Измеритель экстремумов и перепадов уровня напряжения Советский патент 1980 года по МПК G01R19/04 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть примене но для измерения максимального, минимального значений напряжений, разнииь между ними, а также режушего значения напряжения. Известно устройство для измерения экстремумов и перепадов уровня напряжения, содержащее два запсялинаюших уст ройства, компаратор, два ключа, дифферен циальный усилитель и блок регистрации fl. Недостатком этого устройства является его низкая точность. Известен также измеритель экстремумов и перепадов урсюня напряжения, содержащий генератор тактовых импульсе, выход которого соединен с синхронизирующим входом реверсивного счетчика, суммирующий вход которого соединен с выходом первого компаратора, вычитающий вход реверсивного счетчика соединен с выходом Второго компаратора, выходы реверсивного счётчика через первый коммутатор соединены с соответствующими входами первого элемента ИЛИ, выходы которого соединены со входами преобразователя аналог-цифра l2l, Недостаток этого устройства заключается в низкой точности.. Цель изобретения - повышение точности. Поставленная цель достигается тем, что в измеритель экстремумов и перепадов уровня напряжения, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с синхронизирующим входом реверсивного счетчика, суммирующий вход KOTOporxj соединен с выходом первого компаратора, вычитающий вход реверсивного счетчика соединен с выходом .второго компаратора, выходы реверсивного счетчика через первый коммутатор соединены с соответствующими входами первого элемента ИЛИ, выходы которого соединены со входами преобразователя аналог-цифра, введены 1ретий и четвертый компара-горы, семь ключей, второй, третий и четвертый коммутаторы, три счетчика, второй эл&мент ИЛИ, четыре эпемента памяти, эпемэнт задержки и бпок управления, причем первый вход первого компаратора соединен с первой шиной входного сигнала и через первый кпюч с первым входом второго компаратора, через второй ключ с первым входом третьего компаратора и с первым вкодсм четвертого компаратора, выход преобразователя аналоп-цифра соединен через третий ключ со вторым входом первого компаратора, через четвертый ключ и первый элемент памяти со вторым вкодом второго компаратора, через пятый ключ и второй элемент памяти со вторым входом третьего компаратора, через Шестой ключ и третий элемент памяти с первой шиной выходного сигнала, через седьмой кпюч со вторым входом четвертого компаратора и со входом четвертого элемента памяти, выход которого соединен со. второй шиной выходного сигнала, выход чет вертого компаратора соединен со входом первого счетчика и с первым вкодом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом третьего компаратора и со входом второго счетчика, выходы которого через второй коммутатор соединены с соответствующими входами первогоэпемента ИЛИ, выходы первого счетчика через третий коммутатор соединены с соответетвующими входами первого элемента ИЛИ, выход второго элемента ИЛИ соединен со входом третьего счетчика, выходы которого через четвертый коммутатор соединены с соответствующими входами первого элемента ИЛИ, управляющие входы первого, третьего и четвертого ключей и первого коммутатора соединены с первым выходом блока управления, первый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, второй вход блока упр 1вления соединен со второй шиной входного сигнала, с устансюочными входами первого и второго счетчиков, через элемент задержки соединен с уста- новочным входом третьего счетчика и с третьим входом блока управления, второй выход которого соединен с управляющими входами шестого ключа и четвертого коммутатора, третий выход блока управления соединен с управ ляющими входами второго, питого ключей и второго коммутатора четвертый выход блока управления соединен с управляющими входами седьмого ключа и третьего коммутатора.

На фиг. 1 представлена блок-схема измерителя экстремумов и перепадов уровня напряжения; на фиг. 2 - вариант исполнения блока управления.

Измеритель экстремуме и перепаде уровня напряжения содержит преобразователь 1 цифра-аналог, элементы 2 и 3 ИЛ коммутаторы 4 - 7, реверсивный счетчик 8, счетчики g - И. элементы 12 - 15, памяти, компараторы 16 - 19, ключи

20- 26, блок 27 управления, элемент 28 задержки, генератор 29 тактовых импульсов , причем, выход преобразователя

1 соединен через ключ 22 и элемент 12 с первым входом компаратора 17, через ключ 23 и элемент 13с шиной ЗО выходного сигнала , через ключ 24 и элемент 14 с первым входом компаратора 19, через ключ 26 с первым входом компаратора 18 и со входом элемента 15, через кпюч 20 с первым входом компаратора 16, второй вход которого соединен с шиной 31 входного сигнала, через кпюч

