Устройство измерения времени ограничения тока транзисторными коммутаторами систем зажигания Советский патент 1992 года по МПК F02P17/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено для автоматизированного измерения значения времени ограничения тока разрыва транзисторными коммутаторами систем зажигания двигателей внутреннего сгорания.

Цель изобретения - повышение быстродействия, точности измерения и расширение области применения устройства.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства измерения времени ограничения тока транзисторными коммутаторами систем зажигания; на фиг. 2 - функциональная схема измерительного устройства; на фиг. 3 - временные диаграммы работы основных элементов устройства.

Устройство (фиг. 1) содержит первый 1 и второй 2 элементы гальванической развязки, аналоговый ключ 3, дифференцирующий элемент 4, компаратор-Формирователь 5, элемент И 6, формирователь 7 коротких импульсов, первый 8 и второй 9 RS-триггеры. D-триггер 10. шину Сброс, которая соединена с первым R-входом RS-триггеров 8,9 и R-входом D-триггера 10, а второй R-вход RSтриггера 8 соединен с выходом компаратора-формирователя 5 и первым входом элемента И 6, второй вход которого соединен с прямым выходом триггера 10 и первым входом аналогового ключа 3, а выход элемента И 6 с S-входом RS-триггера 9, второй R-вход которого через формирователь 7 коротких импульсов соединен с С-входом триггера 10 и выходом второго 2 элемента гальванической развязки. D-вход триггера 10 соединен с прямым выходом триггера 8, S-вход которого соединен с шиной Пуск. Входы элемента 1 гальванической развязки соединены с первым и вторым контактами эталонного сопротивления R, а выход - со вторым входом аналогового ключа 3. выход которого через дифференцирующий элемент 4 соединен с первым входом компаратора 5. второй вход которого соединен с шиной опорного напряжения Don. Устройство содержит также генератор тактовой частоты 11, измерительное устройство 12, первый, второй, третий, четвертый, и пятый входы которого соединены соответственно с прямым выходом триггера 10, с инверсным

выходом триггера 10. с прямым выходом триггера 9, с выходом генератора тактовой частоты, с шиной Сброс.

Измерительное устройство содержит элементы И 13, 14, 15, первые входы кото- рых соединены с четвертым входом измери- тельного устройства 12, а выходы - соответственно с суммирующим входом счетчика 16, реверсивного счетчика 17 и счетчика 18, вторые вхЬдь элементов И 13, 14 соединены соответственно с первым и третьим входами измерительного устройств ва 12, преобразозатель 19 код-частота, делитель частоты 20. дешифратор 21, RS-триггер 22, отсчетное устройство 23, причем разрядные входы преобразователя код-частота соединены с выходами счетчика 16,а первыйи второй входы соединены соответственно с четвертым и вторым входами измерительного устройства 12, выход преобразователя 19 код-частота соединен через делитель 20 с вычитающим входом реверсивного счетчика 17 и S-входом триггера 22. R-вход которого соединен через дешифратор 21 с разрядными выходами ре- версивного счетчика 17, прямой выход триггера 22 соединен со вторым входом элемента И 15, а выходы счетчика 18 соединены с отсчетным устройством 23, при этом установочные входы счетчиков 16,17,18 со- единены с пятым входом измерительного устройства 12.

Устройство содержит также силовую шину 24, соединенную с первым контактом катушки 25 зажигания, второй контакт К 3 соединен с первым контактом эталонного сопротивления 26 (R): шину 27 Вход 1, которая подключается к выходу контролируемого транзисторного коммутатора 28 (ТК), шину 28 Вход 2, на которую поступают импульсы датчика зажигания 1Д.3, шину 30 Пуск.

Транзисторный коммутатор не входит в состав устройства, поскольку является сменным контролируемым элементом. На фиг. 1 он показан пунктирными линиями. Вход 1 является нагрузочным для контролируемого ТК. поскольку к нему подключена силовая цепь, т.е. R, КЗ и питание Е.

Устройство работает следующим обра- зом. При включении питания асе элементы памяти находятся в произвольном состоянии, поэтому первоначально сигналом по шине Сброс они устанавливаются в нулевое состояние.

При поступлении сигнала запуска на шину Пуск триггер 8 устанавливается в единичное состояние и тем самым подготавливает D-триггер 10 к работе. И в момент t2. когда на С-вход триггера 10 поступит фронт

управляющих импульсов, которые поступают на шину Вход 2, триггер 10 переключится и логическая 1 с его прямого выхода откроет аналоговый ключ для прохождения сигнала тока. Одновременно потенциал логической Г откроет элемент И 13 измерительного устройства 12, и импульсы генератора тактовой частоты начнут заполнять счетчик 16. На эталонном сопротивлении выделяется сигнал, пропорциональный току, и когда будет выполняться условие Д i 0, дифференцирующий элемент сформирует импульс, амплитуда которого превысит значение Uon. В этот момент паратор сформирует им- пульс, который установить RS-триггер 8 в нулевое состояние, а через элемент И 6, открытый потенциалом логической 1 с прямого выхода D-триггера 10. RS-триггер 9 установится в единичное состояние и тем самым откроется элемент И 14 измерительного устройства, для прохождения импульсов генератора тактовой частоты на суммирующий вход реверсивного счетчика 17. В момент, когда придет срез управляющих импульсов, формирователь 7 коротких импульсов установит RS-триггер 9 в О и тем самым закроется элемент И 14 для импульсов генератора тактовой частоты. В счетчике 17 будет сформирован код N r f. А в момент, когда на С -вход D-триггера придет фронт следующего управляющего импульса и D-триггер переключится в состояние D-входз, т.е. логический О, который и закроет аналоговый ключ, элемент И б и элемент И 13 измерительного устройства 12. Таким образом, в счетчике 16 будет сформирован код периода управляющих импульсов, т.е. Ni r1 - f$. В дальнейшем процесс измерения отношения кодов продолжается только в измерительном устройстве при наличии тактовой частоты и сигнала разрешения преобразований, поступающего с инверсного выхода D-триггера 10. По окончании периода Т г1 сигнал разрешения преобразований разрешает работу преобразователя 19 код-частота. Выходная частота делителя определяется выражением

