Устройство для индикации Советский патент 1980 года по МПК G06K15/18 

Устройство для индикации относится к приборостроению и может быть применено в приборах контроля и измерения параметров. Известны устройства для индикации, которые являются электронными устройствами и обладают высокой точностью Однако они не обеспечивают индикации тенденции изменения параметра, поэтому для ее определения оператору приходится останавливать внимание на индикаторе, чтобы определить, в какую сто рону изменяются значения параметра. Эт требует значительной затраты времени на контроль и тем больше, чем медленнее изменяется параметр. Известны устройства для индикации, которые обеспечивают индикацию тенденции изменения изменяемого пар метраСЗ Наиболее близким техническим решением к данному является устройство для индикации, которое содержит дешифратор, подключенный к регистру, ключи, соеди- ненные с индикаторными элементами, х диоды, логические элементы, реверсивнь11л распределитель импульсов, блок сравнения, элементы И, триггер, блок задержки. Общие электроды индикаторных элементов объединены в группы, выходы которых подключены ко входам соответствующих ключей и анодам диодов. Катоды диодов подключены к выходу общего ключа. Один вход общего ключа подключен к шине питания, а другой - к одному выходу блока сравнения. Другие входы блока сравнения подключены ко входам триггера. Выходы триггера соединены со входами реверсивного распределителя импульсов. Выходы реверсивного распределителя имгсульсов соединены с одними входами соответствующих ключей. Другие входы ключей подключены к шине питания. Вход реверсивного распределителя импульсов соединен со входом генератора. Одна группа входов блока сравнения подключена к выходу приемного регистра. Другая группа входов блока сравнения подключена к выходом регистров переписи. Входы регист ров переписи подсоединены к выходам одних элементов М. Первые входы одних элементов И соединены с выходами приемного регистра, а вторые - со входом блока задержки. Выход блока задержки соединен с первыми входами других элементов И. Вторые входы других элементов И подключены ко входам устройства. Работает известное устройство для индикации следующим образом. На приемном регистре записывается -код, соответствующий значению измеряемого параметра в предшествующий цикл измерения. В соответствии с значением этого кода с дешифратора на вход соответствующего ключа поступает сигнал, засвечивается подключенный к его выходу светодиод, и через элементы НЕ и диоды подаются сигналы на входы всех предыдущих ключей, высвечивая в виде столбика все нижерасположенные свето- диоды. По высоте этого столбика относительно щкалы индицируется значение параметра. Записанный в регистре код подается также на входы блока сравнения. С приходом сигнала, Перепись после завершения очередного цикла измерения элементы И открываются и код предшест вующего цикла измерения поступает в регистры переписи, а оттуда - на входы блока сравнения. Величина задержки бло ка задержки выбирается больше длительности сигнала Перепись , поэтому посл окончания сигнала переписи соответствую щие элементы И закрываются, а другие элементы И открываются и информация нового цикла измерения записывается в приемный регистр. Далее информация поступает на одни входы блока сравнения, а через дешифратор высвечивает новое положение указывающего столбика из светодиодов. При возрастании измеряемого пара- метра т. е. когда значение кода нового цикла больше, чем в предшествующем цикле, сигнал появляется на значащем выходе Больше блока сравнения, устанавливая триггер в единичное положение Триггер включает распр1еделитель в прямом направлении, и импульсы с вькода генератора поступают последовател1лно на выходы распределителя. При этом клю чи попеременно открываются и питание подается нп группы светодиодов снизу вверх, обеспечивая бег- светового стол бика снизу вверх.

