Измерительный прибор с аналоговым отсчетом Советский патент 1988 года по МПК G01R19/25 

Изобретение относится к измерительной технике

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет коррекции промежуточного результата измерений .

На фиГо приведена функциональная схема прибора; на фиг о 2 - временные диаграммы его работы«

Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь 1 (АДП), счетчики 2 и 3 импульсов с предварительной установкой кода, дешифраторы 4-6, первую линейную шкалу 7 с индикатора- ми (основную), вторую дополнительную линейную шкалу 8 с индикаторами, элементы 9 - 11 И, элементы 12, 13 ИЛИ, элемент 14 НЕ, счетчик 15 импульсов, генератор 16 импульсов, распредели тель 17 импульсов и блок 18 контроля наличия импульсов о

Распределитель 17 импульсов содержит триггеры 19, 20, счетчик 21 импульсов, дешифратор 22., элемент 23, 24 И, элемент 25 НЕ и формирователи 26 - 28 импульсов.

Блок 18 контроля наличия импульсов содержит формирователь 29 импульсов, резистор 30, полупроводниковый диод 31 и конденсатор 32 о

Группа выходов (старшие разряды) АЦП1 соединена с установочными входами счетчика 2 импульсов с предварительной установкой кода, выходы ко- торого соединены с -установочными входами счетчика 3 импульсов с предварительной установкой кода, первая группа выходов которого соединена с адресными входами дешифратора 4 а вторая группа выходов соединена с адресными входами дешифратора 5 и с группой входов элемента 13 ИЛИо Выходы дешифраторов 4,5 соединены с входами линейной шкалы 7 с индикато- рами. Нулевой выход дешифратора 4 соединен также с дополнител:ьным входом элемента 13 ИЛИ, выход которого соединен с первым входом элемента 10 И и входом элемента 14 НЕ,, Выход элемента 14 НЕ соединен с первым входом элемента 11 И,, выход которого соединен с первым вхрдом элемента 12 ИЛИ и счетным входом счетчика 15 импульсов, выходы которого соединены с адресными входами дешифратора 6. Стробируюш;нй вход дешифратора 5 соединен с нулевым выходом дешифратора 6, остальные выходы которого сое

10

s 0

5

0

5 Q .

0

динены с входами дополнительной ли- нейной шкалы 8 с индикаторами. Дополнительный выход АЦП 1 соединен с первым входом элемента 9 И, выход которого соединен со счетным входом счетчика 2 импульсов Счетный вход счетчика 3 соединен с выходом элемента 10 И и с вторым входом элемента 12 ИЛИ, выход которого соединен с входом блока 18 контроля наличия импульсов, выход которого соединен со стробируюш11м входом дешифратора 6,- Выход генератора 16 импульсов соединен с первым Входом распределителя 17 импульсов, второй вход котЬрого соединен с управлякщим выходом АЦП 1, Первый выход распределителя импульсов соединен с вторыми входами элементов 10, 11 И, второй выход распределителя 17 импульсов соединен с управляющим входом счетчика 3 импульсов, с третьим входом элемента 12 ИЛИ и с входом установки в нулевое состояние счетчика 15 импульсов. Третий выход распределителя 17 импульсов соединен с управляющим входом счетчика 2 импульсов. Четвертый выход распределителя 17 импульсов соединен с вторым входом элемента 9 И, Выход генератора 16 импульсов соединен со счетным входом счётчика 21 импульсов и с первым входом элемента 24 И, второй вход которого соединен с выходом элемента 25 НЕ и входом формирователя 28 импульсов. Выходы счетчика 21 импульсов соединены с адресными входами дешифратора 22, первый выход которого соединен с тактовым входом триггера 20 и первым входом элемента 23 И, Четвертый выход дешифратора 22 соединен с входом эле- мента 25 НЕ Управляющий выход АЦП 1 соединен с тактовым входом триггера 19, D-вход которого соединен с общей шиной, а инверсный выход соединен с D-входом триггера 20, Выход триггера 20 соединен с S-входом триггера 19 и с вторым входом элемента 23 И, выход которого соединен с входом формирователя 26 импульсов Инверсный выход триггера 20 соединен с входом формирователя 27 импульсов о Выход элемента 24 И является первым выходом распределителя 17 импульсов, вторым выходом которого является выход формирователя 28 импульсов, третьим выходом распределителя 17 импульсов является выход формирователя

31

26 импульсов, а четвертью выходом - выход формирователя 27 импульсов.

