Шкальный индикатор напряжения Советский патент 1989 года по МПК G01R13/00 G01R19/00 

Изобретение относится к плектро- ивмерительной технике.

Цель изобретения - повышение информативности устройства за счет Обеспечения индикации изменяющихся контрслируемых сигналов в виде длины светящегося столбца, а неизменяющихся - в виде положения светящейся метки.

На фиг, 1 представлена функциональная схема шкального индикатора напряжения; на фиг, 2 и 3 - функциональные схемы сдвигающего блока и аналогового мультиплексора.

Индикатор содержит блок 1 управления, состоящий из разрядов 1,1, ,1.2,,,,,Цп-0 .1, каждый из которых вьтолнен на первом 2 и втором 3 резисторах,первом фотоприемнике 4, кроме первого и последнего разряда 1,п, втором фотоприемнике 5, кроме последнего разряда 1,п, и регенеративном оптроне. Индикатор содержит также первый генератор 6 импульсов, аналоговый ключ 7, опто- электррнный ключ 8, В каждом регенеративном оптроне первый источник

9света включен между первой шиной

10питания и коллектором первого транзистора 1 1 , эмиттер которого подключен к общей шине, база - к первому вьшоду третьего фотоприемника 12, источник 9 оптически связан с фотоприемником I 2 своего разряда и с фотоприемником 5 предыдущего разряда, В каждом разряде блока 1 первые вьтоды резисторов 2 и 3 подключены к базе транзистора I 1 , второй вьшод резистора 3 подключен

к общей шине, второй вывод резистора 2 - к выходу аналогового ключа 7, Индикатор также содержит первый 13, и второй 13,2 дифференциаторы, первы 14 и второй 15 элементы И-НЕ, первый элемент НЕ 16,, в каждом разряде 1.1, 1 ,2,, , , ,Un-0, In первый диод 1 7 кроме двух последних разрядов, втор источник 18 света, кроме двух последних разрядов, второй диод 19, кроме последнего разряда, третий резистор 20, кроме двух последних разрядов, вторые элементы НЕ 21, сдвигающий блок 22, аналоговый мультиплексор 23, второй генератор 24 импульсов, матрицу 25 светодиодов в качестве оптоэлвктронной шкалы. Первый вьшод фотоприемника 5 первого разряда 1,1 подключен к баче транзистора И, а

второй вынод - к шине 26 глшеиия ди(1Д 9, Клтэды диодов 17 нсех разрядов, кроне первог.о и цоследног о, подключены к кс: ллекторам транзисторов II , а аноды подключены меж, ду первыми выводами резисторов 20 и источников 18, оптически связанных с фотоприемникани4 последующихразря0 дов, кроме последнего. Вторые выводы источников I8 и резисторюв 20 соответственно под :лкнены к общей шине и шине 10 питания. Базы транзисторов 11 всех разрядов, кроме перого и по5 следнего, через фотоприемники 4 и 5 и диоды 19 подключены к шине 26 гашения. Вторые выводы всех фотопри- емни сов 12 подключены к выходу элемента И-НЕ 14, первый вход которого

0 подключен к выходу генератора 6, а второй вход - к выходу элемента И-НЕ 15 и управляющему входу ключа 7, Первый вход элемента И-НЕ I5 подключен к Вьпсоду дифференциатора 13,2,

5 а второй вход - к выходу элемента НЕ 16, вход которого подключен к выходу дифференциатора 13,1, управляющий вход которого подключен к шине 10 питания. Выход элемента И-НЕ 15

0 подключен к входу ключа 8, входы которого подключены к шинам 10 и 27 питания, а выход - к шине 26 гашения. Входы дифференциаторов 13,1 и 13,2 объединены и подключены к входу ключа 7 и к выходу мультиппексоря 23, который содержит п аналоговых входов и п адресных входов, подключенных к п первым выходам сдвигающего блока 22 соответствующих разрядов,

