Устройство для измерения коэффициента заполнения импульсного сигнала Советский патент 1993 года по МПК G01R29/02 

Изобретение относится к области измерений параметров импульсных сигналов и может быть использовано для измерения отношения длительности импульса напряжения, подаваемого в цепи сигнальных ламп, к периоду коммутации путем контроля светового потока сигнальной лампы при диагностике указателей поворота транспортных средств в автохозяйствах, на станциях технического обслуживания и в полевых условиях.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

На фиг, 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - диаграмма, поясняющая характер сигнала, поступающего в устройство при малой частоте; на фиг. 3 -диаграмма, поясняющая характер сигнала, поступающего в устройство при большой частоте; на фиг. 4-диаграмма, поясняющая принцип работы устройства, где а - эпюра импульсов напряжения на лампе указателя поворота,.б - эпюра сигнала на входе устройства, в - эпюра импульсов напряжения на компараторе выделения фронта, г - эпюра импульсов напряжения на выходе компаратора выделения среза, д - эпюра импульсов напряжения на входе установки триггера, е - эпюра импульсов напряжения на входе сброса триггера, ж-эпюра импульсов напряжения на выходе триггера.

Устройство содержит (фиг. 1) пиковый детектор 1 минимума, пиковый детектор 2 максимума, делитель 3 напряжения, компаратор 4 выделения фронта, компаратор 5 выделения среза, блоки 6 и 7 защиты от шумов, триггер 8, однокристальную микро- ЭВМ 9, регистратор (например, цифровой индикатор) 10 и ключ 11 запуска измерения. Входы пиковых детекторов 1 и 2, прямой вход компаратора 4 выделения фронта и инверсный вход компаратора 5 выделения среза объединены и являются входом устройства, Выходы пиковых детекторов 1 и 2 подключены к входу делителя 3 напряжения. Делитель напряжения имеет два выхода, на одном из которых, соединенным с инверсным входом компаратора 4, .формируется минимальный опорный уровень, на другом, соединенным с прямым входом компаратора 5, формируется максимальный опорный уровень. Выходы компараторов 4 и 5 через блоки 6 и 7 защиты от шумов подключены к входам триггера 8. Выход триггера подключен к входу однокристальной микро- ЭВМ 9. Второй вход микроЭВМ 9 соединен с выводом ключа 11, второй вывод которого соединен с корпусом устройства. Выход мик- роЭВМ 9 подключен к регистратору 10,

Устройство работает следующим образом.

При включении указателей поворота прерыватель начинает периодически замыкать и размыкать цепь ламп указателей поворота, Световой поток ламп с помощью фотоприемника преобразуется в электрический сигнал, который усиливается и затем подается на вход устройства. Форма поступающего сигнала существенно зависит от частоты коммутаций f и отношения времени замкнутого состояния т к времени всего цикла Т. При низкой (фиг. 2) частоте комму; таций fi и большом отношении г/Т до начала следующей подачи напряжения на лампу указателя ее нить успевает полностью остыть, ее световой поток равен 0 и напряжение Кмин1, подаваемое с усилителя на вход устройства, равно напряжению

ифон, возникающему в результате действия постоянной составляющей фоновой засветки фотоприемника. Температура нити при нагреве также достигает максимального значения, соответствующего напряжению

питания нити. В результате на вход устройства поступает напряжение 11Макс1.

При высокой частоте коммутации (фиг. 3) h и маленьком отношении т/Т нить лампы указателя поворота не успевает полностью нагреться в периоды замкнутого состояния цепи питания и полностью остыть в периоды отсутствия питания, В результате максимальное значение напряжения, подаваемого на вход устройства, имакс2 меньше

напряжения 11макс1, а имин2 UMHHI. Крайним состоянием в этом случае будет постоянное излучение лампой светового потока с периодически возрастающей и затем уменьшающейся интенсивностью..

