Электроизмерительный прибор Советский патент 1988 года по МПК G01R19/165 

со

(Х

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к элекроиз- мерительным показывающим и регулирующим приборам, содержащим дискретно- аналоговый оптоэлектронный отсчетный блок.

Цель изобретения - повышение точности измерения за счет компенсации нелинейности объектов измерения.

На фиг. 1 изображена функциональная схема прибора; на фиг. 2 - временная диаграмма.

Электроизмерительный прибор с трехпо- зиционным регулированием содержит газоразрядную индикаторную панель 1, программируемый запоминающий блок (ППЗУ) 2, формирователь 3 анодного напряжения, регулируемые источники 4 и 5 опорного напряжения, компараторы 6-8, переключатели (ключи) 9-12, генератор 13 импульсов, первый и второй счетчики 14 и 15, генератор 16 ступенчатого напряжения, первый и второй элементы И 17 и 18, первый и второй элементы ИЛИ 19 и 20, D-триг- гер 21, первый и второй резисторы 22 и 23, третий элемент И 24. При этом выходы первого и второго регулируемых источников 4 и 5 опорного напряжения соединены соответственно с первыми входами первого и второго компараторов 6 и 7 и с входами первого и второго переключателей 9 и 10, вторые входы первого и второго компараторов 6 и 7 соединены с входной щиной прибора и с входом третьего переключателя 11. Выходы первого, второго и третьего переключателей 9-11 соединены с инвертирующим входом третьего компаратора 8, неинвертирующий вход которого подключен к выходу генератора 16 ступенчатого напряжения.

Выходы компараторов 6 и 7 соединены соответственно с первыми входами первых элементов И 17 и ИЛИ 19. Выход первого элемента И 17 соединен с первым входом второго элемента ИЛИ 20. Выход первого элемента ИЛИ 9 соединен с первым входом второго элемента И 18, второй вход которого подключен к выходу D-триггера 21. Выход второго элемента И соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ 20, выход которого соединен с входом формирователя 3 анодного напряжения.

Выход генератора 13 импульсов соединен с входом первого счетчика 14 и с первым входом третьего элемента И 24. Выходы счетчика 14 подключены к адресным входам ППЗУ 2, первая группа выходов которого соединена с катодами газоразрядной панели 1, анод которой подключен к выходу формирователя 3 анодного напряжения.

Старщий разряд счетчика 14 подключен к входу «Сброс ППЗУ 2 и к входу второго счетчика 15. Третий переключатель 11 имеет механическую связь с четвертым переключателем 12, выход которого подключен к шине питания (Ел) прибора, а первый вход - к второму входу первого элемента И 17 и через первый резистор 22 - к общей шине прибора. Второй вход четвертого переключателя 12 подключен к второму входу .первого элемента ИЛИ 19 и через второй резистор 23 - к общей щине прибора. Старший разряд счетчика 15 соединен с третьими

0 входами первых элементов И 17 и ИЛИ 19. Выход третьего элемента И 24 подключен к тактовому входу генератора 16, а второй вход элемента И 24 соединен с вторым входом ППЗУ 2, первый выход кос торого соединен с входом «Сброс генератора 16 и с четвертым входом э.темента ИЛИ 20, третий вход которого соединен с младшим разрядом счетчика 15. Тактовый вход D-триггера 21 соединен с одним из информационных выходов счетчи0 ка 14.

Прибор работает, следующим образом. Для возбуждения газоразрядной индикаторной панели 1, которая содержит определенное количество катодов (более 100), необходимо первоначально подать импульс на катод сброса, после чего подать последовательности импульсов на группы като дов панели 1 (2 а, б, в, г).

Непрерывная последовательность тактоQ вых импульсов (фиг. 2е), которую формирует генератор 13, проходя через счетчик 14, преобразуется в двоичный код, который пос- гупает на адресные входы ППЗУ 2. В ППЗУ двоичный код преобразуется в импульсы, управляющие катодами панели 1, при этом

5 на выходе 25 формируется импульс (фиг. 2а), управляющий катодом сброса, а на выходах 26-28 формируются пачки импульсов (фиг. 2 б, в, г), управляющие катода.ми первой, второй и третьей групп соответственно.

0 Одновременно ППЗУ 2 формирует на выходе 29 импульсы, которые, поступая на вход элемента И 24, запрещают прохождение через него тактовых импульсов генератора 13. Те тактовые импульсы, которые

5 проходят через элемент И 24 (фиг. 2ж), поступают на тактовый вход генератора 16 и формируют ступенчатое напряжение, при этом каждому тактовому импульсу, поступающему на вход генератора 16, соответствует одна ступенька на его выходе

0 (фиг. 2и). Режим работы ППЗУ выбирается таким образом, чтобы в течение действия определенного импульса на выходах 25-28 импульс на выходе 29 запрещал прохождение через элемент И 24 некоторого определенного количества тактовых им5 пульсов (или пропускались все тактовые импульсы). Таким образом, может быть сформирована практически любая нелинейная передаточная характеристика прибора.