/О При убывании измеряемого параметра осушествляется работа аналогично, но сигнал блока сравнения поступает на выход Меньше блока сравнения и подключение групп светодиодов осуществляется в обратной последовательности, обеспечивая бег светового указателя сверху вниз, т. е. индицируется убывание параметра. При неизменном значении параметра коды на входах блока сравнения равны и сигнал поступает на нулевой выход блока сравнения, благодаря чему открывается общий ключ и питание подается на все три группы светодиодов, что обес« печивает немигающее свечение столбика в пределах индицируемого уровня, а следовательно, индицируется постоянство параметра. Однако данное устройство характеризуется недостаточной точностью индикации, обусловленной большим шагом дискретности шкалы. Цена делений шкалы определяется количеством элементов индикации. При уменьшении шага дискретности шкалы возрастают ее размеры и увеличивается количество элементов индикации. При увеличении точности индикации устройства в N раз количество элементов индикации соответственно увеличивается в N раз. Увеличение размеров шкалы, связанное с уменьшением шага дискретности (повышением точности), может быть ограничено приемлемыми(допустимыми) размерами конструкции. Устройство характеризуется также ограниченным классом решаемых задач за счет недостаточно высокой точности измерения. Устройство не может быть использовано в качестве измерителя изменяемого параметра. Наличие шкалы с отсчетом в одну сторону от нулевого значения не позволяет использовать устройство для измерения тех параметров, величина которых может изменяться в разные стороны от нулевого значения. Кроме того, требуется относительно большое время контроля изменения параметра. Считывание величины параметра по делениям шкалы занимает относительно большое время. Для определения тенденции изменения параметра оператору нужно сосредотачивать внимание на определении направления бега светового столбика, что требует дополнительных затрат времени, Цель изобретения - расширение области применения за счет дискретного метода измерения параметра. 573 Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит пять элементов И, .два элемента ИЛИ, четыре триггера, генератор тактовых импульсов, реверсивный счетчик, причем поразрядные входы реверсивного счетчика подключены к выходам элементов И группы, а информационный вход подсоединен к выходу первог элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами первого и второго эле- метов И, первые входы которых подключены к выходу генератора импульсов а вторые - к выходам первого и второго триггеров соответственно, один вход первого триггера подсоединен к первому выходу генератора тактовых импульсов, а второй - ко второму выходу генератора тактовых импульсов, первый выход генератора тактовых импульсов связан с первыми входами третьего, четвертого и пятого элементов И, второй вход третьего элемента И подсоединен к выходу элемента НЕ, вход которого связан с выходом реверсивного счетчика и вторым входом четвертого элемента И, а также первым входом третьего триггера второй вход которого соединен с первым входом четвертого триггера, вх;одом гене ратора тактовых импульсов и выходом элемента задержки, выход третьего триггера подключен ко второму входу пятого элемента И, выход которого соединен со вторым входом четвертого триггера, прямой и инверсный выходы которого подсоединены к управляющим входам реверсивного счетчика и первому входу счетчика, второй вход которого и первый управляющий вход первого регистра соединены с выходом второго элемента ИЛИ, первый и второй входы . которого подключены к выходу второго триггера и четвертого элемента И соответственно, выход счетчика подсоединен ко второму входу первого регистра, а вход счетчика контроля соединен с выходом второго элемента И, первый вход второго триггера подсоединен к выходу tpeTbero элемента И, а его второй вход соединен с выходом реверсивного счетчика. На чертеже приведена блок-схема устройства для индикации. Устройство для индикации содержит индикаторные элементы цифрового табло 1, индикаторные элементы 2, генератор 