Цифровой измеритель средних значений механических величин Советский патент 1987 года по МПК H03M1/50 

независимо от длительности измерения. Устройство содержит датчик 1 с аналоговым выходом, амплитудно-временной преобразователь 2, генератор 3 заполняющих импульсов, генератор 4 так- тойых импульсов, два счетчика 5, 6, пять резисторов 7-11 сдвига, сумматор. 12, два RS-триггера 13, 14, два D-триггера 15, 16, три элемента 17-19 ИЛИ, четыре элемента 20-23 И, два формирователя 24,25 импульсов, элемент 26 задержки, цифровой индикатор 27, датчик 28 с частотным выI

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для измерения средних значений механических величин.

Цель изобретения - расширение области применения за счет обеспечения возможности измерения средних значений механических величин независимо от длительности интервала измерения.

На чертеже представлена функциональная схема цифрового измерителя.

Цифровой измеритель содержит датчик .1 с аналоговым выходом, амплитудно-временной преобразователь 2, генератор 3 заполняющих импульсов, генератор 4 тактовых импульсов, два счетчика 5 и 6, пять регистров 7 - fl сдвига, сумматор 12, два RS-триггера 13 и 14, два D-триггера 15 и 16, три элемента ИЛИ 17-19, четыре элемента И 20-23, два формирователя 24 и 25 импульсов, элемент 26 задержки, цифровой индикатор 27, датчик 28 с час- TOTHblM выходом и переключатель 29.

Цифровой измеритель работает следующим образом.

При измерении среднего значения сигнала с выхода датчика 1 с аналоговым выходом, напряжение на выходе которого пропорционально, например, значению крутящего момента, переключатель 29 подключает вход запуска амплитудно-временного преобразователя 2 к выходу генератора 4 тактовых импульсов. При использовании од- . новременно датчика 1 с аналоговым и .

ходом и переключатель 29. Введение устройство второго счетчика 6, двух формирователей 24, 25 импульсов и двух RS-триггеров 13, 14, с помощью которых обеспечивается формирование и измерение длительности интервала измерения, позволило расширить область применения устройства. С помощью сумматора 12, первого 5 и второго 6 счетчика и пяти резисторов 7-11 сдвига с соответствующими связями обеспечивается операция вычисления среднего. 1 ил.

5

датчика 28 с частотным выходами, например, для измерения средней мощности на валу двигателя переключатель 29 подключает к входу запуска ампли- 5 тудно-временного преобразователя 2 выход датчика 28 с частотным выходом.

С поступлением внешнего сигнала Пуск, означающего начало измерения, импульсом с выхода первого формиро вателя 24 обнуляются первый 5 и вто- рой 6 счетчики, первый 15 и второй 16 В-триггеры, второй 8 и третий 9 регистры сдвига и через третий элемент ИЛИ 19 пятый регистр 11 сдвига, а первый RS-триггер 13 устанавливается в состояние Лог. 1, при этом первый 20 и второй 21 элементы И открываются, а первый элемент ИЛИ 18 закрываетсй.

0 Импульсы генератора 4 тактовых

импульсов, запускающие генератор развертывающего напряжения амплитудно- временного преобразователя 2, через второй элемент И 21 заполняют второй счетчик 6, работающий в режиме вычитания. Амплитудно-временной преобразователь 2 формирует импульсы, длительность которых пропорциональна значению механической величины, из меряемой датчиком 1, Импульсы с выхода амплитудно-временного преобразователя 2 запускают генератор 3 заполняющих импульсов, которые подсчитываются первым счетчиком 5,

5 С поступлением на вход второго , формирователя 25 импульсов внешней команды Стоп первый RS-триггер 13

5

устанавливается в состояние Лог.О, обнуляются первый регистр 7 сдвига и цифровой индикатор 27, устанавливается в состояние Лог. 1 второй RS-триггер 14, блокируются первый 20 и второй 21 элементы И и открывается первьм элемент ИЛИ 18. На этом заканчивается процесс измерения сигнала, при этом содержимое счетчика 5 соответствует интегральному значению измеряемой механической величины, а содержимое счетчика 6 пропорционально количеству измерений текущего значения механической величины или интервалу измерения.

