига осуществляется при помощи сигналов, поступающ1 х на его входы Sj и 82 с прямого и инверсного выходов компаратора 6 В зависимости от этих сигналов изме няется режим работы регистра га, С приходом тактового импульса п S| 1 . и S О осуществляется сдвиг 1 из первого.разряда реверс JHoro регистра 2 сдвига во второй, т.е. сдвиг 1 вправо, а при S О и Sj 1 осуществляется сдвиг 1 в обратную сторону, т.е. влево. Элемент ИЛИ-НЕ 7 введен в схему цифрового измерителя для предотвращения сдвига 1 из первой ячейки ;влево и из старшей ячейки вправо, т как в противном случае реверсивный регистр 2 сдвига полностью обнуляется, что приводит к нарушению рабо тоспособности устройства. При наличии О на втором и третьем входе элемента ИЛИ-НЕ 7 разрешается прохо дение тактовых импульсов от генератора 1 импульсов на счетный вход, реверсивного регистра 2 сдвига. Как только 1 перепишется в старший ; разряд реверсивного регистра 2 сдви га элемент ИЛИ-НЕ 7 запрещает прохождение тактовых импульсов, и соот ветст1венно, запрещается сдвиг 1 вправо. Как только 1 запишется в первый разряд реверсивного регистра 2 сдвига и если на инверсном выходе будет присутствовать уровень логической 1, элемент ШШ-ПЁ 7 запирается, и запрещает сдвиг 1 влево. Импульсное воздействие поступает на входную шину устройства. Так как счетчик 4 импульсов находится в нулевом состоянии, то выходное напряжение ЦАП 5 равно нулю, при этом ,, 1,.Компаратор 6 срабатывает и на его прямом выходе появляется сигнал логической 1, а на его инверсном - О. Эти логические сигналы поступают на входы управления реверсивного регистра 2 сдвига и осуществляют сдвиг 1 из первой ячейки во вторую. Элемент И 3-2 блока 3 открывается, и тактовьй импульс с выхсэда генератора импульсов 1 поступает на счетный вход первого триггера счетчика 4 импульсов. По заднему фронту тактового импульса данный триггер устанавливается в единичное состояние. При помощи ЦАП 5 код счетчика импульсов преобразуется в напряжение U , которое пос.тупает на первый вход компаратора 6. На первом такте преобразователя вых цйп единичном состоянии находится только триггер младшего разряда счетчика 4 импульсов (q - величина, одного Кванта преобразования). Затем происходит сравнение с Ug,,j цд . Если Uev Ugy, , то компаратор 6 не изменяет свое состояние. Элемент ИЛИНЕ 7 открыт, и вторым тактовым импульсом 1, записанная во второй ячейке реверсивного регистра 2. сдвиМ га,сдвигается в его третью ячейкуь Элемент И 3-2блока 3 запирается, а элемент И 3-3 блока 3 открьшается, и по заднему фронту второго тактового импульса второй триггер счетчика 4 импульсов переводится в единичное состояние. Тогда и9,„цд. q + 2q (фиг. 2), так как в единичном состоянии будет находиться первый и второй триггеры счетчика 4 импульсов. В дальнейшем процесс преобразования повторяется. При сдвиге 1 в реверсивном регистре 2 сдвцга вправо выходное напряжение будет изменяться в следукмдей последовательности:и8ы,щ, 4q.j + ... 2 q , где n -число управляемых разрядов счетчика импульсов, зависящее от скорости изменения входного сигнала, Как только Ug)( Ug,, цд происходит

сдвиг 1 в регистре 2 сдвига влево, teM сьмым уменьшается величина приращения выходного сигнала ЦАП 5, т.е. уменьшается его скорость нарастания (фиг, 2, такт 4), Таким образом, осуществляется слежение за передним фронтом импульсного воздействия. Как только 1 в реверсивном регистре 2 сдвига, при ее сдвиге влево достигнет первого его разряда, jBce элементы И 3-2 - 3-6 блока 3 закрываются, что предотвращает посггупление тактовых импульсов на счетные входы счетчика 4 импульсов. Изменение состояний триггеров счетчика 4 импульсов прекращается и на его выходе фиксируется двоичный код, котоЕый соответствует пиковому значению импульсного воздействия. Од новременно элемент ИЛИ-НЕ 7 запрещае прохождение тактовых импульсов натактовый вход реверсивного регистра 2, предотвращая тем самым полное его обнуление..

Для конкретного импульсного воздействия (фиг. -2 линия I) измене ьык.цАп (линия II) можно представить в следующем виде:

и

U,«n qt,- 24t; + 2q +

вы г

t, ie 4i, + ,

тогда код счетчика импульсов, соответствующий пиковому значению импульсного воздействия, представляется комбинацией 00001101. При высокой частоте дискретизации по времени цифровой измеритель пикового значения импульсных воздействий способен с высокой точностью измерять в цифровом виде напряжение, равное пиковому значению импульсного воздействия с плавно изменяющимися фронтами.

Высокая частота дискретизации, в предложенном устройстве достигается за счет того, что очередной отсчет текущего значения, получается не за п последовательных сравнений входного сигнала, с напряжением обратной связи, а всего за одно сравнение. Кроме того, в предложенном усройстве предусмотрено изменение величины приращений в зависимости от скорости нарастания входного импульсного сигналао

Таким образом, благодаря наличию одного компаратора, цифрового реверсивного регистра сдвига и простейших логических схем И и ИЛИ-НЕ предлагаемое устройство более надежно по . сравнению с поототипом.

Вьнодмой код

1 2 J Ч 5 6 7 8

t/fnaf

0ttz.2

ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПИКОВОГО ЗНАЧЕНИЯ ИМПУЛЬСНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ, содержащий генератор импульсов, счетчик импульсов и цифроаналоговый преобразователь, входы которого соответственно подключены к разрядш выходам счетчика импульсов, о т л кчающийся тем, что, с целью повышения надеж1}ости, в него введены реверсивный регистр сдвига, эле.менгы И, элемент ИЛИ-НЕ и компаратор, первый вход которого соединен с входной шиной измерителя, второй вход - с выходом цифроаналогового преобразователя, а прямой и инверсный выходы - соответственно с первым и вторым входами управления реверсивного регистра сдвига, тактовый вход которого подключен к выходу элемента ИПИ-НЕ, а выходы реверсивного регистра сдвига соединены соответ-ственно с первыми входами элемен- , . тов И, вторые входы которых объединены между собой, кроме входа первого элемента И, и подключены к выходу генератора импульсов и к первому входу элемента ИЛИ-НЕ, второй (Я G вход которого соединен с выходом первого элемента И, а третий вход с выходом последнего разряда реверсивного регистра сдвига, при этом второй вход первого элемента И подключен к инверсному выходу компаратора, причем выходы элементов И, кроме первого элемента И, соединешл о с соответствующими счетными входами VI счетчика импульсов. со 4