21со вторым входом компаратора 17

и через ключ 25 со вторым входом компаратора 18, выход элемента 15 соединен с шиной 32 выходного сигнала, выходкомпаратора 18 соединен со входом счет чика Юс первым входом элемента 3 ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом компаратора 19 и со входом счетчика 11, выход которого соединен через коммутатор 7 с соответствующими входами элемента 2 ИЛИ, выходы счетчика 10 через коммутатор 6 соединены с- соответствующимивходами элемента 2 ИЛИ выходы реверсивного счетчика 8 через коммутатор 4 соединены с соответствующими входами элемента 2 ИЛИ, выход элемента 3 ИЛИ соединен со входом счетчика 9, выходы которого через коммутатор 5 соединены с соответствующими входами эпемента 2 ИЛИ, выход компаратора 16 соединен с первым входом реве| сивного счетчика 8, второй вход которого соединен с выходом компаратора 17, управляющие вхоДь ключей 2О - 22 и коммутатора 4 соединены с выходом 33 блока 27, выход 34 которого соединен с управляющими входами ключа 23 и коммутатора 5, управляющие входы ключей 24 и 25 и коммутатора 7 соединены с выходом 35 блока 27, выход 36 которого соединен с управляющими входами ключа 26 и коммутатора 6, выход генератора 29 соединен С синхронизирующими входом реверсивного счетчика 8 и со входом 37 блока 27, вход 38 которого соединен с шиной 39 входного сигнала, с установочными входами счетчиков 10 и 11, через элемент 28 соединен с установочным входом счетчика 9 и со входом 40 блока 27. Блок 27 управления может быть выполнен по схеме (фиг. 2), содержащей триггеры 41 - 43, элемент 44 задержки элемент 45 И и дешифратор 46, причем вход триггера 43 соединен через элемен 33 с шиной входного сигнала, первый вы ход триггера 43 соединен с первым входом дешифратора 46 второй вход которого соединен со вторым выходом триггера 43 и с первым входом элемента 45 И, второй вход которого соединен с выходом триггера 42, первый вход которого соединен с шиной 38 блока 27 входного сигнала и с установочным входом триггера 41, счетный вход которого соединен с выходом элемента 45 И, второй вход триггера 41 соединен с шиной 4О входного сигнала, выходы триггера 41 соединены соответственно с третьим и четвертым входом дешифратора 46, выходы деши|)ратора 46 соединены соответственно с шинами 33 - 36 выходного сигнала. Устройство работает следующим образом. Работа блока 27 состоит из двух режимов. До подачи на шину 39 и, следовательно, на вход 38 блока 27 входного сигнала (первый режим) триггер 42 состоит в нулевом положении элемент 45 И открыт и триггер 41 переключается импульсами с выхода триггера 43. Следовательно, выходные сигналы блока 27 формируются только на выходах 33 и 36. После подачи на шину 39 сигнала (второй режим) элемент 45 И закрывается, триг гер 41 не переключается сигналами с выхода триггера 43 и выходные сигналы блока 27 формируются только на выходах 35 и 36 . После того как сигнал с шины 39 прошел элемент 28 задержки и поступил на вход 40 блока 27, блок 27 возвращается в первый режим. До поступления сигнала на шину 39 реверсивный счетчик 8 содержит текущий код контролируемого напряжения поступающего с шины 31, так как в течение времени сущ.ествования импульса на выходе 33 блока 27 код из реверсивного счетчика 8 через коммутатор 4 и элемент 2 ИЛИ поступает на преобразователь 1-, на выходе которого образуется напряжение, соответствующее коду -реверсивного счет чика 8. Это напряжение через открытый ключ 20 поступает в виде импульса на первый вход компаратора 16, а также через открытый в этом интервале времени ключ 24 подается на элемент 12 памяти. где оно запоминается и подается на первый вход компаратора 17. Если текущее значение контролируемого входного напряжения, поступающего на шину 31 меньше, чем мгновенное значение на выходе преобразователя 1, то на выходе компаратора 16 появляется сигнал, поступающий на первый вход реверсивного счетчика 8, в результате чего импульс с выхода генератора 29 уменьшает ход реверсивного счет чика 8 на единицу. ЕЕсли текущее значение входного контролируемого напряжения больше, чем мгновенное значение напряжения на выходе преобразователя 1, то срабатывает компаратор 17 и реверсивный счетчик 8 увеличивает свой код на едини цу. Таким образом, реверсивный счетчик 8 содержит текущий код контролируемого напряжения. Счетчик 10 содержит код минимального из существовавших текущих значений контролируемого напряжения, так как импульс на его счетном входе и соответст венно на выходе компаратора 18 появляется лищь тогда, когда входной контролируемый сигнал, поступающий на шину 31 меньше амплитуды импульсного сигнала, поступающего через ключ 26 с преобразователя 1 цифроаналог при соединении входов последнего через элемент 2 ИЛИ и .