Регистратор максимальных перегрузок Советский патент 1992 года по МПК H03K5/153 

VI

О

ел

4

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения и регистрации максимальных значений перегрузок.

Наиболее близким техническим решением является устройство выделения экстремумов сигнала, содержащее аналого- цифровой преобразователь, регистр памяти, цифровой компаратор, первый и второй формирователи импульсов, элемент ИЛИ, два D-триггера и связи между ними (Н 03 К 5/153, а.с, 1413710-прототип).

Основные недостатки устройства: не обеспечивается микромощное потребление регистратором от источника питания в период времени эксплуатации.

Однако при измерении и регистрации различных физических процессов, например ударных воздействий на радиоэлектронную аппаратуру, стекло и т.д. при транспортных перевозках, погрузочно-раз- грузочных работах, необходимо измерять значения максимальных перегрузок, которые воздействовали на объект за контролируемое время и сравнивать эти значения с предельно допустимыми. Например, если на контейнер с хрустальной посудой во время погрузочно-разгрузочный работ воздействовала перегрузка 50д в диапазоне частот 1-50 Гц и она измерена и зарегистрирована, то грузополучателю на станции назначения нет необходимости вскрывать этот контейнер, чтобы убедиться, что там все разбито. Вместе -с тем, при транспортных перевозках время, в течение которого необходимо регистрировать значения максимальных перегрузок, исчисляется десятками суток и более, поэтому регистратор должен иметь микромощное потребление от источника питания, что в свою очэредь обеспечит его малые габариты и вес.

Целью изобретения является увеличение энергоресурса за счет включения регистратора только при появлении перегрузки и постоянной подзарядки источника питания.

На чертеже представлена функциональная схема регистратора.

Устройство содержит источник 1 входного сигнала, первый элемент 2 задержки, выпрямитель 3, фильтр 4, управляемый ключ 5, второй элемент 6 задержки, цифровой коммутатор 7, усилитель 8, регистр 9 памяти, дешифратор 10, элемент 11 индикации, аналоговый запоминающий элемент 12, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 13, тумблер Питание 14. кнопку 15 Индикация, кнопку 1-6 Начальный сброс, при этом выход выпрямителя 3 является питающей шиной регистратора, а также соединяется через нормально разомкнутые контакты тумблера 14 Питание с первым входом управляемого ключа 5, а через нормально разомкнутые контакты кнопки 15

индикация соединен с вторыми входами дешифратора 10 и элемента 11 индикации, первый вход которого соединен с выходом дешифратора 10, вход же выпрямителя 3 соединен с выходом первого элемента 2 за0 держки, вход которого соединен с выходом источника 1 входного сигнала и с входом фильтра 4, выход которого соединен с вторым входом ключа 5, а также через второй элемент б задержки соединен с первым вхо5 дом усилителя 8, выход которого соединен с первым входом аналогового запоминающего элемента 12, второй которого соединен с вторым входом регистра памяти 9, и через нормально разомкнутые контакты

0 кнопки 16 Начальный сброс - с общей шиной, а выход аналогового запоминающего элемента 12 соединен с вторым входом аналого-цифрового преобразователя 13, первый вход которого соединен с вторым

5 входом усилителя 8, а также с выходом ключа 5 и первым входом цифрового компаратора 7, второй вход которого соединен с первым входом дешифратора 10 и с выходом регистра памяти 9, первый вход

0 которого соединен с выходом цифрового компаратора 7, третий вход которого соеди- ненс выходом аналого-цифровой: преобразователя 13.

Источник входного сигнала предначна5 чен для преобразования механических перегрузок в электрический сигнал. В качестве источника входного сигнала возможно применение различных серийно выпускаемых датчиков перегрузок, например пьезодат0 чик типа АНС-014-03 и т.д.

Элементы задеожки, предназначенные для задержки во времени входного сигнала Элемент задержки выполнен по известным схемам, например, пассивный элемент за5 держки на RC-цепочке. Также возможно применение серийно выпускаемых.

Выпрямитель предназначен для выпрямления переменного напряжения от источника входного сигнала 1 в постоянное

0 напряжение, предназначенное как дпя подзарядки источника питания, так и для питания регистратора. Выпрямитель собран по известной схеме, возможно применение стабилизатора и умножителя напряжения,

5 собранных по известным схемам, которые также являются составной частью выпрямителя.