0 Выход генератора 24 подключен к информационному входу блока 22 с входом установки в исходное положение, Коллекторы транзисторов I 1 всех разрядов через элементы НЕ 21 соединены

5 с входами матрицы 25, вторые входы которой соединены с вторыми выходами блока 22,

Сдвигающий блок 22 (фиг, 2) содержит транзисторы 28, источники

Q 29 и 30 света, фотоприемники 31-33, резисторы 34-38, конденсатор 39, элемент НЕ 40, счетный триггер 41. В каждом разряде 42,1, 42 , 2 , , , , ,42-,п блока 22 база транзистора 28 подклю5 чена к первым выводам фотоприемников 3 и 32 и резистора 36, первый вьшод источника 29 и катод диода 43 подключены к коллектору транзистора 28, соединенному с вторым выходом разряда.

5

Эмилчф I priH Uir i ( 11,1 Я и iriDpiiij вынод резистор; J6 1|(,1 к общей шине, Bfopnif выи1- л ш-точник;) 24 подключен к iieppfiMV выколу ретис. тп- ра 37, вторые вынпды резисторов 37 и 38 подключены к шине 10 питания, вторые вьгооды фотопрнемникон 31 и 32 четных разрядов 42.2, 42.4...., подключены к инверсному пыхс)ду триггера 41, а нечетных разрядов 42.1, 42.3,... - к прямому выходу триггер 41. Источник 29 оптически связан с фотоприемником 32 своего разряда и с фотоприемником 31 последующего разряда, а источник 29 света последнего разряда 42.п оптичгски связан с фотоприемником 31 первого разряда 42.1 . В первом разряде 42.1 параллельно фотоприемнику 31 подключен фотоприемних 33, инверсный выход триггера 41 подключен к его D-входу Первые выводы резистора 34 и конденсатора 39 объединены и подключены к входу элемента НЕ 40, а вторые выводы подкпючены к шине I О питания и общей шине соответственно. Выход элемента НЕ 40 подключен к S-входу триггера 41 и к второму вьшоду источника 30 света, который опт -1чески связан с фотоприемником 33 первого разряда 42.1, первый вывод источника 30 подключен к второму вьшоду резистора 35, первый вьгоод KoToDoro подключен к общей шине. Аноды диодов 43 соединены с первыми выходами блока 22 и через резисторы 38 с шиной 10 питания.

Аналоговый мультиплексор 23 (фиг. 3) содержит транзистор 44, источники 45 света , фотоприемники 46, резисторы 47 и 48, диоды 49, причем к анодам диодов 49 подключены соответствующие аналоговые входы мультиплексора 23, а к катодам - первые вьшоды фотоприемников 46, вторые выводы которых объедине}1ы и подключены к первому выводу резистора 47. Первые вьтоды источников 45 псдклю- чены к соответствующим адресным вхо- даи мульт1тлексора 23, а вторые выводы - к шине IО питания. Фотоприемники 46 оптически связаны с соответствующими источниками 45, второй вывод резистора 47 подключен к базе транзистора 44, коллектор которого подключен к шине 10, первый вывод резистора 48 подключен к эмиттеру транзистора 44 и к вь ходу мульти

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

. 56

п icKcopn 23,inopoi ; яылод резистора

8 подключенк .чОщей тине.

Индиклтстрр.чботает С1тедун1щим , 13ГМ .