Прибор работает следующим образом.

Тактовые импульсы с выхода генератора 16 поступают на вход счетчика .21, последовательно изменяя его состояние. Каждому состоянию счетчика

21будет соответствовать единичный уровень на соответствующем выходе дешифратора 22. Так, на первом выход дешифратора 22 будет единичный уровень при равенстве выходного кода счетчика 21 единице, а на третьем выходе дешифратора 22 будет единичный уровень при равенстве кода счетчика 21 трем. Как видно из анализа временных диаграмм (фиг.2), импульсы с первого и третьего выходов дешифратора 22 взаимно не перекрываются, а длительность каждого импульса равна периоду повторения тактовых импульсов. По окончанию каждого импульса с третьего выхода дешифратора

22формирователь 28 формирует импуль небольшой длительности, который устанавливает (или подтверждает) в нулевое состояние счетчик 15, а также производит запись выходного кода сче чика 2 в счетчик 3 с предварительной установкой кода.

АЦП 1 после каждого измерения по управляющему выходу выдает сигнал Конец преобразования, поступакяций в распределитель 17 импульсов на так товьй вход D-триггера 19 и переводит его в нулевое состояние. На инверсном выходе триггера 19 появляется единичный уровень, поступающий на D- вхрд триггера 20 Импульс с первого выхода дешифратора 22 переводит триггер 20 в единичное состояние, которое переводит триггер 19 также в единичное состояние. На инверсном выходе триггера 19 появляется нулевой ур вень и следующий импульс с первого выхода дешифратора 22 переводит триггер 20 в исходное нулевое состояние. Таким образом на каждый импульс с управлянщего выхода АЦП 1 на выходе триггера 20 формируется импульс, длительность которого равна периоду следования импульсов с выхода дешифратора 22о Импульс, переводящий триггер 20 в исходное нулевое состояние, через элемент 23 И поступает на вход формирователя 26 импульсов. На выходах формирователей 26, 27 формируются

0

5

0

5

Д1

о

0

5

0

5

35 4

импульсы небольшой длительности, удаленные один от другого на длитель- ность импульса с выхода элемента 23 И. Импульсом с выхода формирователя 26 производится запись кода с группы выходов АЦП 1 в счетчик 2 импульсов с предварительной установкой кода, а импульс с выхода формирователя 27 поступает на вход элемента 9 И. На другой вход элемента 9 И поступает сигнал с дополнительного выхода АЦП 1. В качестве дополнительного выхода АЦП 1 может служить следующий разряд после группы старших разрядов, или выход схемы сравнения, условно входящей в состав АЦП 1 (на фиг.2 не изображено). На первую группу входов схемы сравнения подаются младшие разряды выходного кода АЦП 1 (не поступакщие на входы счетчика 2), а на вторую группу входов код уставки Если значение кода мпадших разрядов АЦП 1 больше или равно величине уставки, то на выходе схемы сравнения присутствуют единичный уровень, который поступает на вход элемента 9 И, разрешая прохождение импульса с выхода формирователя 27 на вход счетчика 2. Если используется следующий разряд АЦП 1, то прохождение импульса и увеличение кода счетчика 2 на единицу будет при нахождении его в единичном состоянии. Таким образом, коррекция выходного кода с АЦП 1 производится с помощью анализа значения мпадших разрядов, которые в известном устройстве не участ- . вовали в индикации на линейной шкале, и увеличения выходного кода на единицу в случае превьш1ения мпад- шими разрядами определенного значения. Поэтому в счетчик 3 записывается только результирующий код и на линейной шкале фиксируется тоже результирующее (округленное) значение, что устраняет колебание светового указателя около среднего значения. Тактовые импульсы с выхода генератора 16 поступают также на вход элемента 24 И, на другой вход которого поступают импульсы запрета с выхода элемента 25 НЕ о На выходе элемента 24 И формируются пачки импульсов (см.фиг,2) ,причем количество импульсов в каждой пачке на единицу меньше количества включаемых индикаторов на световом указателе линейной шкалыо При наличии единичного