3 импульсов, генератор 4 тактовых импульсов, реверсивный счетчик 5, счет- чик 6, осуществляющий функции контроля, регистры 7 - 8 , блок 9 сравнения, дешифратор 10, триггеры 11 - 14, элементы 15 - 19 И, группу элементов 20 - , элементы 21 - 22 ИЛИ, элемент 23 НЕ, элемент 24 задержки. Выход генератора 3 импульсов подключен к первым входам элементов 15 - 16 И, другие входы которых подключены к единичным выходам триггеров 11-12 соответственно. Единичный вход триггера 11 подключен к первому выходу начало генератора 4 тактовых импульсов , нулевой вход соединен с первыми входами элементов 17 - 19 И и подключен к ко второму выходу конец генератора тактовых импульсов. Вход генератора 4 тактовых импульсов подключен к выходу элемента 24 задержки и нулевым входам триггеров 13 - 14. ЕДИНИЧНЫЙ вход триггера 14 соединен с выходом элемента 19 И, Второй вход элемента 19 И подключен к единичному выходу триггера 13. Единичный вход триггера 13 подключен к выходу реверсивного счетчика 5, ко второму входу элемента 18 И, к нулевому входу триггера 12 и через элемент 23 НЕ - ко второму входу элемента 17 И. Выход элемента 17 И соединен с единичным входом триггера 12. Единичный выход триггера 14 подключен ко входу вычитания, а нулевой выход ко входу сложения реверсивного счетчика 5 и к знаковому разряду счетчика 6 контроля. Вход сброса счетчика 6 контроля соединен с управляющим входом регистра 7и подключен к выходу элемента 22 ИЛИ. Первый вход элемента 22 ИЛИ подключен к единичному выходу триггера 12, а второй - к выходу элемента 18 И. Информационный Еход счетчика 6 контроля соединен с выходом цемента 16 И. Поразрядные выходы счетчика 6 контроля подключены к соответствующим входам регистров 7 - 8, при этом знаковый разряд счетчика 6 подключен к регистру 8и не подключен к регистру 7. Вход Перепись устройства подключен к управляющему входу блока 9 сравнения, выходы которого подключены к индикаторным элементам 2. Аноды индикаторных элементов 2 подключены к щине питания. Выходы регистра 7 подключены к соответствующим входам блока 9 сравнения, другие входы которого подключены к соответствующим выходам регистра 8. Другие выходы регистра 8 подключены ко входам дещифратора 10. Выходы дешиф 773 ратора 10 подключены к индикаторным элементам цифрового табло 1. Вход эле- мента 24 задержки соединен со входом Перепись устройства, с управляющим входом регистра 8 и с объединенными входами группы элементов 2O/J -20 И. Вторые входы группы элементов 20, - 20д|И подключены ко входам устройства. Поразрядные входы реверсивного счетчика 5 ,подалючены к выходам Группы элементов 5 0 - 2Oj И, а информационный вход подключен к выходу элемента 21 ИЛИ,. Первый вход элемента ИЛИ подключен к выходу элемента 15 И, а второй к выходу элемента 16 .И. Примем состояние триггеров, при котором на единичном выходе разрешающий потенциал, за единичное, а состояние, при котором на нулевом выходе разрешающий потенциал, за нулевое. Работает устройство следующим образом. В начальный момент счетчики 5 -6. ре гистры 7-8, триггеры 11-14 установ- t лены в исходное состояние, при этом эле менты 15 - 16 И закрыты запрещающими потенциалами с единичных выходов тригге ров 11-12 соответственно. На входе сложения реверсивного счетчика 5 устанавливается разрешающий потенциал нулевого выхода триггера 14, этот же сигнал поступает на знаковый разряд счетчика 6 контроля. Генератор 4 тактовых импульсо настроен на номинальное значение измеря емого параметра. На входы группы элементов 20 - И поступает код измеряемого параметра. По сигналу Перепись, поступающему на объединенные входы группы элементов 20 -20 И, в реверсивный счетчик 5 записывается код, соответствующий значе нию измеряемого параметра. На входах блока 9 сравнения сигналы будут равны, так как счетчик 6 контроля и регистры 7, 8 находятся в нулевом (исходном) состоянии. Следовательно, на выходах блока 9 сравнения разрешающие сигналы отсутствуют и индикаторные элементы 2 не светятся. На цифровом табло 1 индицируется нулевое показание измеряемого параметра. Через время задержки, определяемое элементом задержки 24, сигналом Перепись подтверждается нулевое (исходное) состояние триггеров 13 - 14 и запускается генератор 4 тактовых импуль сов,с первого выхода которого на единичный вход триггера 11 поступает им-

