ЦИФРОВОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Советский патент 1972 года по МПК G06J3/00 

Изобретение относится ,к области автоматиюи и :измер ительной техвик-и и предназначено для из1мерения различных электрических и неэлектрических ведичин (напряжения, тока, мощности, давления, cos ф и т. д.) с представлением результатов измерений в виде цифр.

Известны преобразователи электрических величин в цифровой код, выполняющие промежуточное преобразование электрической величины в угловое положение и преобразование угла поворота в цифровой «од, использующие систему грубого и точного отсчета импульсов; известны также электронные измерительные устройства, в которых для Подсчета числа импульсов в заданных пределах измерения используются три счетчика.

Известное измерительное устройство, содержащее входной делитель .измеряемой величины, счетчик, триггер переполнения, элемент задержки, элементы «И, ключи, индикатор рабочего диапазона, выходной цифровой индикатор И преобразователь измеряемой величины в последовательность импульсов, состоящий из преобразователя измеряемой величины в углов ое положе«ие, выполненного в Виде электромагнитной подвижной системы, обмотка родика которой подключена ко входному делителю измеряемой величины, с закрепленным на оси под углом 45° к ней оптическим отражателем, и преобразователя углового положения в последовательность имнульсов, содержащего кодовый диск с панесенным:и по его окружности масштабной шкалой, состоящей ;из последовательно чередующихся прозрачных и непрозрачных элементов, д иафрагму с двумя неподвижными щелевыми отверстиями и два фотоэлемента, не обладает большими функциональными возмол постями и сложно.

В предлагаемом устройстве кодовый диск

выполнен с щелевым отверстием, расположенным в радиальном направлении под первым элементом масштабной шкалы на расстоянии от оси диска, равном расстоянию от центра оптического отражателя до оси электромагнитной подвижной системы, причем выход фотоэлемента, расположениого против оптического отражателя па уровне оси электромагнитной подвижной системы, соединен со входом первого элемента «И, с другим входом которого соединен выход другого элемента «И, соединенный также с индикатором рабочего диапазона, причем входы второго элемента «И соединены с промежуточным выходом счетчика и с выходом триггера переполнения,

а выход первого элемента «И соединен через элемент задержки со входами сброса счетчика и триггера переполнения, а также со входами ключей, через которые выходы счетчика соединены со входами выходного цифрового

функциональные возможности устройства за счет возможлосТИ измерения как электрических, так и неэлектрических величин в наиболее целесообразном диапазоне измерений, а также упростить схему устройств-а.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 .изображена оптическая и кинематическая схема преобразователя измеряемой величины в последовательность импульсов; на фиг. 3 показан кодовый диск преобразователя.

Устройство содержит (см. фиг. 1) входной делитель / измеряемой величины с усилигелем 2, преобразователь 3 измеряемой величины в последовательность .импульсов, состоящий из преобразователя 4 измеряемой величины в угловое положение и преобразователь 5 углового положения в последовательность импульсов, счетчик 6, ключи 7, выходной цифровой индикатор 8, элемент «И 9, триггер W переполнения, элемент «И И, индикатор 12 рабочего диапазона, элемент 13 задержки.

Преобразователь измеряемой величины в последовательность импульсов содержит (см. фиг. 2, 3) ось 14, являющуюся входной осью преобразователя 4, с оптическим отражателем (зеркалом) 15, закрепленным на оси под углом 45° к ней, осветитель 16, конденсатор 17, призмы 18 и 19, кодовый диск 20 с щелевым отверстием 21 и масштабной шкалой 22, состоящей из последовательно чередующихся прозрачных и непрозрачных элементов, фотоэлемент 23, ось 24, неподвижные щелевые отверстия 25 и 26 диафрагмы, призму 27, фотоэлемент 28.

Для пояснения работы устройства рассмотрим случай, когда измеряемая величина - напряжение.

Измеряемое напряжение поступает на входной диапазонный делитель 1, а с его выхода через усилитель 2 - на преобразователь 3. Преобразоваине нзмеряемой величины в последовательность импульсов производится с промежуточным преобразованием в угловое положение с помощью электромагнитной подвижной системы (преобразователь 4). В качестве преобразователя может быть использован, например стрелочиый прибор, в котором вмесго стрелки на оси закреплено зеркало.

Лучи света от осветителя 16 (см. фиг. 2) через конденсатор 17 и призмы 18, 19 и 27 попадают на соответствующие участки кодового диска 20. Под действием измеряемого напря | :ения, приложенного к раме подвижной электромагнитной системы, ось 14 с зеркалом 15 повернется на угол у (см. фиг. 3) относительно линии нулевого отсчета. При вращении кодового диска 20 элементы масштабной шкалы 22, нанесенные но окружности этого диска в пределах, несколько больших 45°, относительно линии нулевого отсчета (угол |3, см. фиг. 3), модулируют луч света, поступающий через иенодвижное отверстие 26 диафрагмы, по амплитуде. Тогда число импульсов тока, снимаемых с выхода фотоэлемента 28, будет пропорционально углу у отклонения диска 20.