шины 10 и 27 подлется положительное п отрицательное нтпряжение питания. В первый момент при включении питания входе элемента НК 40 присутствует низкий уровень. Соответствующий логическому нулю, на выходе - появляется высокий уровень, соответствующий логической ед11нице. Через источник 30 света в резистор 35 течет ток, который воз- буядает источник 30. Так как на S- входе триггера 41 ВЫСОКИР уровень, на его прямом выходе также высокий уровень. Сопротивление фотоприемни1:а 33 падает и через него течет ток, который сткрывает транзистор 28 первого разряда 42.1 .Через источник 29 света первого разряда течет ток, кото- р.1Й возбуждает ег о, на фотоприемник 32 первого разряда поступает оптический сигнал, в результате чего в базу транзистора 28 течет дополнительный ток, который еще больше открывает транзистор 28. Таким образом, на выходе первог-о разряда 42.1 присутствует низкий потенциал, фотоприемник 31 второго разряда 42.2 готов к отпиранию, но, так как на инверсном выходе fpnrrepa 41 присутствует низкий уровень, ток через него не течет.

С приходом счетного импульса генератор 24 на счетный вход сдвигающего блока 22, на прямом выходе триггера 41 появляется низкий уровень, на инверсном - высокий уровень. Поскольку фстоприемник 31 второго разряда 42,2 готов к отг 11ранию, через него течет ток в базу транзистора 28 второго разряда и открь. вает его, через источник 29 света течет ток, на фотоприемнике 32 второго разряда присутствует оптический сигнал, через фотоприемник 32 дополнительный ток течет в базу транзистора 28, который еще больше открывается, на выходе второго разряда 42.2 присутствует низкий уровень. Так как на вторых вьшодах фотоприемников 31 и 32 первого разряда 42.1 блока 22 присутствует низкий уровень, то в базу транзистора 28 этого разряда ток не течет, что приводит к его запиранию, на выходе первого разряда 42.1 появляется

высокий уровень. С приходом следующего импульса на счетный вход триггера А1 возбуддается третий разряд 42.3 и т.д. Так как фотоприемник 31 первого разряда 42.1 оптически связан с источником 29 света последнего разряда 42.п, тс процесс продолжается по кольцу, т.е.

низкие уронии.. Так как на первый вход элемента И-ИЕ 15 поступает низкий уровень, то на его выходе

1

появляется высокий уровень.

Во втором случае, когда напряжение уменьшается (11 ) , это приводит к запиранию дифференциатора 13.2 и еще большему запиран}по диф- сдвигающий блок 22 работает в кольце- Q ференциатора 13.1, вследствие чего вом режиме. С выходов блока 22 сигна- на их выходах присутствуют ЕЫСО- лы поступают на адресные входы ана- кие уровни. На вькоде элемента НЕ логового мультиплексора 23. В пер- 16 появляется низкий уровень, а

вый момент, когда на выходе первого разряда 42.1 присутствует низкий уровень, соответствующий логическому нулю, а на всех других выходах 42.2,...,42,п - высокие уровни, соответствующие логическим единицам, через источник 45 света первого адресного входа мультиплексора 23 течет ток, который возбуждает его, на фотоприемнике 46 присутствует оптический сигнал, черед диод 49, фотоприемник 46, резистор 47 в базу транзистора 44 течет ток, открывающий транзистор 44. Так как последний включен по схеме эмиттерно- го повторителя, то на выходе аналогового мультиплексора 23 появляется потенциал, соответствующий потенциалу на первом аналоговом входе мультиплексора 23. С появлением низкого уровня на втором адресном входе мультиплексора 23 на его выходе появляется потенциал, соответствующий потенциалу на его втором аналоговом входе и т.д. Таким образом, на выходе мультиплексора 23 появляют ся по очереди все потенциалы, которые присутствуют на его аналоговых входах. Аналоговый сигнал с выхода мультиплексора 23 поступает на вход дифференциаторов 13.1, 13.2. Здесь

низкие уронии.. Так как на первый вход элемента И-ИЕ 15 поступает низкий уровень, то на его выходе

1

появляется высокий уровень.

на выходе элемента И-НЕ 15 - высокий уровень.

Рассмотрим работу дифференциаторов в третьем случае, когда Un Ппм- Диф(1)еренциатор 13.1 открыт, дифференциатор 13.2 закрыт, на выходе дифференциатора 13.1 присутствует низкий уровень, на выходе дифференциатора 13.2 - высокий уровень, на выходе элемента НЕ 16 появляется высокий уровень, на выходе элемента И-НЕ 15 - низкий уровень .

