Устройство допускового контроля временных интервалов Советский патент 1993 года по МПК G01R23/00 G04F10/04 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для использования в устройствах предупредительной, аварийной и других видах сигнализации, в которых контролируемые параметры преобразуются измерительными средствами в электрические сигналы частотно-импульсной формы.

Цель изобретения - повышение достоверности контроля в области граничных значений контролируемого параметра.

На фиг. 1 приведена функциональная электрическая схема устройства, на фиг. 2-4 - временные диаграммы, поясняющие принцип его действия.

Устройство содержит датчик 1 контролируемых временных интервалов, включаю щий, например, преобразователь 2 контролируемого параметра в частрту и счетный триггер 3. первый счетчик 4 импульсов, являющийся счетчиком 1/2 периодов

измерительного цикла, блок 5 коррекции измеряемых интервалов времени, имеющий в своем составе элементы НЕ б, 7. D-триггеры 8... 11, элементы И-НЕ 12.13, 14, элемент И 15 и счетчик 16 импульсов, задатчики 17.18 предельных значений контролируемого параметра, первый 19 и второй 20 блоки сравнения кодов, генератор 21 образцовой частоты, второй - четвертый 22...24счетчики импульсов, задатчик 25 кратности контроля параметра, третий 26 и четвертый 27 блоки сравнения кодов, элемент И 28, D-триггеры 29...32, элемент НЕ 33 и элементы 34, 35 задержки, первый из которых.обеспечивает задержку включения единичного сигнала, а второй его снятия. Поз.36 и 37 обозначены выходы устройства.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно в задатчики 17 и 18 записываются коды; эквивалентные числу имХ|

S

VI Ю О

пульсов NFMBKC и NFMKH образцовой частоты fo, считываемых счетчиком 22 за время, равное длительности Тх одного периода частот- ного сигнала Fx, формируемого преобразователем 2 при достижении контролируемым параметром предельно допустимых значений:

Нрмакс Txfp п-- fo гмакс

NFMW

FMHH

fo

В задатчик 25 вводят код, соответствующий кратности срабатывания блоков 19 и 20 для подтверждения выхода контролируемого параметра за пределы допустимых значений.

Емкость счетчика А выбирают несколько большей кодовой уставки задатчика 25. Она эквивалентна половине периодов частотного сигнала Fx, приходящихся на измерительный цикл. Выход переполнения счетчика 16 организуют таким образом, чтобы время А Т его заполнения находилось в пределах 1-3% от длительности временного интервала ТНОм, например, на частоте

1/2(Рмакс + гмин).

Элементы 34, 35 задержки необходимы для гарантированного переключения триггеров 29, 3.6 при обнулении счетчика 22. Поэтому их настройка должна несколько превышать время срабатывания этих триггеров.

Схема устройства работает циклически. В начале каждого измерительного цикла (момент времени to на диаграмме фиг. 2) все счетчики обнулены, на выходах триггеров 29...32 и 11 установлены сигналы низкого уровня (логические 0). а на выходах остальных триггеров 8...10, элементов И-НЕ 12...14, элемента И 15,инверторах, 33и на выходе первого блока 19 сравнения кодов - сигналы высокого уровня (логические 1). Элемент И 28 закрыт. Напряжение низкого уровня на выходе блока 19 появляется в тех случаях, когда код NI, формируемый на выходе счетчика 22, превысит по величине код уставки Npwakc задатчика 17, а условием формирования единичного сигнала на выходе второго блока 20 сравнения кодов является неравенство NI (Мрмин.