Так как фотоэлемент 23 расположен на уровне центра оси 14, то при любом отклонении зеркала 1-5 в пределах ±45° от вертикали луч света, попавщий на зеркало 15, будет попадать и на фотоэлемент 23. Однако луч света может попасть на зеркало 15 только через щелевое отверстие 21, расположенНое на диске 20 под первым элементом масштабной шкалы 22 (в радиальном направлении) на уровне зеркала 15. Это возможно лишь при совмещении зеркала 15, отклоненного под действием измеряемого нап ряжения на угол Y и указанного отверстия 21 диска 20. Таким образом, при вращении диска 20 на тот же угол Y, с выхода

фотоэлемента 28 снимаются импульсы, чис-ло которых пропорционально измеряемой величине, а с выхода фотоэлемента 23 снимается импульс, соответствующий концу измерения (стоп-импульс).

Импульсы с выхода фотоэлемента 28 постуиают на вход счетчика 6, а стоп-импульс с выхода фотоэлемента 23 - на вход элемента «И/ //, на который подается разрешающий сигнал с выхода элемента «И 9. Элемент «И 9 открыт, когда первая младщая декада счетчика 6 заполнена полностью (разрешающий сигнал на элемент 9 снимается с промежуточного выхода счетчика 6), а емкость счетчика полностью не заполнена, т. е. триггер 10 переполнения находится в исходном состоянии; сигнал подается и на индикатор рабочего диапазона 12.

Если угол Y мал, т. е. число импульсов, снимаемое с выхода фотоэлемента 28 до прихода

стоп-импульса, меньи:е емкости первой декады счетчика 6, то на элемент «И 9 со счетчика 6 поступит запрещающий сигнал и считывание информации на индикатор 8 через ключи 7 не произойдет. То же самое будет иметь место,

если стоп-импульс придет на элемент «И 11

после полного занолнения счетчика 6. В этом

случае запрещающий сигнал на элемент «И 9

поступает с триггера переполнения 10.

Переключением диапазонов делителя 1 при

помощи индикатора 12 определяется положение, когда измеряемая величина находится в рабочем диапазоне -измерения.

При наличии разрешающего сигнала с выхода элемента «И 9 стоп-импульс через элемент

«И 11 открывает ключи 7 и цифровой код со счетчика 6, соответствующий значению измеряемой величины, фиксируется на индикаторе 8 до прихода следующего стоп-импульса. Одновременно стои-импульс поступает и на элемент задержки 13, сбрасывающий (через время задержки, обусловленное скоростью вращения кодового диска 20} счетчик 6 и триггер 10 в исходное состояние. Управляя состоянием тр.иггера 10, можно изменять режим работы

устройства: производить однозначные или нериодические считывания показаний счетчика в на индикатор 8.

жащее входной делитель измеряемой величины, счетчик, триггер переполнения, элемент задержки, элементы «И, ключи, индикатор рабочего диапазона, выходной цифровой индикатор и преобразователь измеряемой величины в последовательность импульсов, состоящий из преобразователя измеряемой величины в угловое положение, выполненного в виде электромагнитной подвижной системы, обмотка рамки которой подключена ко входному делителю измеряем.ой величины, с закрепленным на оси под углом 45° к ней оптическим отражателем, и преобразователя углового положения в последовательность импульсов, содержап1его кодовый диск с нанесенной по его окружности масштабной шкалой, состоящей из последовательно чередуюо ихся прозрачных и непрозрачных элементов, диафрагму с двумя неподвижными щелевььми отверстиями и два фотоэлемептй, отличающееся тем. что, с целью расширения функциональных возможностей и упрощения устройства, кодовый диск выполнен с щелевым отверстием, расположенным в радиальном направлении под первым элементом масштабной шкалы на расстоянии от оси диска, равном расстоянию от центра оптического отражателя до оси электромагнитной подвижной системы, прпчем выход фотоэлемента, расположенного против оптического отражателя на уровне оси электромагнитной подвижной

системы, соединен со входом первого элемента «И, с другим входом которого соединен выход другого элемента «И, соединенный также с индикатором рабочего диапазона, причем входы второго элемента «И соединены с промежуточным выходо м счетчика и с выходом триггера переполнения, а выход первого элемента «И соединен через элемент задержки со входами сброса счетчика и триггера переполне1ШЯ, а также со входами ключей, через которые выходы счетчика Соединены со входами выходного цифрового индикатора.

Ф(уг /

18 77 Ю

Фиг.2

Линия HLj/ieво г о отсчета

Фиг.З