/Л 58 пульс, определяющий начало измерения параметра. При этом триггер 11 устанавливается в единичное состояние. Раа решающий потенциал единичного выхода триггера 11 открьюает элемент 15 И и импульсы с выхода генератора 3 импульсов через элемент 15 И и элемент 21 ИЛИ начинает поступать на информационный вход реверсивного счетчи- ка 5, который заполняется с учетом внесенного в него кода до переполнения. Если время переполнения счетчика 5 с учетом внесенного кода больше интервала времени, задаваемого генератором 4 тактовых импульсов и определяющего номинальное значение измеряемого параметра, то импульс со второго выхода генератора 4 тактовых импульсов, соответствующий концу интервала, устанавливает в нулевое состояние триггер 11 и открывает элемент 17 И, открытый по второму входу высоким потенциалом выхода элемента 23 НЕ. Выходной импульс элемента 17 И устанавливает в единичное состояние триггер 12. При установке в нулевое состояние триггера 11 закрывается элемент 15 И. При установке в единичное состояние триггера 12 разрешающий потенциал с его выхода посту- пает через элемент 22 ИЛИ на управляющий вход регистра 7 и на вход сброса счетчика 6. При появлении высокого потенциала на выходе элемента 22 ИЛИ (по переднему фронту) в регистр 7 пе- реписывается содержимое счетчика 6 (в данном случае подтверждается нулевое состояние регистра 7) и производится сброс счетчика 6. При этом сброс счетчика 6 производится с некоторой задержкой на время переписи его содержимого в регистр 7. При установке в t единичное состояние триггера 12 открывается элемент 16 И и импульсы с выхода генератора 3 начинают поступать на . вход счетчика 6 контроля, работающего по заднему фронту входного импульса, и через элемент 21 ИЛИ - на вход счетчика 5, Счетчик 5 продолжает заполняться до переполнения. Импульс переполнения счетчика 5 устанавливает в единичное состояние триггер 13 и в нулевое состояние триггер 12. При установке в нулевое состояние триггера 12 закрывается элемент 16 И и прекращается поступление импульсов с выхода генератора 3 на входы счетчиков 5-6. При установке в единичное состояние триггера 13 элемент 19 И остается закрытым благодаря налинию низкого погенциала на входе, подключенном к выходу генератора 4 такто вых импульсов, С приходом второго сигнала Перепись в реверсивный счетчик 5 снова за писывается код, соответствующий текущему значению измеряемого параметра. При поступлении сигнала Перепись на управляющие входы регистра 8 и блока 9 сравнения происходит перепись содержимого счетчика 6 контроля в регистр 8 (по переднему фронту сигнала) и сравнение кодов записанных в регистрах 7 и 8 (по заднему фронту сигнала). При переписи содержимого счетчика 6 в регистр 8 на индикаторных элементах цифрового табло 1 высвечивается информация (со знаком плюс) о величине отклонения измеряемого параметра от номинального значения. В результате сравнения кодов двух регистров разрешающий сигнал появляется на первом выходе блока 9 сравнения (так как в регистре 7 записан нулевой код). При этом засвечивается индикаторный элемент 2, распо- ложенный над цифровым табло 1. Другой индикаторный элемент 2, расположенный под цифровым табло 1, остается незасве- ченным. Одновременно сигнал Перепись задержанный элементом 24 задержки, ус танавливает в нулевое состояние триггер 13, подтверждает нулевое состояние триг гера 14 и поступает на вход генератора 4 тактовых импульсов, который выдает по первому выходу сигнал, соответствующий началу интервала, после чего начинается следующий цикл измерения. Если время переполнения счетчика 5 с учетом внесенного кода меньще интервала времени, задаваемого генератором 4 тактовых импульсов, то импульс переполнения счетчика 5, подтверждает нуле- вое состояние триггера 12 и устанавли- вается в единичное состояние триггер 13 разрешающий потенциал выхода которого открывает по первому входу элемент 19 И, закрытый по второму входу запрещающим потенциалом второго