5

потенциала на выходе элемента 13 ИЛИ указанная пачка импульсов с выхода элемента 24 И через элемент 10 И поступает на вычитающий (счетный) вход счетчика 3 импульсов, последовательно уменьшая его содержимое (счетчик.3 срабатывает по заднему фронту импульсов). В каждьш момент времени с выходов дешифраторов 4,5 одновременно поступают сигналы, включающие один индикатор линейной шкалы 7, Для протекания тока через выбранный индикатор дешифратора 4 подключены усилители втекакядего тока а на выходах дешифратора 5 усилители вытекающего тока, поэтому включенный выход дешифратора 4 будет находиться в нулевом (инверсном) состоянии, а включенный выход дешифратора 5 в единичном. На стробируищий вход дешифратора 5 подается разрешающий (единичный) уровень с нулевого выхода дешифратора 6, так как по условию счетчик 15 находится в нулевом состоянии. На стробирукяций вход дешифратора 4, а также на другие не используемые входы (при их наличии) поданы нейтральные логические уровни, не влияющие на их состояние,

В результате последовательного изменения (уменьшения) состояния счетчика 3 последовательно подкпючаются соответствующие индикаторы, а в результате инерционности человеческого зрения создается картина одновременной светимости выбранных индикаторов участка шкалы. После окончания пачки импульсов с выхода формирователя 28 поступает новьй импульс который (потенциально) восстанавливает исходное значение в счетчике 3, при условии, что содержимое счетчика 2 не изменилось Далее описанный процесс повторяется Если содер- жимое счетчика 2 к моменту записи информации в счетчик 3 изменилось, то в счетчик 3 записывается новое значение и положение светового указа теля будет иное, но длина его оста- нется прежней.

Если в процессе вычитания (или при предварительной записи) счетчик 3 перейдет в нулевое состояние, то на выходе элемента 15 ИЛИ появится нулевой потенциал, запрещающий прохождение импульсов через элемент 10 и разрешающий прохождение импульсов через элемент 11 И на вход (суммиру

0 5 О

Q «

5

356

ющий) счетчика 15, который переключается по заднему фронту входных импульсов.

При переключении счетчика 15 в состояние, отличное от нуля, на нулевом выходе дешифратора 6 появляется нулевой (запрещающий) уровень, который блокирует дешифратор 5, а значит и индикацию на основной шкале 7, т,ео нулевой индикатор на шкале 7 будет выключено

Для ограничения максимального тока через индикаторы длины светового указателя линейной шкалы, а значит и количество всех индикаторов второй (дополнительной) линейной шкалы должны выбират ся небольшим, например не более восьми о Поэтому для управления шкалой 8 достаточно использовать один дешифратор 6, т.е, ток через индикатор шкалы 8 протекает при появлении сигнала на соответствующем ему выходе дешифратора 6, Дешифратор 6 подключается к второй (дополнительной) линейной шкале 8, начиная с первого выхода, поэтому, если код счетчика 15 равен нулю, то индикаторы шкалы 8 не включены. При изменении кода счетчика 15 начинают подключаться индикаторы второй (дополнительной) шкалы 8, причем первый индикатор этой шкалы конструктивно располагается к нулевому индикатору шкалы 7 для избежания разрыва светового указателя, В результате этого суммарная длина светового указателя на двух шкалах 7, 8 будет постоянной и равной длине светового указателя на шкале 7 в описанном случае.

