Устройство для измерения длительности переходного процесса Советский патент 1975 года по МПК H03K13/17 

1

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения длительности переходного процесса в цифровой форме.

Известные устройства для измерения длительпости переходного процесса, состоящие из измерительного блока (компаратора), генератора импульсов стабильной частоты, регулируемой в широких пределах, электронных ключей, распределителей импульсов, схем «ИЛИ, схем переноса кода и счетчиков импульсов, обладают излишней сложностью, особенно при измерении больших длительностей переходных процессов.

Цель изобретения - унрош,ение устройства.

Эта цель достигается введением двух дополнительных дешифраторов состояний, триггера, схемы совпадения, дополнительного счетчика и дополнительной схемы «ИЛИ, причем выход первого дешифратора состояний через дополнительную схему «ИЛИ, второй вход которой через схему совпадения, второй вход которой соединен с выходом первой схемы временной задержки, триггер, второй вход которого подключен к выходу второго распределителя импульсов, и второй дешифратор состояния подключен к выходу второго счетчика, соединен со входом донолнительного счетчика.

На фиг. I показана блок-схема устройства.

на фиг. 2 - пример кривой переходного процесса с отметками характерных моментов времени. Устройство содержит измерительный блок 1,

генератор импульсов 2, электронные ключи 3 и 4, распределители импульсов 5 и 6, схемы 7 и 8 временной задержки, схемы «ИЛИ 9 и 10, схемы переноса кода И и 12, счетчики импульсов 13 и 14 (счетчики младших разрядов), дешифраторы состояний 15 и 16, дополнительную схему «ИЛИ 17, дополнительный счетчик 18 (счетчик старших разрядов), триггер 19 и схему совпадения 20. На входе устройства стоит измерительный

блок 1, имеюш,ий два выхода, один из которых соединен с управляюш.им входом ключа 3, а второй - с управляющим входом ключа 4. При работе устройства на выходах блока 1 в любой момент времени действуют два взаимно противоположных фиксированных уровня напряжения «норма и «ненорма. Блок обеспечивает регулировку уровня установившегося значения входного напрял ения, а также ширины зоны «норма. При значениях входного напряжения, лежащих за пределами зоны «норма, высокий (разрешающий) потенциал поступает на выход, связанный с ключом 3, в то же время на втором выходе блока 1, связанном с ключом 4, действует потенциал

низкого уровня (запрещающий). При достижении входным уровнем границ зоны «норма потенциалы на выходах блока 1 изменяются на противоположные.

Ключи а и 4 пропускают последовательность импульсов, поступающую с генератора 2, только при наличии на их управляющих входах разрещающего потенциала от блока 1. Выходы ключей 3 и 4 соединены соответственно с рабочими входами распределителей импульсов о и 6. Каждый распределитель, кроме рабочего, имеет управляющий импульсный вход, служащий для приведения распределителя в исходное состояние, и два импульсных выхода. Первый выход каждого распределителя соединен с щиной сброса счетчика своего канала, со схемой переноса кода через схему временной задержки, с управляющим импульсным входом другого распределителя и через схему «ИЛИ со счетным входом счетчика противоположного канала. Второй выход каждого распределителя связан со счетным входом счетчика своего канала через схему «ИЛИ. Каждый распределитель работает таким образом, что при подаче пачки импульсов на его вход первый из этой пачки импульсов поступает на первый выход, непосредственно связанный с щиной сброса счетчика своего канала, а все последующие - на второй выход, связанный со счетным входом того же счетчика.

Схемы задержки 7 и 8 обеспечивают задержку импульса на время, достаточное для сброса счетчика.

Разрядные выходы каждого счетчика импульсов младщих разрядов 13 и 14 соединены с разрядными входами другого счетчика через схемы переноса кода 11 и 12, представляющие собой серию потенциально-импульсных схем «И, число которых равно числу п двоичных разрядов счетчиков, импульсные входы которых объединены и являются управляющим входом схемы переноса.