В процессе обработки результата измерения, т.е. вычисления среднего значения, первый импульс генератора 3 заполняющих импульсов через элемент ЛИ 18 записывает уровень Лог. 1 во второй D-триггер 16, при этом второй RS-триггер 14 устанавливается в состояние Лог. О, а второй элеент ИЛИ 17 открывается. Импульсом с выхода второго D-триггера 16 осуществляется запись содержимого младших разрядов первого счетчика 5 в регистр 9 сдвига, а содержимого старших разрядов - в регистр 11 сдвига по первому параллельному входу. При этом в первый разряд регистра 7 сдвига заносится уровень Лог. 1. Регистр 7 сдвига помимо формирования результата измерения используется в качестве счетчика для выявления заполнения всех без исключения разрядов этого регистра,

С приходом второго импульса генератора 3 уровень Лог, 1 с выхода второго D-триггера 16 через открытый элемент ИЛИ 17 записывается в первый разряд регистра 8 сдвига, что привоит к обнулению регистра 10 сдвига. Третий импульс генератора 3 сдвигает уровень Лог, 1 на выход второго разряда регистра 8 сдвига, в результате в регистр Ю сдвига записывается информация с выхода сумматора 12, равная сумме содержимого регистра 11 сдвига и второго счетчика 6, в котором содержится информация в дополнительном коде. При этом, если результат сложения положительное число, то инверсный выход старшего разряда регистра 10 сдвига имеет уровень Лог, 1, в противном случае - Лог.О ,

Четвертый импульс генератора 3 сдвигает Лог, 1 в третий разряд

0

регистра 8 сдвига, передний фронт которого через элемент 26 задержки воздействует на сдвигающие входы одновременно регистров 7, 9-11 сдвига. Элемент 26 задержки, в качестве которого может быть использована, например, последовательная цепь из нескольких логических элементов И, необходим для того, чтобы до сдвига успели закончиться переходные процессы предыдущего такта при выполнении операции записи в регистр 10.

8результате содержимое регистров 7,.9 - 11 сдвигается на одну позицию в сторону старших разрядов, так что содержимое старшего разряда регистра

9сдвига переносится в младший разряд регистров 10 и 11, а младщий разряд регистра 9 принимает состояние Лог. О..

Пятый импульс генератора 3 сдвигает Лог, 1 на выход четвертого разряда регистра 8, которым откры- 5 ваются элементы И 22 и 23, При этом Лог, 1 появляется на выходе того из них, на вход которого поступает Лог, 1 с соответствукщего выхода первого разряда регистра 7 сдвига.

5

0

0

5

0

5

0

5

Так, например, если результат сложения в предыдущем до сдвига также бьш положительным, старший разряд результата Лог, 1 имеется на прямом выходе первого разряда регистра 7, в противном случае - на инверсном выходе первого разряда этого регистра, В первом случае (в этом пятом такте) Лог, 1 появляется на выходе элемента И 22, которым обнулен регистр 11 сдвига, и в результате в следующем шестом такте импульсом с выхода первого D-триггера 15 разрешена запись в регистр 11 содержимого регистра 10 и управление передано через элемент ИЛИ 18 вновь на последовательный вход второго регистра 8, во втором случае содержимое регистра 11 остается без изменений и управление передано через элемент И 23 и элемент ИЛИ 18 (минуя D-триггер 15) на вход регистра 8, Далее повторяются те же операции, которые описаны начиная с второго такта,

В четвертом регистре 11 сдвига, в отличие от остальных регистров, с помощью мультиплексирования орга- низовано для параллельных входа записи и два входа разрешения записи. Такое -построение четвертого регист- .

pa 11 сдвига может быть реализовано следуюпц м образом. Параллельные входы записи собственно регистра сдвига соединены с выходами группы элементов ИЛИ, первые и вторые выходы которых соответственно подключены к выходам соответственно первой и второй групп элементов И, Первые входы элементов И первой и второй групп являются соответственно первым и вторым параллельными входами четвертого регистра сдвига. При этом вход разрешения записи собственно регистра подключен к вьпсоду элемента ИЛИ, первый вход которого объединен с вторыми входами элементов И первой группы и являются первым входом разрешения записи регистра 11 сдвига, а второй вход элемента ИЛИ объединен с вторьми входами элементов И второй группы и являются вторым входом разрешения записи регистра 11 сдвига.

После очередного сдвига содержимого первого регистра 7 сдвига, когда заполнены все разряды результата (Лог. 1 занесенная для целей счета в первом такте в младший разряд регистра 7, оказывается в старшем разряде этого регистра), сигнал Лог. 1 с выхода старшего разряда закрывает элемент ИЛИ 18 что является признаком окончания обработки результата измерения. Результат,среднее значение измеряемой механической величины, в двоичной форме содержится в регистре 7 сдвига, причем старший разряд результата содержится в предпоследнем разряде этого регистра. Этот же результат в десятичном виде отражается цифровым индикатором 27.