Импульсы с выходов элементов 10,11 И, а также с выхода формирователя 28 через элемент 12 ШШ поступают на вход блока 18 контроля наличия импульсов (см„фиг,2). При нормальной работе устройства на конденсаторе 32 присутствует единичный (разрешающий) потенциал, которьй . поступает на стробирующий вход дешифратора 6, В случае неисправности устройства (при отсутствии импульсов на входе формирователя 29) конденсатор 32 разряжается и подает запрет на дешифратор 6, На всех выходах дешифратора 6 появляются нулевые (запрещающие )потенциалы, которые отключают индикаторы шкалы 8, а зап- рещаюш й потенциал с нулевого выхо713

да дешифратора 6 поступает на стро- бирующий вход дешифратора 5, блокируя его выходы и отключая тем самым индикаторы шкалы 7,

На временных диаграммах (см„фиг,2 рассматриваются разные значения на- -чального кода, записываемого в счетчики 2, 3 (значения кода указаны цифрами над соответствующими импуль- сами)о Ввиду того, что запись начального кода в счетчик 3 происходит потенциально и практически значение кода устанавливается сразу по поступлении импульса, т.е. по его началу, то время нахождения счетчика 3 в каждом состоянии будет одинаково и равно периоду следования тактовых импульсов генератора 16.

Формула изобретения

Измерительный прибор с аналоговым отсчетом, содержащий аналого-цифровой преобразователь, первый и вто- рой счетчики импульсов, первый, второй и третий дешифраторы, первую и вторую линейную шкалу с индикаторами распределитель импульсов, генератор импульсов, первый, второй и третий элементы И и элемент НЕ, причем первая группа выходов первого счетчика импульсов соединена с адресными входами первого дешифратора, выходы которого соединены с первой группой входов первой линейной шкалы с индикаторами, вторая группа выходов первого счетчика импульсов соединена с адресными входами второго дешифратора, вйходы которого соединены с вто- рой группой входов первой линейной шкалы с индикаторами, первый вход первого элемента И соединен с входом элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом второго элемен- та И, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика импульсов, выходы второго счетчика импульсов соединены с адресными входами третьего дешифратора, выходы

которого, начиная с первого, соединены с входами второй линейной шкалы с индикаторами, первый выход расп

5

0

5 о Q

5

0

35 8

ределителя импульсов соединен с вторым входом второго элемента И и с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с вычитающим входом первого счетчика импульсов, выход генератора импульсов соединен с первым входом распределителя импульсов, второй вход которого соединен с управляющим выходом аналого- цифрового преобразователя, второй выход распределителя импульсов соединен с управляюпщм входом первого счетчика импульсов и входом установки в О второго счетчика импульсов, отличающий ся тем, что, с целью повьшгения точности измерения, в него дополнительно введены третий счетчик импульсов, первый и второй элементы ИЛИ и блок контроля наличия импульсов, причем группа выходов аналого-цифрового преобразователя соединена с установочными входами третьего счетчика импульсов, выходы которого соединены с установочными входами первого счетчика импульсов, дополнительный выход аналого- цифрового преобразователя соединен с первым входом третьего элемента И, выход которого соединен со счетным входом третьего счетчика импульсов, управляющий вход которого соединен с третьим выходом распределителя импуль- сов, четвертый выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И, нулевой выход первого дешифратора соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, остальные входы которого соединены с второй группой выходов первого счетчика импульсов, первый вход второго элемента ИЛИ соединен с управляющим входом первого счетчика импульсов, второй вход соединен с вычитающим входом первого счетчика импульсов, третий вход соединен со счетным входом второго счетчика импульсов, выход второго элемента ИЛИ соединен с входом блока контроля наличия импульсов, выход которого соединен со стробирукяцим входом третьего дешифратора, а выход первого элемента ИЛИ соединен с входом элемента НЕ.

Изобретение позволяет повысить точность измерения прибора с аналоговым отсчетом. Измерительный прибор содержит аналого-цифровой преобразователь 1, счетчики 2 и 3 импульсов, дешифраторы 4„„о6, линейные шкалы 7 и 8 с индикаторами, элементы И 9 и 10, элемент НЕ 14, генератор 16 импульсов и распределитель 17 импульсов. Введение элементов ИЛИ 12 и 13, счетчика 15 импульсов, блока 18 контроля наличия импульсов и образование новых функциональных связей обеспечивают коррекцию промежуточного результата измерений. 2 ил. (Л со со ел фаг.1