Контролируемый параметр (угловая скорость, давление, объемный расход жидкости или газа и пр.) преобразуется датчиком .2 в электрический сигнал частотно-импульсной формы, поступающий на вход счетного триггера 3. Его частота Fx определяется те

кущими значениями контролируемого параметра. С помощью триггера 3 она делится на 2 и преобразуется в импульсы напряжения прямоугольной формы, адресуемые на ин5 формационный вход блока 5 коррекции, первый вход элемента И 28 и на счетный вход счетчика 4, Заполнение последнего осуществляется по передним фронтам этих импульсов (МСг4 на фиг. 2). До тех пор, пока

Ю на выходах D-триггеров 29 и 30 присутствуют нулевые сигналы, напряжение на выходах элементов И-НЕ 12, 14 не изменяется вне зависимости от положения D-триггеров 8... 11 блока 5. Поэтому одновременно е пе15 реключением счетчика 4 в моменты времени ti, 13, ts и т.д. (фиг. 2) на выходах элементов 13, 15 устанавливаются сигналы активно низкого уровня и счетчик 22 начинает заполняться импульсами образцовой частоты fo,

20 вырабатываемыми генератором 21 (Ni на фиг. 2,3,4). Если контролируемый параметр находится в пределах установленного поля допусков (Рмин Fx Рмакс). то содержимое N.I счетчика 22 в конце каждого периода Т

25 не превышает уставку Мрмин задатчика 18, но больше кода Мрмакс и на выходе блока 19 в моменты времени ta, t4. te и т.д. возбуждаются импульсные сигналы низкого уровня, которые через элемент 34 задержки транс30 лируются на D-вход триггера 29. После обнуления триггера 3 на выходах элементов И 13, 15 вновь устанавливаются единичные сигналы, по которым счетчик 22 возвращается в исходное состояние и производится

35 перезапись информации в память триггеров 29, 30. Но поскольку на их D-входы в этот момент времени поступает напряжение низкого уровня, то и на выходах продолжают оставаться нулевые сигналы. Элемент И

40 28 не открывается, счетчики 23 и 24 не переключаются.

Если контролируемый параметр превысит допустимую величину (Fx Рмакс), то за интервал времени, равный длительности из45 меряемого периода Тх, счетчик 22 не успевает заполнится до уровня уставки №макс задатчика 17 и на выходе блока 19 остается единичный сигнал. Поэтому при опросе триггера 29 в момент времени т (фиг, 3) он

50 переключится в единичное состояние, подготовит к открытию элемент И 28 и внесет следующие изменения в логику работы блока 5:

55 -на оба входа элемента И-НЕ 12 поступают сигналы высокого уровня, вследствие чего его выход обнуляется, а на выходе дру- того элемента И-НЕ 13 формируется 1. которая удерживает элемент И 15 в откры

гом состоянии вплоть до переключения триггера 9;

- по переднему фронту очередного импульсного сигнала, формируемого счетным триггером 3 (момент времени тг ). происходит обнуление триггера 8 и счетчик 16 начинает заполняться импульсами образцовой частоты f0;

- одновременно с формированием импульса Тгз открывается элемент И 28 и в счетчик 23 записывается первая единица:

- на R-вход счетчика 22 продолжает поступать сигнал высокого уровня, не разрешая его заполнение импульсами образцовой частоты f0;

- по срабатыванию счетчика 16 в момент времени гз на выходе элемента НЕ 7 возбуждается сигнал активно низкого уровня, по которому триггер 8 возвращается в единичное состояние, а триггер 9 обнуляется, переключая элементы И-НЕ 2, 13;

- элемент И 15 закрывается, снимая единичный сигнал с R-входам счетчика 22, и последний задействуется в работу, обеспечивая к моменту времени Г4 накопление выходного кода, равного

Ni (Tx-AT)f0.

Его значение уменьшено на 1-3% по отношению к фактической величине, соответствующей произведению Тх fo, и если оно по прежнему будет меньше кодовой ус- тавкм Мрмакс задатчика 17, то триггер 29 останется в единичном состоянии и измерение длительности следующего периода будет выполнено аналогичным образом, т.е. с задержкой включения счетчика 22 на время AT.

Если на участке т0 -т изменение длиельности периода Тх до уровня пороговой уставки 1/Рмэкс носило случайный характер и в момент времени Г4 не было подтверждено, то триггер 29 будет возвращен в исходное (нулевое) состояние, а следующее измерение временного интервала Тх будет произведено без коррекции его фактической длительности.

