Устройство для измерения параметров периодических импульсных сигналов Советский патент 1988 года по МПК G01R29/02 

Од ел

со

мума, вьшолненный, например, по комбинированной схеме на базе одновиб- ратора 8, пикового детектора 9 и аналого-цифрового преобразователя 10, Устройство имеет расширенные функциональные возможности, заключающиеся в определении амплитудно-временных координат другой характерной точки импульса. 2 ил.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при измерении амплитудно-временных параметров импульсных сигналов выпуклой четырехугольной формы длительностью десятки микросекунд - сотни миллисекунд. Устройство для измерения параметров периодических им- пульсных сигналов содержит цифроана- логовый преобразователь 4, аналоговый сумматор 3, пороговый элемент 2, однокристальную микроэвм 5, контрол- ;лер 6прерываний,кнопку 1 СБРОС, аналого-цифровой определитель 7 экстресл с

1

Изобретение относится к импульсной технике, а именно к измерению амплитудно-временных параметров (амплитуда, спад вершины, длительность фронта, импульса и среза) импульс- нЬк сигналов вьтуклой четырехугольной формы длительностью десятки мик- росек57нд - сотни миллисекунд.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей, заключающихся в определении амплитудно-временных координат другой характерной точки импульса, что позволит при- использойании в автоматизирован- ых системах контроля электротехни- еских изделий, иметь более полную |картину о состоянии объекта контроля h работоспособности его в условиях Эксплуатации.

; На фиг.1 представлена электричес- |кая структурная схема предлагаемого 1устройства;на фиг.2 - временные ди- iarpaMMbi работы устройства.

Устройство содержит кнопку 1 СБРОС Пороговый элемент 2, аналоговый сум- Йатор 3, цифроаналоговый преобразователь 4 (ЦАП), однокристальную мик- {)оЭВМ 5, контроллер 6 прерываний, и аналого-цифровой определитель 7 экстремума, вьшолненный, например, по Комбинированной схеме на базе одно- Вибратора 8, пикового детектора 9 и йналого-цифрового преобразователя (АЦП) 10, причем вход устройства соединен с первым входом аналогового Сумматора, к второму входу которого Подключен выход цифроаналогового преобразователя, выход сумматора связан С входом порогового элемента и анало входом аналого-цифрового определителя экстремума, первый вход кон Троллера прерываний соединен с выходом порогового эл емента, второй вход контроллера прерьшаний - с выходом аналого-цифрового определителя экстремума, выход контроллера прерываний связан с входом Прерьгоание однокристальной микроэвм, шины Данные, Адрес, Запись и Чтение 5 однокристальной микроЭВМ подключены к соответствующем шинам цифроаналогового преобразователя, аналого-цифрового определителя экстремума и кон- трогшера прерываний, первый вьшод

0 кнопки Сброс соединен с шиной питаний, а второй - с входами Сброс цифроаналогового преобразователя, аналого-цифрового определителя экстремума, однокристальной микроЭВМ

5 и контроллера прерьшаний.

Устройство работает следующим образом.

Цроцесс измерения амплитудно-временных координат характерных точек

0 импульса (А и В) рассмотрим на примере импульса положительной полярности с экстремумом, расположенным в первой (по оси времени) из характерных точек А и В (точка А).

Процесс измерения состоит из двух тактов, в течение каждого из которых анализируется один импульс импульсной последовательности.

Для запуска программы работы устройства, записанной в постоянном запоминающем устройстве микроэвм 5, дператор должен нажать (без фиксации) КНОПКУ Сброс. Под действием импульса напряжения U все цифровые

5 узлы устройства сбрасываются в исходное состояние, после чего ЭВМ 5 начинает выборку команд рабочей программы из собственного ПЗУ, начиная с нулевого адреса. При этом происхо0 дит исходная инициализация всех программируемых узлов устройства: в ЦАП вьщается код смещения N, обеспечивающий на его выходе (точка В) нулевой смещающий сигнал; контроллер 6

5 подготавливается к приему сигналов

0

прерьтаний, АЦП 10 подготавливается к началу преобразования.

Устройство переходит в режим ожидания первого импульса импульсной последовательности. При превьппении входным сигналом уровня срабатьша- ния порогового элемента (U) последний вьщает на вход контроллера 6 синал прерьшания, который после обработки поступает на вход Прерьтание микроэвм 5. Микроэвм 5, приняв этот сигнал прерьюания, включает таймер, встроенньй в микроэвм,который начинает измерение временного интервала Одновременно фронт сигнала с выхода элемента 2 запускает одновибратор 8 который вырабатывает короткий импуль сброса детектора 9, подготавливая последний к определению экстремального значения входного сигнала.

В момент (ty,) достиже ния входным сигналом экстремального значения аналого-цифровой определитель 7 экстремума вьщает сигнал прерывания. Микроэвм, получив этот запрос прерывания, выдает через локальную магистраль команду запуска АЦП 10 в код экстремального значения сигнала (N,;,). После этого микроЭВМ считывает из таймера текущее значение временного интервала, равное Тф (длительность фронта). Значения N,.H Т I заносятся в оперативное запоминаю- щее устройство (ОЗУ) микроЭВМ для последующей обработки.