выхода генератора 4 тактовых импульсов. При этом после переполнения счетчик 5 начинает вторично заполняться импульсами генератора, поступающими на информационный вход через элемент 15 И и элемент 21 ИЛИ. По окончании интервала времени, формируемого генератором 4 тактовых импульсов, импульс со второго выхода генератора 4 тактовых импульсов устанавливает в нулевое состояние триггер 75510 11 и открывает элементы 17 и 19 И. Выходными сигналами элементов 17 и 19 И устанавливают в единичное состояние триггер 12, высокий потенциал i его выхода через элемент 22 ИЛИ поступает на управляющий вход регистра 7 и на вход сброса счетчика контроля 6. При этом в регистр 7 переписывается содержимое счетчика 6 (результат предыдущего цикла измерения), а затем сбрасьтается счетчик 6, При установке, в нулевое состояние триггера 11 закрывается элемент 15 И. При установке в единичное состояние триггера 14 на входе сложения счетчика 5 появляется запрещающий потенциал, а на входе вычитания - разрещающий потенциал. Разрешающий потенциал выхода триггера 12 открывает элемент 16 И, после чего импульсы с выхода генератора 3 начинают поступать через элемент 16 И и элемент 21 ИЛИ на вход счетчика 5, работающего теперь на вычитание до обнуления. Одновременно импульсы гене- ратора поступают на вход счетчика 6, подсчитывающего импульсы, количество которых пропорционально величине отклонения измеряемого параметра от номинального значения. После обнуления счетчика 5 устанавливается в нулевое состояние триггер 12, закрывается элемент 16 И и прекращается поступление импуль ОЕ, генератора на входы счетчиков 5-6. С приходом очередного сигнала Перепись заносится новое значение кода в счетчик 5, переносится содержимое счетчика 6 в регистр 8 (результат измерения нового цикла измерения) и производится сравнение кодов, записанных в регистре Вив регистре 7 (результат измерения предшествующего цикла измерения). Через время задержки, определяемое элементом 24 задержки, устанавливаются в исходное состояние триггеры 13 и 14 и запускается генератор 4 тактовых импульсов. На цифровом табло 1 высвечивается информация (со знаком минус) о величине отклонения измеряемого параметра от номинального значения. Одновременно засвечивается один из двух индикаторных элементов 2, расположенный над цифровым табло 1 или под ним, в зависимости от значения кодов, сравниваемых блоком 9 сравнения. Начинается новый цикл измерения. Если время переполнения счетчика 3 с учетом внесенного кода равно интервалу времени, задаваемому генератором 4 тактовых импульсов, что соответствует нулевому отклонению измеяемого параметра от номинального значения, то элемент 17 И не открывается, триггер 12 в единичное состояние не устанавливается и элемент 16 И остается закрытым. Импульсы генератора на счетчик 6 конт роля не поступают. При совпадении во времени сигнала с генератора 4 такто вых импульсов исигнала перепопнения счетчика 5 открывается элемент 18 И. Выходной импульс элемента 18 И поступает через элемент 22 ИЛИ на управ« ляющий вход регистра 7 и на вход сброса счетчика 6, В регистр 7 переносит ся содержимое счетчика 6 после чего счетчик сбрасывается. С приходом сигнала Перепись в счетчик 5 заносится новое значение кода, а в регистр 8 пе- реносится нулевой код счетчика 6. На цифровом табло 1 высвечивается нулевой код. В результате сравнения кодов регис ров 7 и 8 разрешающий потенциал появ ляется на втором выходе блока 9 сравнения . Засвечивается индикаторный элемент 2, расположенный под цифровым табло 1. Таким образом, в процессе измере-ния контролируемого параметра на циф ровом табло 1 высвечивается информация (со знаком плюс или минус) о величине отклонения измеряемого параметра от номинального значения, индикатс ные эле менты 2 показьшают направление изменения (тенденцию) параметра. При возраста НИИ параметра, то есть значения кода ново го цикла, больше, чем в предыдущем цикле засвечивается индикаторный элемент 2, расположенный над цифровым табло 1, а при убьюании параметра засвечивается индикаторный, элемент 2, расположенный под цифровым табло 1. При неизменном значении измеряемого