Таким образом, в первом и втором случаях на выходе элемента И-НЕ 15 присутствует высокий уровень, поступающий на вход оптоэлектронного

ключа 8, на выход которого коммутируется тот же уровень. На управляющий вход аналогового ключа 7 поступает высокий уровень, аналоговый ключ 7 срабатывает, с его выхода снимается входное напряжение Ue« U, которое подается на вторые выводы резисторов 2 и те разряды, у которых порог срабатывания Upop , переходят в возбужденное состояние. В результате входное напряжение представляется в В1аде светящегося столбика (на шине 26 гащения присутствует высокий уровень),

В третьем случае, когда Un n-i,

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобретения - повышение информативности устройства. Устройство содержит блок 1 управления, состоящий из оптически связанных разрядов 1.1, 1.2,..., 1. п, оптоэлектронную шкалу 25, аналоговый ключ 7, генератор 6 импульсов. Введение аналогового мультиплексора 23, дифференциаторов 13.1 и 13.2, сдвигающего блока 22, генератора 24 импульсов, оптоэлектронного ключа 8, элементов И-НЕ 14 и 15, элементов НЕ 16 и 21, выполнение шкалы 25 в виде матрицы светодиодов, выполнение блока 1 с новыми электрическими и оптическими связями обеспечивают отображение изменяющихся контролируемых сигналов в виде длины светящегося столбца, а неизменяющихся в виде положения светящейся метки. 3 ил.

возможны три ситуации, когда , 45 выходе элемента И-НЕ 15 присутUn и„., , Un и.,, где Un, U., - значения аналогового сигнала в данный и предществующий моменты времени.

Рассмотрим работу дифференциаторов для первого случая, когда .,

Входное напряжение поступает на входы дифференциаторов 13.1 и 13.2, Так как напряжение возрастает, то это приводит к отпиранию дифференциатора 13.1 и еще большему отпиранию дифференциатора 13.2, что определяется их порогом срабатывания, на выходах дифференциатора появляются

50

55

ствует низкий уровень, поступающий на вход оптоэлектронного ключа 8, на выходе которого коммутируется высокий уровень отрицатель ного потенциала. На выходе первого элемента И-НЕ 14 появляется высокий уровень, так как на его вто ром входе присутствует низкий уро вень, а так как на управляющем входе аналогового ключа 7 сигнал отсутствует, то на его выходе присутствует нулевой уровень напряжения. В связи с тем, что на шине 26 гашения присутствует высокий уро

выходе элемента И-НЕ 15 присут

ствует низкий уровень, поступающий на вход оптоэлектронного ключа 8, на выходе которого коммутируется высокий уровень отрицательного потенциала. На выходе первого элемента И-НЕ 14 появляется высокий уровень, так как на его втором входе присутствует низкий уровень, а так как на управляющем входе аналогового ключа 7 сигнал отсутствует, то на его выходе присутствует нулевой уровень напряжения. В связи с тем, что на шине 26 гашения присутствует высокий уровень отрицател1 иого н;и1 ряжения, на- чинлстся обнуление псех позбужлен- ных разрядов ( через фотоприемн1гки и 5 и диоды 19), кроме последнего В результате входное напряжение отображается в виде светящейся точки, позиция которой соответгтлует величине светящегося столбика. Следовательно, отображение изменяющегося напряжения производится в виде светящегося столбика, а неизменяющегося - п виде светящейся точки.