Выходы разрядов счетчиков 13 и 14 подключены также к дещифраторам состояния 15 и 16, которые вырабатывают на выходе сигнал в том случае, когда в счетчик записано число , т. е. когда счетчик находится в состоянии, предществующем переполнению. Выход дещифратора 15 подключен через схему «ИЛИ 17 к счетному входу счетчика старщих разрядов 18. Выход дещифратора 16 подключен к одному из раздельных входов триггера 19, одноименный выход которого через схему совпадения 20 подключен ко второму входу схемы «ИЛИ 17. Второй вход схемы совпадения подключен к управляющему входу схемы переноса кода И. Второй вход триггера 19 подключен к цепи сброса счетчика младщих разрядов 14.

Перед началом измерений устройство с помощью импульса сброса, переводят в исходное состояние (цепь сброса на фиг. 1 не показана). При этом в счетчиках 13, 14 и 18 устанавливается нулевой код, триггер 19 ставится в такое положение, при котором на связанном с ним входе схемы 20 отсутствует потенциал. Распределители импульсов 5 и 6 подготавливаются для пропускания первого счетного импульса на щину сброса счетчика. Одновременно с подачей напряжения исследуемого процесса запускается генератор 2.

Пусть переходной процесс представляется временной диаграммой, изображенной на фиг. 2.

В интервале времени от О до ti, когда напряжение на входе не достигло нижней границы зоны «норма, на выходе блока 1, соединенном с ключом 3, действует разрещающий потенциал и счетные импульсы ът генератора

2 проходят через ключ 3 на вход распределителя 5. Ключ 4 счетные импульсы не пропускает, так как на его управляющем входе присутствует запрещающий потенциал. Первый импульс счета поступает через схему «ИЛИ

10 на счетный вход счетчика 14 и устанавливает в нем код, соответствующий единице. Кроме того, первый импульс поступает на управляющий вход распределителя 6 и щину сброса счетчика 13, подтверждая их исходное

состояние. Этот ке импульс через схему задержки 7 поступает на вход схемы 11 переноса кода, которая производит передачу единичного кода из счетчика 14 в счетчик 13. Все последующие импульсы, поступающие с ключа 3

на распределитель 5, попадают через схему «ИJiИ 9 на счетный вход счетчика 13. Код счетчика 13 возрастает до момента переполнения и при достил ении кодом величины срабатывает дещифратор 15 н его выходной

импульс через схему «ИЛИ 17 поступает на счетчик 18 старщих разрядов. При следующем импульсе пачки счетчик 13, переполняясь, переходит в нулевое состояние и процесс нарастания кода в счетчике 13 возобновляется. ТаКИМ образом, в каждый текущий момент младиаие разряды кода представлены состояниями триггеров счетчика 13, а остальные, более старщие разряды кода, представлены состояниями триггеров счетчика 18.

Код этих счетчиков возрастает до момента времени /ь когда исследуемый сигнал пересекает нижнюю границу зоны «норма. В этот момент переключаются выходные потенциалы блока 1, в результате чего на управляющий

вход ключа 4 начинает поступать разрещающий потенциал, а на ключ 3 - запрещающий потенциал.

Первый из серии импульсов, поступивщих с выхода ключа 4 на распределитель 6, сбрасывает счетчик 14 в нуль, переводит распределитель 5 в исходное состояние, прибавляет единицу к коду счетчика 13 (код младщих разрядов числа, описывающего данный момент времени), а затем через схему задержки 8,

воздействуя на схему переноса кода 12, производит перенос кода из счетчика 13 в счетчик 14. Все следующие импульсы этой серии, поступающей с выхода ключа 4 на распределитель 6, проходят на счетный вход счетчика 14,

увеличивая его код. Если в процессе увеличения кода будет достигнуто значение , то сработает дешифратор 16 и его выходной сигнал переведет триггер 19 в такое положение, при котором на его выходе будет сигнал. После этого счетчик 14 переполняется, переходит в нулевое состояние и вновь увеличивает свой код. Емкость счетчиков 13 и 14 при определенной частоте генератора 2 подбирается таким образом, чтобы она была больше, чем максимальное число периодов, составляющее интервал времени, в течение которого входной сигнал проходит внутри зоны «норма (интервалы ti-tz, tz-4 и т. д.). При выполнении такого условия Гарантируется, что каждый из указанных интервалов вызовет не более одного срабатывания дешифратора 16.