параметра индикаторные элементы 2 не засвечиваются. Конструктивные особенности предлага емого технического решения позволяют повысить точности индикации за счет ди кретного метода измерения изменения параметра. Дискретность измерения определяется периодом следования импульсов генератора эталонной частоты. При увеличении точности индикации на один порядок количество элементов индикации увеличивается на один элемент цифровог табло, что не приводит к существенному увеличению размеров конструкции Кроме того расширяется класс решаемых задач за счет более высокой точ ости измерения параметра. Устройство ожет использоваться не только в каестве индикатора, но и измерителя изеряемого параметра, осуществляющего измерение с высокой точностью. Устрой тво также может производить измереие параметров, величина которых измеяется в разные стороны, относительно нулевого значения, с соответствующим наком, а также уменьшается время контоля параметра за счет представления информации в цифровой форме,, и время определения тенденции изменения за счет агорания одного или другого индикаторного элемента, расположенных соответственно над цифровым табло или под ним. Формула изобрет-ения Устройство для индикации, содержащее два регистра, блок сравнения,, дешифратор, индикаторные элементы, сигнализирующие элементы, группу элементов И, элемент задержки, генератор импуль-сов и элемент НЕ, причем выход первого регистра подсоединен к первому входу блока сравнения, выход второго регистра подключен ко второму входу блока сравнения, выход второго регистра соединен со входом дешифратора, выход которого соединен со входом индикаторных элементов, выходы блока сравнения подсоединены ко входам сигнализирующих элементов, другие входы которых объединены и подсоединены к источнику питания, вход перезаписи устройства связан со входом элемента задержки, с первыми входами элементов И группы, и первым входом второго регистра и треть«им входом, блока сравнения, вторые входы элементов И группы подключены ко входам устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения об-ласти применения за счет дискретного метода измерения параметра, оно содержит пять элементов И, два элемента ИЛИ, четыре триггера, генератор тактовых импульсов, реверсивный счетчик, причем поразрядные входы реверсивного счетчика подключены к выходам элементов И группы, а информационный вход подсоединен к выходу первого элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами первого и второго элементов И, первые входы которых подключены к выходу генератора импульсов, а вторые к выходам первого и второго триггеров

соответственно один вход первого триг- гера подсоединен к первому выходу генератора тактовых импульсов, а второй- ко второму выходу генератора тактовых импульсов, первый выход генератора так- товых импульсов связан с первыми входами третьего, четвертого и пятого эле- мейтов И, второй вход третьего элемента И подсоединен к выходу элемента НЕ, вход которого связан с выходом реверсии кого счетчика и вторым входом четвёртого элемента И, а также первым входом третьего триггера, второй вход которого соединен с первым входом четвертого триггера, входом генератчэра тактовых импульсов и выходом элемента задержки, выход третьего триггера подключен ко втрому входу пятого элемента И, выход которого соединен со вторым входом четвертого триггера, прямой и инверсный выходы которого подсоединены к управляющим входам реверсивного счетчика и

первому входу счетчика, второй вход Которого и первый и управляющий вход первого регистра соединены с выходом второго элемента ИЛИ, первый и второй входы которого подключены к выходу второго триггера в четвертого элемента И соответственно, выход счетчика подсоединен ко второму входу первого регистра, а вхсж счетчика контроля соединен с выходом второго элемента И, первый вход второго триггера подсоединен к выходу тречъего элемента И, а его второй вход соединен с выходом реверсивного счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 318968, кл. а Об К 15/18. 24.01.72.

2.Авторское свидетельство СССР jNo 488235, кл. Q 06 К 15/18, .02.76 (прототип).

х