С выходов разрядов 1,1, 1.2,..., 1.п информация поступает на входы элементов НЕ 21, на выходах которых имеется высокий уровень, если соответствующий разряд возбужден. Частота импульсов с генератора 6 в два-три раза больще, чем с генарато ра 2А. При этом каждому разряду аналогового мульгиплексоря 23 соответ- ствупт определенное количество возбужденных светодиодов матрицы 25. При этом, если величина входного напряжения изменяется, то она отображается п виде совокупности возбужденных столбцов, соответствующих возбужденным разряда, а если - IB виде одной метки (точки), сост- ретствующей старшему, возбужденному разряду, Ч -о повышает информаткш- ность индикатора.

Формула изобретени

Шкальный индикатор напряжения, содержз ций сптоэлектронную ркалу, блок управления, состоящий из п Л1тически связанных разрядов, первый вход которого соединен с выходом аналогового ключа, второй вход с общей шиной, первый генератор импульсов, отлич ающий- с я тем, что, с целью повьщ1ения информативности, в него внедены аналоговый мультиплексор, два дифференциатора, сдвигающий блок, второй генератор импульсов, оптоэле- ктронный ключ, два элемента И-НЕ, первый элемент НЕ и вторые элементы НЕ, оптоэлектронная щкала выполнена На матрице светодиодов, а каждый иэ разрядов блока управления, кроме первого, предпоследнего и последнего, вьтолнен на первом и втором источниках света, первом, втором и третьем фотоприемниках, транзисторе, первом и втором диодах, первом, втором и третьем резисторах, первым разряд выполнен на первом и втором источниках света, первом и втором фотоприемниках, транзисторе, первом и втором диодах, первом, втором и третьем резисторах, последний и предпоследний разряды выполнены на первом источнике света, третьем фотоприемнике, транзисторе, Q первом и втором резисторах, предпоследний разряд снабжен также первым и вторым фотоприемниками и вторым диодом, база транзистора каждого разряда подключена к первому вхо- 5 ДУ блока управления через первый

резистор, к второму входу блока управления через второй резистор, к третьему входу блока управления и выходу первого элемента И-НЕ через 0 трет ий фотоприемник, коллектор транзистора каждого разряда подключен к четвертому входу блока управления и первой шине питания через первый источник света, а к соответствующему 5 выходу блока управления непосредст- венчо, эмиттер транзистора каждого разряда подклкнен к второму входу блока управления, коллектор транзистора каждого разряда, кроме пред- 0 последнего и последнего, подключен к объединенным первым вьгоодам второго источника света и третьего резистора через первый диод, вторые выводы которых соединены соответст- 5 венно с вторым и четвертым входами блока управления, база транзистора первого разряда подключена к пятому входу блока управления, шине гашения и выходу оптоэлектронного ключа 0 через последовательно соединенные второй источник света и второй диод, база транзистора каждого разряда, кроме первого и последнего, подключена к пятому входу блока уп- 5 равления через последовательно соединенные первый и второй фотоприемники и второй диод, первый источник света каждого разряда оптически связан с третьим фотоприемником этого Q же разряда и вторым фотоприемником предыдущего разряда, первый фотоприемник каждого разряда оптически связан с вторым источником света предыдущего разряда, п аналоговых вхо- 5 дов аналогового му льтиплексора под- ключ еных входам устройства, п адресных входов - к п перв ым выходам сдвигающего блока, а выход соединен с входами аналогового ключа и двух

дифференциаторов, первый вход второго элемента И-НЕ подключен к выходу первого дифференциатора через первый элемент НЕ, второй вход - к выходу второго дифференциатора, а выход - к управляющим входам аналогового и оптоэлектронного ключей и второму входу первого элемента И-НЕ первый вход которого соединен с выходом первого генератора импульРедактор И. Горная

(PU/.3

Составитель С. Рыбин Техред А.Кравчук

сов, периый и тторой входы опточле- ктроимого ключа соединены с тшрвой и второй шиной питания соответс-вен- но, первые входы матрицы свс-тодиодов подключены к выходам вторых элементов НЕ, вторые входы - к вторьп выходам сдвиглюшего блока, информационный вход которого соединен с выходом второго генератора импульсов .

Г

КорректорИ. Горная