Компаратор 8 сравнивает измеряемое напряжение со ступенчатым и срабатывает в момент их равенства. Поскольку это срабатывание может произойти в момент, когда соответствующий импульс на выходах 25-28 еще не окончился, то для исключения неоднозначности отсчета (которая возникает из-за нечеткого свечения соответствующего катода) на тактовый вход триггера 21 подаются с одного из разрядных выходов счетчика 14 импульсы (фиг. 2д), передний фронт которых синхронизирован с импульсами на выходах 25-28. В результате срабатывание триггера 21 и, следовательно, гашение анода всегда происходят синхронно с импульсами на выходах 25-28. Как только разряд переместится вдоль всего индикаторного столбца, на выходе 30 ППЗУ 2 формируется импульс (фиг. 2к), который возвращает генератор 16 в исходное состояние (фиг. 2и) и, кроме этого, через элемент ИЛИ 20 и формирователь 3 выключает питание панели 1. Кроме этого, с целью увеличения в два раза ресурса панели 1 ее работа происходит через цикл, так как сигнал с выхода младщего разряда счетчика 15 периодически, через цикл,, осуществляет выключение панели 1.

Регулируемые опорные источники 4 и 5 задают некоторые фиксированные уровни напряжения, соответствующие сигналам нижнего и верхнего уровней регулирования (верхний уровень U2 всегда больще нижнего уровня U:). Если измеряемое напряжение Ux находится в пределах установленной зоны регулирования (т. е. )2) то ни один из компараторов 6 и 7 не срабатывает.

Если , то срабатывает компаратор 6 и на его выходе устанавливается «1. Если же , то срабатывает компаратор 7 и на его выходе устанавливается «О. Таким образом, осуществляется функция трехпозиционного регулирования, поскольку всем трем положениям значения U относительно значений Ui и U2 соответствует три различных комбинации состояний выходов компараторов 6 и 7.

Прибор может работать в трех режимах индикации. В первом режиме индицируется значение Ui, что позволяет оператору установить или проверить значение нижнего уровня регулирования. Во втором режиме индицируется значение U2, что позволяет установить или проверить значение верхнего уровня регулирования. В третьем режиме при помощи того же са.мого све- тоизлучающего столбца индицируется значение Ux и осуществляется сигнализация при выходе этого значения за пределы зоны, установленной в первом и втором режимах.

Работа прибора в каждом из режимов.

В первом режиме замкнут ключ 9,

разомкнуты ключи 10 и 11, а ключ 12

замыкает второй вход элемента ИЛИ 19 на

5 щину En питания ввиду того, что замкнут ключ 9; на вход компаратора 8 в качестве измеряемого напряжения поступает Ui. При этом управление формирователем 3 осуществляется только через вход элемента И 18, соединенный с выходом D-триггера

21, так как на выходе элемента И 17 постоянно сохраняется «О (ввиду того, что на один из его входов через резистор 23 подается «О), а на выходе элемента ИЛИ 19 постоянно сохраняется «1 (ввиду того,

5 что на один из входов этого элемента подается «1 от шины Еп питания. Поэтому сигнал гашения, сформированный триггером 21, проходит через элемент И 18, элемент ИЛИ 20, формирователь 3 и выключает питание анода газоразрядной инди0 каторной панели 1. В результате длина светящегося столбца этой нанели соответствует значению Ui.

Во втором режиме замкнут ключ 10, ключи 9 и 11 разомкнуты, а ключ 12 за5 мыкает вход элемента ИЛИ 19 на шину Еп питания. В этом режиме работа устройства осуществляется аналогично первому режиму. Разница заключается в том, что, поскольку замкнут ключ 10, то длина светящегося столбца соответствует значе0 нию Ll2.

В третьем режиме ключи 9 и 10 разомкнуты, ключ 11 замкнут, а ключ 12 замыкает вход элемента И 17 на шину Еп питания. Работа прибора в этом режиме заключается в следующем.

5

. В этом случае на выходе компаратора 6 имеется «О, на выходе компаратора 7 имеется «1. Поэтому так же, как в первом и втором режимах, на выхоQ де элемента И 17 постоянно сохраняется «О, а на выходе элемента ИЛИ 19 постоянно сохраняется «1, в результате чего управление формирователем 3 осуществляется через выход D-триггера 21. При этом, поскольку вход компаратора 8 соединен че5 рез ключ 11 с входом прибора, длина светящегося столбца соответствует значению Ux.