Фильтр предназначен для фильтрации входного сигнала и подавления сигналов по мех. В качестве фильтра возможно примо

пение как серийно выпускаемых, так и собранных по известным схемам, например фильтр Бесселя нижних частот, RC-фильтри т.д.

Управляемый ключ предназначен для коммутирования напряжения питания при появлении входного сигнала, т.е. подсоединение напряжения питания к элементам регистратора только на время появления на входе маломощного сигнала (например, в несколько десятков мВ).

Цифровой коммутатор предназначай для сравнения чисел, например, числа А и числа В. Компаратор имеет выходы результатов анализа, например, , А В, . В качестве цифрового компаратора возможно применение микросхем- К555 СП1; К 531 СП1; К 561 ИП2ит.д.

Усилитель предназначен для усиления входного сигнала, а также для согласования входных и выходных цепей. Усилитель собран по известной схеме. В качестве усили- теля возможно применение серийно выпускаемых. Регистр памяти предназначен для запоминания и хранения измерительной информации в цифровом коде. В качестве регистра памяти возможно применение микросхем К555 ИР 8, К561 ТМЗ и т.д. Регистр памяти имеет свой независимый источник питания. В качестве регистра памяти возможно применение энергонезависимой памяти, например микросхемы памяти на цилиндрических магнитных доменах.

Дешифратор предназначен для управления световой индикацией. В качестве де- шифратора возможно применение микросхем К555 ИД б. К555 ИД 10 и т.д

Элемент индикация предназначен для визуального отображения величины перегрузки. В качестве дешифратора возможно применение знакосинтезирующей индикации и т.д.

Аналоговый запоминающий элемент (аналоговое ЗУ) предназначен для временного хранения измерительной информации о аналоговом виде. Аналоговое ЗУ может быть выполнено, например, на микросхеме КР1100. СКЗ, на конденсаторе и т.д.

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) предназначен для осуществления перехода от информации в аналоговой форме к информации в цифровой форме. АЦП может быть выполнен, например, на микросхеме К572 ПВЗ и т.д.

Тумблер Питание предназначен для включения и отключения напряжения питания.

Кнопка Индикация предназначена для временной (только при нажатии кнопки)

подачи напряжения питания на элемент индикации.

Кнопка Начальный сброс предназначена для стирания (обнуления)содержимого 5 регистра памяти 9 и аналогового ЗУ 12,

Устройство работает следующим образом:

Перед началом работы необходимо включить тумблер 14 Питание и нажать 10 кнопку 16 Начальный сброс для обнуления содержимого регистра памяти 9 и аналогового ЗУ12.

При измерении перегрузок на выходе источника входного сигнала 1 (датчика), ус- 15 тановленного на объекте испытания, например, на контейнере, перевозимом железнодорожным транспортом, появляется электрический сигнал, пропорциональный величине механических перегрузок. 0 Этот сигнал поступает на вход фильтра 4. где он фильтруется и одновременно подавляются сигналы помех. Например, полезный сигнал имеет диапазон частот f 1-40 Гц, соответствующий информации о меха- 5 нических перегрузках при транспортировке. Поэтому филыр пропускает сигнал в диапазоне этих частот, а высокочастотные сигналы (помехи) подавляет. С выхода фильтра сигнал поступает на вход управляемого 0 ключа 5. который этот сигнал воспринимает как разрешение на подачу напряжения питания (Оил) на элементы: Цифровой компаратор 7, усилитель 8 и АЦП 13, которые в исходном состоянии (т.е. до подачи входно- 5 го воздействия) практически отключены, т.е не потребляют электроэнергию от источника питания. Т.о. часть элементов регистратора включается только на момент измерения, т.е. при появлении входного 0 воздействия.