Итак, код счетчика 14 увеличивается до момента времени t, когда входное напрял ение вновь выйдет за пределы зоны «норма. С этого момента времеии счетные импульсы вновь начинают проходить через ключ 3. Первый импульс с выхода схемы 3, пройдя распределитель 5, ставит счетчик 13 в нулевое состояние, добавляет единицу к коду счетчика 14, и после задержки в схеме 7 переносит код из счетчика 14 в счетчик 13. Одновременно с поступлением на схему 11 переноса кода этот же импульс поступает на схему совпадения 20. Если за время пребывания входного напряжения в пределах нормы сработал дешифратор 16, то этот импульс проходит через схемы 20 и 17 на вход счетчика старших разрядов 18, увеличивая его код на единицу. Если дешифратор 16 не срабатывал, то сигнал на выходе схемы 20 отсутствует.

Второй и последуюш,ие импульсы с момента времени 4 поступают уже на счетный вход счетчика 13, увеличивая его код. По мере переполнения этого счетчика периодически срабатывает дешифратор 15, паправляя в счетчик .18 импульсы. Этот процесс продолжается до момента времени tg, когда входное напряжение снова входит в зону «норма. Начииая с этого момента, устройство работает точно так же, как и после момента ti. Следует только обратить внимание на то, что сигнал сброса счетчика 14 воздействует и на триггер 19, возвраш,ая его в состояние, при котором напряжение на выходе триггера отсутствует, или же подтверждая его состояние, если в интервале ti-tz дешифратор 16 не срабатывал.

Подобные переключения устройства из одного состояния в другое, вызываюш,ие перенос кода из одного счетчика в другой и его постоянное возрастание пропорционально соответствуюш,им интервалам времени, происходят до момента tk, соответствуюш,его последнему

входу исследуемого параметра в зону «норма.

В этот момент в последний раз открывается

ключ 4, сбрасываются счетчик 14 и триггер 19

в нулевое положение, код счетчика 13 увеличивается на единицу, затем ои переносится в счетчик 14. В течение всего последуюш,его времени код счетчиков 13 и 18 остается неизменным, а код счетчика 14 меняется периодически до момента остановки действия прибора, заранее задаииого перед началом измерений, например, с помош,ью реле. Код, записанный в счетчиках 13 и 18, соответствует коду момеита времени th - конца переходного процесса.

Предмет изобретения

Устройство для измерения длительности переходного процесса, содержаш,ее измерительный блок, два ключа, генератор импульсов,

два распределителя импульсов, две схемы «ИЛИ, две схемы временной задержки, два счетчика и две схемы переноса кода, причем первый и второй выходы измерительного блока соответственно через первый и второй ключп, вторые входы которых соединены с первым и вторым выходами генератора импульсов, первый и второй распределитель импульсов и первую и вторую схему «ИЛИ, соединены с нервыми входами первого и второго счетчиков,

выход второго счетчика через первую схему переноса кода, второй вход которой через первую схему временной задержки соединен со вторым выходом первого распределителя импульсов, вторым входом первого счетчика, вторым входом второго распределителя импульсов и второй схемы «ИЛИ, первый счетчик и вторую схему переноса кода, второй вход которой через вторую схему временной задержки соединен с выходом второго распределителя импульсов, вторым входом второго счетчика и вторыми входами первого распределителя импульсов и первой схемы «ИЛИ, соединен с третьим входом второго счетчика, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, в него дополнительно введены два дешифратора состояний, триггер, схема совпадения, дополнительный счетчик и дополнительная схема «ИЛИ, причем выход первого дешифратора состояний через дополнительную схему «ИЛИ, второй вход которой через схему совпадения, второй вход которой соединен с выходом первой схемы временной задержки, триггер, второй вход которого подключен к выходу второго распределителя

импульсов, и второй дешифратор состояния подключен к выходу второго счетчика, соединен со входом дополнительного счетчика.

u-рг

W

бст; 3 /л 5 б