Как было указано выше, заполнение счетчика 23 производится по передним фронтам импульсов и при условии, что элемент И 28 подготовлен к открытию триггером 29. Когда его содержимое станет равно либо превысит кодовую уставку задатчика 25, на выходе блока 26 сравнения устанавливается единичный сигнал, который импульсом переполнения, формируемым счетчиком 4 в конце измерительного цикла, переписывается в триггер 31 и на выходе 36 устройства появляется напряжет,.

ние. указывающее ня превышение контролируемым параметром заданной пороговой отметки.

В тех случаях, когда текущие значения

5 контролируемого параметра становятся меньше допустимого уровня (Fx FM«H). длительности измерительных периодов становятся достаточными для заполнения счетчика 22 до кодовой уставки NFMHH зэдат10 чика 18. Блок 20 начинает формировать импульсы напряжения, адресуемые через элемент задержки 35 на суммирующий вход счетчика 24 и D-вход триггера 30. С поступлением 1-го импульса этот триггер перево15 дится в единичное состояние (например, в момент времени т на диаграмме фиг. 4), следующим образом видоизменяя работу схемы устройства:

- по переднему фронту очередного им- 20 пульса Тгз триггер 11 переключается в единичное состояние за счет подачи на его S-вход сигнала активно низкого уровня с выхода инвертора 6;

- поскольку на оба входа элемента И- 25 НЕ 14 поступают единичные сигналы, его выход обнуляется, закрывая элемент И 15 и разрешая тем самым заполнение счетчика 22 импульсами образцовой частоты f0 (момент времени Т2 ):

30 - по заднему фронту импульса Тгз триггер 10 обнуляется и запускает счетчик 16 (моменты времени гз );

- по заполнению последнего на выходе элемента НЕ 7 возбуждается сигнал низкого 35 уровня, по которому триггер 10 возвращается в единичное состояние, а триггер 11 обнуляется, устанавливая 1 на выходе элемента И-НЕ 14;

- элемент И 15 открывается, обнуляя 40 счетчик 22, причем содержимое последнего к этому моменту времени будет равно

Ni (Tx + AT)f0. (4)

45 Оно на 1-3% больше фактического значения, определяемого произведением Тх fo. Вследствие этого срабатывание блока 20 сравнения кодов при медленном изменении контролируемого параметра становится бо50 лее устойчивым и надежным.

Поскольку в момент гз опроса триггера 30 на его D-вход поступает единичный сигнал с выхода блока 20, то его состояние не изменяется и следующее измерение дли55 тельности периода Тх осуществляется аналогичным образом, т.е. с задержкой обнуления счетчика 22 на время ДТ. Если в течение измерительного цикла подтверждается, заданная кратность срабатывания

блока 20, то импульс переполнения счетчи- кя 4 переключает триггер 32 R единичное состояние, формируя на выходе 37 устройства электрический сигнал, указывающий на отклонение контролируемого параметра ниже допустимой нормы.

Таким образом, предлагаемое устройство фиксирует достижение контролируемым параметром предельно допустимых значений после п-кратного подтверждения этого события в любом измерительном цикле, причем после первого же срабатывания соответствующих блоков сравнения кодов длительности измеряемых временных интервалов Тх уменьшаются или увеличиваются на 1-3% относительно их фактических значений, что делает более устойчивым и надежным срабатывание схемных элементов устройства и тем самым повышает достоверность контроля в области малых отклонений формируемого кода NI от заданных уставок ЫрМакс и NFMMH.. . Технико-экономический эффект .от использования данного предложения заключается в улучшении технических характеристик устройств сигнализации и контроля, в сокращении времени обнаружения аварийной ситуации, возникающей в контролируемом обьекте, и в повышении достоверности формирования управляющих воздействий.