После этого микроЭВМ переходит в режим непрерывного опроса контроллера 6 прерываний. В момент обратного перехода входным сигналом порогового уровня (Uj) сигнал на входе контроллера переходит из единичного состояния в нулевое. Приняв этот переход, микроэвм останавливает счет времени

а значение длительности LH, зафиксированное в этот момент в таймере, МП переписьгоает в ОЗУ.

В паузе между первым и вторым импульсами микроэвм осуществляет следующие расчеты, необходимые для управления цифроаналоговым преобразователем при обработке второго импульса

. dN N,, - Гф

где d N - элементарное приращение

входного кода ЦАП во втором такте;

в таймере, импульса Ти

Т„р - время преобразования ЦДЛ. После этого микроЭВМ выдает в ЦАП

код.Н N, что приводит к появлению иа выходе ЦАП напряжения равного по абсолютной величине и,д, но противоположного по знаку. В паузе мезвду первым и вторым импульсами входной последовательности ЭВМ переинициали- зирует контроллер 6 на работу в такте 2, после чего устройство переходит в режим ожидания.

При поступлении второго импульса и превьшении сигналом на входе элемента 2 уровня и„ элемент 2 выдает на вход контроллера 6 сигнал прерьшания, который поступает затем на вход микро- ЭВМ, которая, приняв этот сигнал прерывания, включает таймер, который начинает измерение временного интервала. Одновременно одновибратор 8 формирует импульс сброса предьдущего состояния пикового детектора 9. После включения таймера микроЭВМ через шины локальной магистрали в промежутке времени от t до точки С выдает в ЦАП один за другим последовательно нарастающие (на dN) коды через интервалы времени, равные . Управляемый этой последовательностью кодов ЦАП формирует на входе сумматора 3 ступенчато нарастающий по линейному закону сигнал, изменяющийся от экстремального значения до нуля, причем величина ступени по оси времени равна ТПР , а по оси амплитуд - 4U N, где ли - значение выходного сигнала ЦАП, соответствующее весу его младшего разряда.

5

0

5

В результате совместного действия на входе сумматора 3 входного сигнала и сигнала ЦАП сигнал на выходе сумматора 3 имеет вид, представленный диаграммой (фиг.2). Дальнейшая работа устройства происходит также, как И-в первом такте, с той лишь разницей, что в данном случае микроЭВМ считывает с записью в ОЗУ значения кодов экстремума амплитуды N и времени Т. (длительности вершины). ПосD

ле этого микроэвм производит вычисление оставшихся неизвестных параметров импульса

NR N.,« + NCB: ,

Т

Эй Тп К

N

Тф- NS

6

эя

где

цифровой код мгновенного значения импульса в точке В цифровой код смещения, поступающий на вход ЦА11 в MQ- мент времени спад вершины импульса.

Результаты измерения параметров ; импульсной последовательности могут j быть выданы из ОЗУ микроэвм во внеш- нее устройству, подключаемое к рас- смотренной локальной магистрали, либ I к порту ввода/вывода ЭВМ (на фиг.1 I не показано).

I При анализе импульса с экстремаль j ной точкой, находящейся во второй I (по оси вр(гмени) характерной точке, I работа устройства во втором такте аналогична описанной, с той лишь разницей, что форма выходного сигнала ЦАП имеет не линейно нарастающий, а I линейно убывающий вид. I Технический эффект предлагаемого устройства заключается в распшрении функциональных возможностей устрой- Iства для определения амплитудио-вре- ;менных параметров характерной точки Iимпульса - точки экстремума за счет придания ему качественно нового свойства - способности определять ампли- тудно-временные параметры второй характерной точки периодического импульсного сигнала, имеющего форму выпуклого .четырехугольника, что позво- ляет иметь полную информацию о кодт- |ролируемом процессе или устройстве.

|Формула изобретения I Устройство для измерения парамет- ров пер иодических импульсных сигна-

лов, содержащее аналого-цифровой определитель экстремума, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, заключающихся в определении амплитудно-временных координат другой характерной точки импульса, оно снабжено цифроаналоговым преобразователем, аналоговым сумматором, пороговым элементом, однокристальной микроэвм, контроллером прерываний и кнопкой Сброс, причем вход устройства соединен с первым входом аналогового сумматора, к второму входу которого подключен выход цифроаналогового преобразователя, выход сумматора соединен с входом порогового элемента и аналоговым входом аналого-цифрового определителя экстремума, первый вход контроллера прерываний соединен с выходом порогового элемента, второй вход контроллера прерываний - с выходом аналого-цифрового определителя экстремума, выход контроллера прерываний соединен с входом Прерывание однокристальной микроЭВМ, шины локальной магистрали Данные, Адрес Запись и Чтение однокристальной микроэвм подключены к соответствующим иинам цифроаналогового преобразователя, аналого-цифрового определителя экстремума и контроллера прерываний, первый вывод кнопки Сброс соединен с шиной питания, а второй - с входами Сброс цифроаналогового преобразователя, аналого-цифрового . определителя экстремума, однокристальной микроэвм и контроллера прерываний.

В

Tip

TB

Фие.2