Шкальный индикатор Советский патент 1990 года по МПК G01R13/00 

9 Вход А.

(Л

Изобретение относится к устройствам для образного представления электрических величин. Цель изобретения - уменьшение тока потребления. Цель достигается последовательным соединением элементов оптоэлектронной шкалы 7 с источником питания 6. Кроме того индикатор содержит компаратор 1, цифроаналоговый преобразователь 2, генераторы 3 и 11 тактов, элементы И 4 и 12, реверсивный счетчик 5, блок 8 ключевых элементов, дешифратор 9 и блок 10 резисторов. 1 ил.

О1

ОЭ

о

1C

со

со

Изобретение относится к устройствам для образного представления электрических величин и может быть использовано в составе радиоэлектронной аппаратуры преимущественно с автономным питанием для измерения или индикации изменяющихся электрических величин.

Цель изобретения - уменьшение тока потребления.

На чертеже показана блок-схема шкального индикатора.

Схема содержит компаратор 1 циф- розналоговый преобразователь 2, генератор тактов 3, элемент И 4, реверсивный счетчик 5, источник 6 питания оптоэлектронную шкалу 7, блок 8 ключевых элементов, дешифратор 9, блок 10 резисторов, второй генератор 11 тактов, второй элемент И 120 Причем первый вход компаратора 1 соединен с входом шкального индикатора, второй вход соединен с выходом цифро- аналогового преобразователя 2, выход генератора 3 тактов соединен с первым входом элемента И 4, выход элемента И 4 соединен с входом сложения реверсивного счетчика 5, второй вход элемента И 4 соединен с выходом компаратора 1, выходы разрядов реверсивного счетчика 5 соединены с соответствующими входами цифроаналогово- го преобразователя 2, выход источника 6 питания соединен с входами оп тоэлектронной шкалы 7, входы дешифратора 9 соединены с выходами реверсивного счетчика 5, выходы дешифратора 9 соединены с управляющими входами блока 8 ключевых элементов, оп- тоэлектронная шкала 7 содержит п последовательно соединенных светодиодных индикаторов, точки соединения светодиодных индикаторов и выводы первого и последнего светодиодных индикаторов соединены с соответствующими входами оптоэлектронной шкалы 7, вход первого светодиодного индикатора соединен также с входом для подключения источника 6 питания, блок 10 резисторов, содержащий п+1 резисторов, первые выводы которых соединены с соответствующими выходами блока 8 ключевых элементов, а вторые выводы соединены с соответствующими входами оптоэлектронной шкалы 7, выход второго генератора 11 тактов соединен с первым входом элемента И 12, второй вход элемента И 12 соединен с

10

15

20

25

662934

первым выходом дешифратора У, выход элемента II 12 соединен с входом вычитания perepi. ивного счетчика 5.

Цифроаналоговый преобразователь 2 (ЦДЛ) обеспечивает формирование напряжения, пропорционального подключенному на его входы цифровому двоичному коду. В устройстве применен ЦАП параллельного действия, когда в одной точке суммируются весовые токи в соответствии с разрядностью входного цифрового слова.

Генератор 3 тактов и второй генератор 1 1 тактов являются автоколебательными генераторами импульсов, частота тактов второго генератора 11 выбирается много меньшей частоты тактов сложения.

Блок 8 ключевых элементов представляет собой набор отдельных ключевых элементов, которые, например, могут быть выполнены в виде инверторов по схеме с общим эмиттером.

Дешифратор 9 является линейным дешифратором и представляет собой набор независимых вентилей, количество входов у которых равно количеству разрядов реверсивного счетчика 5.

Шкальный индикатор работает следующим образом.

В исходном состоянии на входе устройства и на первом входе компаратора 1 - нулевой потенциал. Реверсивный счетчик 5 при включении устройства может находиться в любом состоянии, на его выходах присутствует какой-либо двоичный код. Цифроаналоговый преобразователь 2 преобразует этот двоичный код в пропорциональное ему напряжение, которое поступает на второй вход компаратора 1 Компаратор 1 срабатывает тогда, когда напряжение на его первом входе превысит напряжение на его втором входе, поэтому в исходном состоянии компаратор 1 закрыт, на втором входе элемента И 4 сигнал отсутствует, импульсы генератора 3 тактов на вход реверсивного счетчика не проходят.

Второй генератор 11 тактов формирует тактовые импульсы, частота которых выбирается значительно меньшей частоты тактов сложения. Такты через открытый элемент И 12 воздействуют на вычитающий вход реверсивного счетчика 5, уменьшая его содержание, напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя 2 уменьшается до тех

30

35

40

45

50

55

пор, пока реверсивньй счетчик Ь полностью не обнулится, при этом срабатывает дешифратор 9, на первом его выходе появляется сигнал, элемент И 12 закрывается.