коммутатор 6 с выходами счетчика 10. Под воздействием импульса на счетном входе код счетчика 10 уменьшается на единицу. Счетчик 11 содержит код максимального из существующих текущих значений контролируемого напряжения. Импульс на его счетном входе и соответственно на выходе компаратора 19 появляется лишь тогда, когда уровень импульсного сигнала с амплитудой, равной текущему значению контролируемого напряжения, на выходе ключа 25 больше уровня сигнала с выхода элемента 14 памяти, задаваемого через ключ 24 преобразователем, подключаемым своими входами в это время к выходам счетчика 11. Под воздействием аждого импульса на счетном входе четчик 11 увеличивает свой код на едиицу. Под воздействием короткого запускаюего сигнала. Поступающего на шину 39, оступает сигнал на входы установки в сходное состояние счетчиков 1О и 11, од воздействием чего счетчик 11 устаавливается в нулевое состояние, при коором на выходах счетчика имеются нули, счетчик 10 устанавл1шается в единичное 7 ссютояние, при котором на выходах счетчика - единицы. В течение некоторого времени после поступления сигнала на шину 39 в блоке 27 импульсы появляютс только на выходах 35 и 36 и за счет поступления импульсов с компаратора 19 счетчик 11 устанавливает код, соответст вующий текущему значению входного контролируемого напряжения, а счетчик 1О за счет поступления на его вход импульс с компаратора 18 устанавливает тот же код. По истечении максимально допустимо го времени, необходимого на эту операцию, по5шляется импульс на выходе элемента 28 задержки, который устанавлива ет в нулевое состояние счетчик 9 и пере водит блок 27 в первый режим при котором производится последовательная подача сигналов на выходы 33 - 36 блока 27. При такой работе бпока 27 реверсивный счетчик 8 вырабатьшает код, соответствующий текущему значению контролируемого напряжения, счетчик 11 вырабатывает код, соответствующий максимал ному из текущих значений входного контролируемого напряжения, существовавших после установки блока 27 вновь в первый режим, счетчик 10 вырабатывает код, соответствующий минимальному из текущих значений входного контролируемого напряжения, существовавших после установки блока 27 вновь э первый режим, а счетчик 9 вырабатывает код, соответствующий разности между минимальным и максик альным значени5пли входного контролируемого напряжения. Предлагаемое устройство позволяет снимать все указанные коды с выходов разрядов соответствующих счетчиков. В случае необходимости можно получить и напряжения, соответствующие этим четырем кодам. Так, текущее значение контро лируемого напряжения имеется непосредственно на шине 31 входного сигнала, максимальное из текущих значений имеет ся на выходе элемента 14 памяти, минимальное из текущих значений можно снимать с выхода элемента 15 памяти, а значение максимальной разности между экстремальными значениями можно получить на выходе элемента 13 памяти. Pic пользование в предлагаемом устрой стве одного преобразователя анаЛог код вместо трех преобразователей в известно устройстве дает возможность добиться более точного соответствия между кодам 138 всех четырех исследуемых значений напряжения и их величинами. Формула изобретения Измеритель экстремумов и перепадов уровня напряжения, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с синхронизирующим входом реверсивного счетчика, суммирующий вход которого соединен с выходом первого компаратора, вычитающий вход реверсивного счетчика соединен с выходом второго компаратора, выходы реверсивного счетчика через первый коммутатор соединены с соответствующими входами первого элемента ИЛИ, выходы которого соединены со входами преобразователя аналог-цифра, отличающийся тем, что, с Целью повышения точности, в него введены третий и четвертый компараторы, семь ключей, второй , третий и четвертый коммутаторы, три счетчика, второй элемент ИЛИ, четыре элемента памяти, элемент задержки и блок управления, причем первый вход первого- компаратора соединен с первой шиной входного сигнала VI через первый ключ с первым входом второго компаратора, через второй ключ с первым входом третьего компаратора и с первым входом четвертого компаратора, выход преобразователя аналог-цифра соединен через третий ключ со вторым входом первого компаратора, через четвертый ключ и первый элемент памяти со вторым входом второго компаратора, через пятый ключ и второй элемент памяти со вторым входом третьего компаратора, через шестой ключ и третий элемент памяти с первой шиной выходного сигнала, через седьмой ключ со вторым входом четвертого компаратора и со входом четвертого элемента памяти , выход которого соединен со второй шиной выходного сигнала, выход четвертого компаратора соединен со входом первого счетчика и с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с третьего компаратора и со входом второго счетчика, выходы которого через второй коммутатор соединены с соответствующими входами перазого элемента ИЛИ, выходы первого счетчика через третий коммутатор соединены с соответствующими входами первого элемента ИЛИ, выход второго элемента ИЛИ соединен со входом третьего счетчика, выходы которого через четвертый коммутатор соединены с

соответствующими входами первого эпемента ИЛИ, управляющие входы первого, третьего и четвертого ключей и первого коммутатора соединены с первым выходом блока управления, первый вход которого соединен с вьпоаам генератора -.тактовых импульсов, второй вход блока управления соединен со второй шиной входного сигнала с установочными входами первого и второго счетчика , через элемент задержки соединен с установочным входом третьего счетчика и с третьим входом бпока уаравления, второй выход которого соединен с управляющими входами шестого ключа и четвертого коммутатора, третий

выход блока управления соединен с управляющими .входами второго, пятого ключей и второгр коммутатора, четвертый выход блока управления соединен с управляющими входами седьмого ключа и третьего коммутатооа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 427288, кп. G 01 R 19/О4, 07.02.72.

2.Авторское свидетельство СССР № 345444. кл. Q 01 R 19/10, 30.1О.7О (прототип).

-4

37 -5

««

J

ЛУ

55 3ff 33 3

It

h

Lri

4/

45

/4г

Фиг 2