Формула изобретения

Цифровой измеритель средних значений механических величин, содержа- пщй цифровой индикатор, последовательно соединенные датчик с аналоговым выходом, амплитудно-временной преобразователь,, генератор заполняющих импульсов и первый элемент И, а также первый счетчик, датчик с частотным выходом, генератор тактовых импульсов и переключатель, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно частотного датчика и генератора тактовых импульсов, отличающийся тем

что, с целью расширения области применения за счет обеспечения измерения средних значений механических величин независимо от длительности интервала измерения, в него введены второй счетчик, два формирователя импульсов, два RS-триггера, второй, третий и четвертый элементы И, три

элемента ИЛИ, два D-триггера, пять регистров сдвига, сумматор и элемент задержки, выход первого элемента И подключен к счетному входу первого счетчика, счетный вход второго счетчика через второй элемент И соединен с выходом генератора тактовых импульсов, выход переключателя подключен к входу запуска амплитудно-временного преобразователя, вторые входы первого и второго элементов И объединены и соединены с выходом первого RS-триггера и объединены с первым входом первого элемента ИЛИ, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходу генератора заполняющих, импульсов и к выходу старшего разряда первого регистра сдвига, выход первого элемента ИЛИ подключен к входам синхронизации первого и второго D-триггеров и второго регистра сдвига, вход записи которого соединен с выходом второго элемента RIM, первый и второй выходы второго регистра сдви

35

га соединены с входами соответственно установки в О и разрешения запи0

си третьего регистра сдвига, третий выход второго регистра сдвига подключен к входу элемента задержки, четвертый выход - к первым входам тре.тьего и четвертого элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с прямым и инверсным выходами младшего разряда первого ре- гистра сдвига, выход третьего элемента И подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ и к информационному входу первого В-трип ера, выход четвертого элемента И соединен с первым входом второго элемента ИЛИ,.второй вход которого соединен с выходом второго D-триггера и объединен с R-BXO- дом второго RS-триггера, с входом установки в 1 младшего разряда первого регистра сдвига, с первым входом разрешения записи четвертого регистра сдвига и с входом разрешения записи пятого регистра сдвига, третий вход второго элемента ИЛИ соединен с

0

5

выходом первого D-триггера и вторым входом разрешения записи четвертого регистра сдвига, вход установки в О которого соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, входы синхронизации первого, третьего, четвертого и пятого регистров сдвига объединены и подключены к выходу элемента задержки, последовательные входы запи- Q си третьего и четвертого регистров сдвига объединены и подключены к последовательному выходу пятого регистра сдвига, последовательный вход записи которого соединен с шиной нуле- 5 индикатора и соединен с R-входом персчетчика, а выходы соединены с соответствующими параллельными входами третьего регистра сдвига, вбкоды всех разрядов первого регистра сдвига, кроме старшего и инверсного выхода первого разряда, соединены с соответствующими информационными входами цифрового индикатора, последовательный выход третьего регистра сдвига соединен с последовательным входом записи первого регистра,вход установки в О которого объединен с входом установки в О цифрового

вого потенциала, а параллельные входы соединены с соответствующими выходами младших разрядов первого счетчика, выходы старших разрядов которого соединены с соответствующими первыми параллельными входами записи четвертого регистра сдвига, вторые параллельные входы записи которого соединены с соответствующими параллельными выходами третьего ре- гистра сдвига, выходы четвертого регистра сдвига подключены к соответствующим первым входам сумматора, вторые входы которого соединены с соответсл вующими выходами второго

Составитель Н,Капитанов Редактор М.Бланар Техред М.Ходанич Корректор М.Шароши

Заказ 5714/55 Тираж 900Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. УЙсгород, ул. Проектная, 4

индикатора и соединен с R-входом персчетчика, а выходы соединены с соответствующими параллельными входами третьего регистра сдвига, вбкоды всех разрядов первого регистра сдвига, кроме старшего и инверсного выхода первого разряда, соединены с соответствующими информационными входами цифрового индикатора, последовательный выход третьего регистра сдвига соединен с последовательным входом записи первого регистра,вход установки в О которого объединен с входом установки в О цифрового

вого и S-входом второго RS-триггеров и подключен к, выходу первого формирователя импульсов, вход которого является входной шиной Стоп, выход второго RS-триггера соединен с информационным входом второго D-триггера, вход второго формирователя импульсов является входной шиной Пуск, а его выход соединен с входами установки в О первого и второго D- триггеров, первого и второго счетчиков, второго и пятого регистров сдвига, с вторым входом третьего элемента ИЛИ и S-входом первого RS-триггера. I

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для измерения средних значений механических величин. Цель изобретения - расширение области применения за счет обеспечения возможности измерения средних значений механических величин