Вместе с тем полезный сигнал с выхода фильтра 4 также поступает и на вход элемента задержки 6, где задерживается на время, равное времени срабатывания ключа 5 5 и времени включения и готовности к работе подключаемых элементов С выхода элементов задержки 6 сигнал усиливается усилителем 8 и поступает на аналоговый запоминающий элемент 12, где запомина- 0 ется. С выхода аналогового ЗУ 12 сигнал поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 13, преобразующего значение аналогового измеренного сигнала в соответствующий цифровой код. Причем на- 5 личие аналогового ЗУ 12, которое осуществляет временное хранение измеренного сигнала, дает возможность АЦП 13 применять менее быстродействующий. С выхода АЦП 13 измеренный сигнал поступает на один из входов цифрового компаратора 7,

на другой вход которого поступает информация с выхода АЦП 13 больше, чем значение, хранимое в регистре памяти 9, то происходит запись нового значения в регистр памяти 9. Во всех других случаях значение, хранимое в регистре памяти 9, остается без изменения. Первоначально в регистр памяти записывается первое любое значение измеренного сигнала, т.к. регистр памяти 9

обнулен, Затем каждое вновь измеренное значение перегрузки сравнивается с значением, хранимым в регистре памяти 9, и записывается только то, которое больше записанного ранее. Выход регистра памяти 9 также поступает и на вход дешифратора 10, выход которого, например, в виде семи- сегментного кода поступает на элемент 11 индикации, предназначенный для визуальной индикации величины перегрузки. Однако, в целях экономии электроэнергии, дешифратор 10 и индикация 11 подключаются к источнику питания кнопкой 15только на момент нажатия. С выхода источника 1 входного сигнала электрический сигнал также поступает на вход элемента задержки 2, где задерживается на время измерения и регистрации, т.е. на время срабатывания всех элементов, участвующих в измерении и регистрации. С выхода элемента задержки 2 электрический сигнал, который может быть и двухполярный, поступает на выпрямитель 3, имеющий также схему стабилизации и умножения напряжения, которое поступает на источник питания для его подзарядки. В качестве источника питания возможно применение, например, аккумуляторов, иных зарядных устройств.

Т.о. заявляемый регистратор, за счет введения источника входного сигнала, фильтра, управляемого ключа, усилителя, аналогового запоминающего элемента, дешифратора, элемента индикации, кнопки Индикация, кнопки Начальный сброс, тумблера Питание и выпрямителя с соответствующими связями, по сравнению с устройством, принятым за прототип, позволяет увеличить энергоресурс за счет потребления регистратором электроэнергии от источника напряжения только на время измерений и регистрации перегрузки и постоянной подзарядки источника питания от источника входного сигнала.

Для постоянной подзарядки источника

питания возможно применение также отдельных датчиков, например, пьезодатчи- ков или электретных, которые будут использоваться только для подзарядки.

Формула изобретения

Регистратор максимальных перегрузок, содержащий аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с первым входом цифрового компаратора, второй

вход которого соединен с выходом регистра памяти, два элемента задержки, отличающийся тем, что, с целью увеличения энергоресурса, в него введены источник входного сигнала, фильтр, управляемый ключ,

усилитель, аналоговый запоминающий элемент, дешифратор, элемент индикации, кнопка Индикация, кнопка Начальный сброс, тумблер Питание, выпрямитель, выход которого соединен с шиной питания,

а также через нормально разомкнутые контакты тумблера Питание с входом управляемого ключа, а через нормально разомкнутые контакты кнопки Индикация соединен с первыми входами дешифратора

и элемента индикации, второй вход которого соединен с выходом дешифратора, вход которого подключен к выходу регистра памяти, вход выпрямителя через первый элемент задержки соединен с входной шиной и

входом фильтра, выход которого подключен к управляющему входу управляемого ключа, а также через последовательно соединенные, второй элемент задержки, усилитель и аналоговый запоминающийэлемёнт-спервым входом аналого-цифрового преобразователя, второй вход которого соединен с вторым входом усилителя, выходом управляемого ключа и третьим входом цифрового компаратора, выход которого подключен к

первому входу регистра памяти, второй вход которого соединен с вторым входом аналогового запоминающего устройства и через нормально разомкнутые контакты кнопки Начальный сброс - с общей шиной.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения и регистрации максимальных значений перегрузок. Регистратор содержит источник входного сигнала 1, два элемента задержки 2 и 6, выпрямитель 3, фильтр 4, управляемый ключ 5, цифровой компаратор 7, усилитель 8, регистр памяти 9, дешифратор 10, элемент индикации 11. аналоговый запоминающий элемент 12, аналого-цифровой преобразователь 13. тумблер 14 Питание кнопку 15 Индикация и кнопку 16 Начальный сброс. 1 ил.