Кроме указанных особенностей сигнала, поступающего на вход устройства, в нем присутствуют шумы, являющиеся следствием переменной составляющей фоновой засветки.

Работа прерывателя характеризуется частотой и отношением г /Т (фиг, 4а). При этом сигнал, поступающий на вход устройства, синхронно с работой прерывателя представлен на фиг. 46. Из сигнала, поступающего на входы пиковых детекторов 1 и 2, на выходе пикового детектора 1 минимума формируется величина минимального значения сигнала , а на выходе пикового детектора 2 максимума - величина максимального значения сигнала Кмакс. Сигналы Кмин и имакс подаются на вход делителя 3 напряжения. На выходах делителя напряжения формируются два плавающих опорных уровня напряжения U0n макс и Uon мин. Опорный уровень Don макс на заданную величину меньше Кмакс, a U0n мин на заданную величину больше UMHH. Сигналы Uon макс и Uon мин задают пороги срабатывания компараторов 4 и 5. Напряжение Uon мин подается на инверсный вход компаратора 4, на прямой вход которого поступает входной сигнал, В момент, когда входной сигнал становится больше Uon мин, на выходе компаратора 4 появляется прямоугольный им- пульс напряжения, передний фронт которого содержит помехи (фиг. 4в).

Напряжение Uon макс подается на прямой вход компаратора 5, на инверсный вход которого поступает входной сигнал. В мо- мент, когда входной сигнал становится меньше Uon макс, на выходе компаратора 5 появляется импульс напряжения (фиг. 4г), аналогичный по форме импульсу на выходе компаратора 4. С помощью блоков 6 и 7 защиты от шумов передние фронты импульсов очищаются от помех, в результате чего устраняются ложные срабатывания от.пико- образных помех, вызываемых переменными составляющими фоновых засветок. Полученные на выходах блоков б и 7 защиты от помех прямоугольные импульсы напряжения (4д, е) поступают на входы управления триггером 8. На входе триггера формируется прямоугольный сигнал (фиг, 4ж) напряжения с параметрами, идентичными сигналу с прерывателя поворота (фиг. 4а). При замыкании ключа 11 начинает работать микроЭВМ 9, которая осуществляет измерение длительности импульса т,время всего цикла Т и затем рассчитывает коэффициент заполнения Кзап по формуле Кзап ( f /T)x100%. Полученное значение выводится на регистратор 10.

Использование предлагаемого устрой- ства позволит,повысить точность измерения и удобство эксплуатации за счет уменьшения габаритов.

Формула изобретения Устройство для измерения коэффициента заполнения импульсного сигнала, содержащее схему выделения переднего и заднего фронтов импульса, вход которой подключен к входу устройства, триггер, ключ и последовательно соединенные схему измерения и регистратор, отличающее- с я тем, что, с целью повышения точности измерения, первый и второй выходы схемы выделения переднего и заднего фронтов импульса соединены соответственно с первым и вторым входами триггера, выход которого подключен к первому входу схемы измерения, второй вход которого соединен с первым выводом ключа, второй вывод которого соединен с общей шиной, при этом схема измерения выполнена в виде однокристальной микроЭВМ, а схема выделения переднего и заднего фронтов импульса содержит пиковый детектор минимума, пиковый детектор максимума, делитель напряжения, последовательно соединенные компаратор выделения фронта и первый блок защиты от шумов1, последовательно соединенные компаратор выделения среза и второй блок защиты от шумов, причем выхбды пикового детектора минимума и пикового детектора максимума соединены соответственно с первым и вторым входами делителя напряжения, первый и второй выходы которого соединены соответственно с инверсным входом компаратора выделения фронта и прямым входом компаратора выделения среза, выходы первого и второго блоков защиты от шумов соединены с соответствующими выходами схемы выделения переднего и заднего фронтов импульса, вход которой подключен к входам пикового детектора минимума, пикового детектора максимума, прямому входу компаратора выделения фронта и инверсному входу компаратора выделения среза.