f20 fi9 K, где fig fp Ni,

К-постоянная, определяемая коэффициентом деления делителя частоты 20. Выходные импульсы делителя 20 поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 17 и S- вход RS-триггера 22. который первым же импульсом делителя устанавливается в единичное состояние. После определенного времени, когда будет выполняться условие

N2 0, импульс дешифратора 21 установит триггер 22 в нулевое состояние. Временной интервал, в течение которого триггер 22 удерживает открытым элемент И 5, определяется выражением

Г2 К/П .

Одновременно импульс дешифратора 21 установит счетчик 16 в нуль, а отсчетное устройство получить команду на индициро- вание кода Мз, записанного в счетчике 18. Поскольку элемент И 15 открыт в течение времени Гз, то код счетчика при частоте тактовых импульсов f будет определяться выражением

Мз гз fo

учитывая полученные выражения для Гз, последнее выражение будет иметь вид

№-§к.

Поскольку период следования управляющих импульсов равен временному интервалу т, а коэффициент деления К 100, то последнее выражение и определяет процентное отношение времени ограничения тока ТК к периоду управляющих импульсов.

При необходимости получить значения периода управляющих импульсов и времени ограничения тока в чистом виде можно использовать значения кодов соответственно счетчиков 16 и 17. Сигналом окончания счета счетчиков является логическая единица на инверсном выходе D-триггера 10.

Необходимо отметить, что измерение временных интервалов ли Т2 обеспечивается на одном такте, т.е. за один период, поэтому устраняется погрешность от нестабильности периода управляющих импульсов.

Формула изобретения

1. Устройство измерения времени ограничения тока транзисторными коммутаторами систем зажигания содержащее силовую шину питания, соединенную с первым контактом катушки зажигания, второй контакт которой соединен с первым контактом эталонного сопротивления, второй контакт которого соединен с шиной Вход 1, шину Вход 2 ля подключения датчика зажигания, шину Пуск, измерительное устройство, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, точности измерения и расширения области применения, в него дополнительно введены первый и второй элементы гальванической развязки, аналоговый ключ, дифференцирующий элемент, компаратор-формирователь, элемент И, формирователь коротких импульсов, генератор тактовой частоты, первый и второй RS-триггеры, D-триггер, шина Сброс, которая соединена с первым

0 R-входом первого и второго RS-триггеров и R-входом D-триггера, а второй R-вход первого RS-триггера соединен с выходом компаратора-формирователя и первым входом элемента И, второй вход которого соединен

5 с прямым выходом D-триггера и первым входом аналогового ключа, а выход соединен с S-ходом второго RS-триггера. второй R-вход которого через формирователь коротких импульсов соединен с С-входом D0 триггера и выходом второго элемента гальванической развязки, вход которого соединен с шиной Вход 2. а D-вход D-триггера соединен с прямым выходом первого RS-триггера, S-вход которого соединен с

5 шиной Пуск, первый и второй входы первого элемента гальванической развязки соединены соответственно с первым и вторым контактами эталонного сопротивления, а выход - со вторым входом аналогового клю0 ча, выход которого через дифференцирующий элемент соединен с первым входом компаратора-формирователя, второй вход которого соединен с шиной опорного напряжения, измерительное устройство, пер5 вый, второй, третий, четвертый и пятый входы которого соединены соответственно с прямым выходом D-триггера, инверсным выходом D-триггера, с прямым выходом второго RS-триггера, выходом, генератора так0 товой частоты, шиной Сброс.

2. Устройство поп. 1,отличающее- с я тем, что измерительное устройство содержит первый, второй и третий элемент И, первые входы которых соединены с четвер5 тым входом измерительного устройства, а выходы соединены с суммирующими входами соответственно первого счетчика, реверсивного счетчика и второго счетчика, а вторые входы первого и второго элементов

0 И соединены соответственно с первым и третьим входами измерительного устройства, преобразователь код-частота, делитель частоты, дешифратор, RS-триггер, отсчетное устройство, при этом разрядные входы

5 преобразователя код-частота соединены с выходами первого счетчика, а первый и второй входы соответственно с четвертым и вторым входами измерительного устройства, выход преобразователя код-частота соединен через делитель частоты с

вычитающим входом реверсивною счетчика и S-входом RS-триггера, R-вход которого соединен через дешифратор с разрядными входами реверсивного счетчика, прямой выход RS-триггера соединен со вторым входом третьего элемента И, а выходы второго счетчика соединены с отсчетным устройством.

при этом установочные входы второго и реверсивного счетчиков, а также первый установочный вход первого счетчикг соединены с пятым входом измерительного устройства, а второй установочный вход первого счетчика соединен с разрешающим входом отсчет- ного устройства и выходом дешифратора.

Устройство содержит элементы гальванической развязки 1, 2, аналоговый ключ 3, дифференцирующий элемент 4, компаратор 5, элементы и 4,6,формирователь 7 коротких импульсов, RS-триггеры 8, 9, D-триггер 10, генератор 11 тактовой частоты, измерительное устройство 12. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.