Формула изобретения 1. Устройство допускового контроля временных интервалов, содержащее датчик контролируемых временных интервалов, два счетчика импульсов, элемент И, два D- тритгера и генератор образцовой частоты, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля в области граничных значений контролируемого параметра, в него введены блок коррекции измеряемых интервалов времени, два счетчика импульсов, четыре блока сравнения кодов, два элемента задержки, два D-триггера, элемент НЕ, два задатчика предельных значений контролируемого параметра и задатчик кратности контроля параметра, выходы которого соединены с первыми входами третьего и четвертого блоков сравнения кодов, вторые входы которых подключены соответственно к выходам третьего и. четвертого счетчиков импульсов, при этом выход датчика контролируемых временных интервалов ро- единен с информационным входом блока коррекции измеряемых интервалов времени, с первым входом элемента И и счетным входом первого счетчика импульсов, выход переполнения которого соединен со своим входом обнуления, входами обнуления

третьего и четвертого счетчиков импульсов, с синхронизирукж(ими входами третьего и четвертого D-триггеров и через элемент HF - с входами установки в О первого и второго

D-триггеров, счетный вход третьего счетчика импульсов соединен с выходом элемента И, выход первого блока сравнения кодов через первый элемент задержки подключен к информационному входу первого D-триг0 гера, выход которого соединен с вторым входом элемента И и первым управляющим входом блока коррекции измеряемых интервалов времени, второй управляющий вход которого подключен к выходу второго

5 D-триггера, выход второго блока сравнения кодов через второй элемент задержки подключен к информационному входу второго D-триггера и счетному входу четвертого счетчика, выход генератора образцовой ча0 стоты соединен со счетным входом второго счетчика импульсов и с входом синхроимпульсов блока коррекции измеряемых интервалов времени, выход которого соединен с входом обнуления второго счет5 чика импульсов и входами синхронизации первого и второго D-триггеров, первые группы входов первого, и второго блоков сравнения кодов подключены к выходам второго счетчика импульсов, а их вторые группы вхо0 дов соединены соответственно с выходами первого и второго задатчиков предельных значений контролируемого параметра, выходы третьего и четвертого блоков сравнения кодов соединены соответственно с

5 информационными входами третьего и четвертого D-триггеров, выходы которых являются выходами устройства,, а входы установки О этих триггеров подключены к шине Сброс.

0 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок коррекции измеряемых интервалов времени содержит четыре D- триггера, два элемента НЕ, три элемента И-НЕ, счетчик импульсов и элемент И, вы5 ход которого является выходом блока коррекции измеряемых временных интервалов, причем его информационный вход соединен с синхронизирующим входом первого D-триггера, с входом установки второ0 го D-триггера, с первым входом второго элемента И-НЕ и через первый элемент НЕ - с синхронизирующим входом третьего D- триггера и входом установки в 1 четвертого D-триггера, выход первого D-триггера

5 соединен с синхронизирующим входом второго D-триггера и первым входом обнуления счетчике импульсов, второй вход обнуления которого подключен к выходу третьего D-триггера и синхронизирующему входу четвертого D-триггера, первый и второй управляющие входы блока коррекции измеряемых временных интервалов соединены соответственно с первыми входами первого и третьего элементов И-НЕ, а его вход синхроимпульсов-с суммирующим входом счетчика импульсов, выход которого через второй элемент НЕ подключен к входам установки в 1 первого и третьего D-тригге- ров, выходы второго и четвертого D-триггеров соединены соответственно с вторыми входами первого и третьего элементов И НЕ, выходы которых подключены к второму входу второго элемента И-НЕ и первому входу элемента И соответственно, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И-НЕ, информационные входы D- триггеров соединены с шиной сигнала нулевого уровня.

Применение: устройство относится к измерительной технике и предназначено для использования в системах предупредительной и аварийной сигнализации. Сущность изобретения: устройство содержит датчик контролируемых временных интервалов, включающий преобразователь контролируемого параметра в частоту и счетный триггер, четыре счетчика импульсов, блок коррекции измеряемых интервалов времени, включающий два элемента НЕ, четыре D-триггера, три элемента И-НЕ, элемент И и счетчик импульсов, два задатчикэ предельных значений контролируемого параметра, четыре блока сравнения кодов, генератор образцовой частоты, задатчик кратности контроля параметра, элемент И. четыре D-триггера, элемент НЕ и два элемента задержки с соответствующими связями. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

20

и