В момент поступления некоторого положительного потенциала сработает компаратор 1, так как потенциал на его первом входе превысит близкое к нулю напряжение на его втором входе. Откроется элемент И 4, импульсы генератора 3 тактов поступят на вход сложения реверсивного счетчика 5, увеличивая его содержание. Напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя 2 будет расти до тех пор, пока не сравняется с входным потенциалом, в этот момент компаратор 1 закроется до тех пор, пока очередной импульс спада не уменьшит содержание реверсивного счетчика 5 и соответственно напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя 2. Произойдет кратковременное до появления первого импульса такта открывание компаратора 1 и т.д.

Таким образом, происходит отслеживание уровня входного потенциала, на выходах реверсивного счетчика 5 формируется двоичный код, пропорциональный величине входного потенциала Если, например, количество разрядов реверсивного счетчика 5 выбрать равным трем, отслеживается восемь градаций входного потенциала, каждой из которых соответствует определенный двоичный код на выходах реверсивного счетчика 5 Каждому коду на выходах реверсивного счетчика 5 соответствуе один многовходовой элемент линейного дешифратора 9.При появлении какого-либо кода срабатывает один из этих элементов, и на одном из входов дешифратора 9 появляется управляющий потенциал. Срабатывает соответствующий ключ в блоке 8 ключевых элементов, замыкая цепь тока, протекающего от источника 6 питания через последовательно соединенные несколько светодиодных сегментов оптоэлектронной шкалы 7 и один из резисторов блока 10 резисторов, подключенный к выходу сработавшего ключа. При этом на опто- злектронной шкале 7 будет светиться световой столб из задействованных светодиодных сегментов. Чем больший код появляется на выходах реверсивного счетчика 5, тем правее сдвигается

0

управляющий сигнал на выходах дешифратора 9, тем больший по величине световой столб светится на оптоэлек- тронной шкале 7. Тем самым обеспечивается индикация входной измеряемой электрической величины.

Для того, чтобы в процессе изменения величины светового столба ток, протекающий через светодиодные сегменты, не изменялся, необходимо рассчитать номиналы резисторов в блоке 8 резисторов.

Частота импульсов генератора 3 тактов выбирается с учетом возможности отслеживания самых коротких пиков входного напряжения и ограничивается из условия отсутствия реакции индикатора на более короткие помехи.

При подаче на вход устройства нулевого потенциала (если не принять дополнительных мер) возможно переполнение реверсивного счетчика 5, т.е. переход его из нулевого состояния в состояние максимального кода, возникающее при поступлении очередного такта спада Для предотвращения таких случаев импульсы второго генератора II тактов дополнительно стробируются. 0 При возникновении нулевого кода на выходах реверсивного счетчика 5 срабатывает первый многовходовой элемент дешифратора 9, элемент И 12 закрывается, прекращается поступление тактов спада на вычитающий вход реверсивного счетчика 5.

5

0

5

5

Формула изобретения

Шкальный индикатор, содержащий компаратор, первый вход которого соединен с входом шкального индикатора, второй вход соединен с выходом цифро- аналогового преобразователя, генератор тактов, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с входом сложения реверсивного счетчика, второй вход первого элемента И соединен с выходом компаратора, выходы разрядов реверсивного счетчика соединены с соответствующими входами цифроаналогового преобразователя, источник питания, выход которого соединен с вхо

дом оптоэлекгронной шкалы, блок ключевых элементов, отличающий- с я тем, что, с целью уменьшения тока потребления, введены второй эле- И, второй генератор тактов, блок

7 15662938

резисторов и дешифратор, входы кото-ключения источника питания, блок рерого соединены с соответствующими вы-зисторов, содержащий п+1 резисторов,

ходами реверсивного счетчика, выходыпервые выводы которых соединены с

дешифратора соединены с управляющи-выходами блока ключевых элементов,

ми входами блока ключевых элементов,а вторые выводы подключены к соотоптоэлектронная шкала содержит п по-ветствующим входам оптоэлектронной

следовательно соединенных светодиод-шкалы, выход второго генератора такных индикаторов, точки соединениятов соединен с первым входом второго

светодиодных индикаторов и выводы nep-jgэлемента И, второй вход второго элевого и последнего светодиодных ин-мента И соединен с первым выходом

дикаторов соединены с соответствую-дешифратора, выход второго элемента

щими входами оптоэлектронной шкалы,И соединен с входом вычитания ревервход первого светодиодного индика-сивного счетчика, входы блока ключетора соединен также с входом для под- $ вых элементов соединены с общей шиной,