. В этом случае на вы.ходах компараторов 6 и 7 имеются «1. Поэтому так же, как и в примере 1, осущест0 вляется управление от выхода триггера 21. Кроме того, импульсы низкой частоты (2- 10 Гц) с выхода счетчика 15 проходят- через элементы И 17, ИЛИ 20, фор.миро- ватель 3 и периодически выключают питание панели 1, вызывая тем самы.м мерцание светящегося столбца, длина которого соответствует значешпо Ux. Таким образом, осуществляется сшчккчизация, х казываю- щая, что .

. в этом случае на выходах компараторов 6 и 7 имеется «О. С выхода старшего разряда счетчика 15 на вход элемента ИЛИ 19 периодически поступает «О и на выходе элемента ИЛИ 19 также периодически формируется «О. В результате периодически осуществляется запрет на прохождение через элемен И 18 импульсов гашения с выхода триггера 21, что вызывает периодическое выключение питания анода панели 1 только после переноса разряда вдоль всей длины столбца. Поэтому значение Ux индицируется постоянно, а на остальной части столбца возникает мерцание, которое сигнализирует о том,

что .

Формула uзoбpeтe tuя

Электроизмерительный прибор, содержащий газоразрядную индикаторную панель, программируемый запоминающий блок, формирователь анодного напряжения, два регулируемых источника опорного напряжения, три компаратора, четыре переключателя, генератор импульсов, два счетчика, генератор ступенчатого напряжения, пер- I вый и второй элементы И, первый и вто- I рой элементы ИЛИ, D-триггер, первый и I второй резисторы, причем выходы перво- |го и второго регулируемых источников iопорного напряжения соединены соответственно с первыми входами первого и второго компараторов и с входами первого и второго переключателей, вторые входы первого и второго компараторов соединены |с входной шиной прибора и с входом треть- |его переключателя, выходы первого, второго и третьего переключателей соединены с |инвертирующим входом третьего компара- :тора, неинвертирующий вход которого под- |Ключен к выходу генератора ступенчатого |напряжения, выходы первого и второго ком- |параторов подключены к первым входам первых элементов И, ИЛИ соответственно, выход первого элемента И соединен с первым

входом второго элемента ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к выходу триггера, выход второго элемента И соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу формирователя анодного напряжения, выход генератора импульсов соединен с входом первого счетчика, выходы которого подключены к адресным входам программируемого запоминающего блока, первая группа выходов которого соединена с катодами газоразрядной индикаторной панели, анод которой подключен к выходу формирователя анодного напряжения, старший разряд первого счетчика подключен к входу «Сброс программируемого запоминающего блока и к входу второго счетчика, третий переключатель имеет механическую связь с четвертым переключателем, выход которого подключен к шине питания прибора,

а первый вход - к второму входу первого элемента И и через первый резистор - к общей шине прибора, второй вход четвертого переключателя подключен к второму входу первого элемента ИЛИ и через второй резистор - к общей шине прибора, старший разряд второго счетчика соединен с третьими входами первых элементов И и ИЛИ, отличающийся тем, что, с целью повышения точности прибора, в него дoпoлнитev ьнo введен третий элемент И, выход которого подключен к тактовому входу генератора ступенчатого напряжения, а первый и второй входы подключены соответственно к выходу генератора импульсов и к второму выходу программируемого запоминающего блока,

первый выход которого соединен с входом «Сброс генератора ступенчатого напряжения и с четвертым входом второго элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с младшим разрядом второго счетчика, тактовый вход D-триггера соединен с одним

из информационных выходов первого счетчика.

fa

выход 25

Выход I

.

выход 21

0

П

.rL

Изобретение служит для повышения точности измерения прибора. Элекроизмери- тельный прибор с трехпозиционным регулированием содержит газоразрядную индикаторную панель 1, программируемый запо- минаюпдий блок 2, с)Ормирователь 3 анодного напряжения, регулируемые источники 4 и 5 опорного напряжения, компараторы 6-8, переключатели 9-12, генератор 13 импульсов, счетчики 14 и 15, генератор 16 ступенчатого напряжения, элементы И 17 и 18, элементы ИЛИ 19 и 20 и D-триггер 21. Введение элемента И 24 и образование новых функциональных связей обеспечивает компенсацию нелинейности объектов измерения. 2 ил.

.

OJiJnjnjTJiJ JiJ

I I II IN nillllll

/г

вшод JO О

фиг. г