Устройство контроля амплитудногодиАпАзОНА СигНАлА Советский патент 1981 года по МПК H03K5/19 G01R19/00 

1

Изобретение относится к автоматике и телемеханике и может быть использовано для контроля амплитудного диапазона напряжений переменного тока.

Известно ус тройств о, содержащее входной блок для приема сигнала переменного тока- и, по крайней мере, два канала для приэла сигнала переменного тока, и, по крайней мере, два канала для контроля его уровня. Каждый канал содержит последовательно соединенные усилитель с переменньм коэффициентом деления, пороговое устройство, одновибратор и элемент индикации, причем, входы всех усилителей указанных двух каналов объединены между собой и подключены к входному блоку. Дпя осуществления контроля за несколькими уровнями входного сигнала число таких каналов увеличивается за счет введения новых пороговых элементов и равно числу уровней, за которыми ведется наблкдение ij .

Недостатком указанного устройства является существенное уменьшение нацежности и точности измерений при увеличении числа уровней контроля, Ьбусловленное наличием в каждом канале амплитудных пороговых элементов, выполненных на аналоговых элементах, которым свойственна низкая стабильность рабочих параметров при изменении условий внешней среды и изменении уровней питающих напряжений. При возрастании количества контролируемых уровней (соответственно - каналов), взаимный дрейф эталонных поро0гов будет иметь существенную величину. Кроме того, при проведении профилактических работ, связанных с контролем и подстройкой эталонных уровней такого устройства, необходима

5 проверка эталонного уровня срабатывания каждого канала, что соответственно усложняет проведейие указанных работ.

Цель изобретения - повышение надежности работы предлагаемого устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство контроля амплитудного диапазона сигнала, содержа5 щее входной блок, подключенный к входам усилителей с переменным коэффициентом деления, входы которых под,ключены к входам пороговых элементов, одновибратор и элементы индикации,

0 введены элементы И и И-НЕ, элемент

памяти, генератор тактовых импульсов формирователь, счетчик и дешифратор, причем выходы пороговых элементов подключены к входам первого элемента И, выход которого подключен непосредственно к первому входу второго эле-, мента И, установочному входу счетч ка и через последовательно соединенные формирователь и одновибратор к первьм входам элементов И-НЕ, второй вход второго элемента И подключен к выходу генератора тгистовых импульсов а выход второго элемента И - к входу счетчика импульсов , выходы которого подключены к входам дешифратора,один из входов которого подключен к первому установочному входу О элементов памяти, а другие выходы соединены с установочными входами Ч элементов памяти, инверсный выход каждого последующего элемента памяти подсоединен к второму установочному входу О предыдущего элемента памяти а прямые выходы элементов памяти подключены к вторьм входам элементов И-НЕ, выходы которых подключены к элементам индикации.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

УсТрОЙСТВО КОНТрОЛЯ с1МПЛИТУДНОГО

диапазона сигнала содержит входной блок 1, два идентичных усилителя 2 и 3 с переменным коэффициентом деления два идентичных пороговых элемента 4 и 5, элементы И 6 и 7, генератор 8 тактовых импульсов, формирователь 9, одновибрАтор 10, счетчик 11 импульсов, дешифратор 12, выходную шину 13 первого выхода дешифратора, вькодные шины 14-1-14-N дешифратора, элементы памяти 15-1-15-N на триггерах, элементы И-НЕ 16-1-16-N, элементы индикации 17-1-17-N, йыходные шины 18-118-N.

Линия, по которой передается сигнал, контролируемый предлагаемы устройством, подключена к входному блоку 1, представляющелу собой трансформатор. Вторичная обмотка этого трансформатора подсоединена ко входам пары усилителей 2 и 3, выходы которых соответственно подключены ко входам пороговых элементов 4 и 5. Выходы пороговых элементов 4 и 5 подсоединены к элементу И 6, подключенному своиЦвыходсм к одному из входов элемента и 7, ко входу формирователя 9 и входу сброса счетчика 11. Второй вход элемента И 7 подключен к генератору 8 тактовых импульсов , а его выход - ко входу счетчика 11 импульсов выходные шины которого подключены к дешифратору 12. Первый выход 13 дешифратора 12 подключен ко входам 15 сброса всех триггеров. Соответствующие выходы 14-1-14-N дешифратора 12 подключены к соответствующим устаноночным входам элементов 15-1-15-N, при этом инверсный вькод каждого последующего триггера 15 соединен с одним из входов сброса предыдущего триггера. Прямые выходы триггеров 15-1-15-N подсоединены к соответст.вующим двухвходовым элементам И-НЕ 16-1-16-N, причем вторые входы этих элементов соединены между собой и подключены к выходу одновибратора 10,

вход которого соединен с выводом мирователя 9. Выходы элементов 16-116-N подключены к элементам индикации 17-1-17-N, а также к выходным шинаМ 18-1-18-N.

Устройство работает следующим об5 раэом.

Входной сигнал поступает на первичную обмотку трансформатора 1,снимается с его вторичной обмотки (без возможной постоянной составляющей) и

0 поступает на вход усилителей 2 и 3. Этот сигнал имеет форму, отображенную на диаграмме А (фиг. 2) , где приведены два случая сигналов, когда сигнал имеет амплитуду сХ- и когда амплитуду

5 |Ьл причем Ь . Пунктирной прямой здесь обозначен верхний минимальный порог контроля, а штрих - пунктирной прямой - минимальный нижний порог контроля.

0 Преобразованный пороговыми устройств 4 и 5 сигнал имеет вид, показанный на диаграммах В и С, Сплошными линиями на этих диаграммах обозначен сигнал, имеющий место на выходе

5 элементов 4 или 5 при поступлении

сигнала oi. В этом случае длительность импульсов на выходе элемента 4 либо 5 равна tot. Пунктирными линиями на диаграммс1х В и С показаны фронты импуль„ сов на выходе элементов 4 и 5 при поступлении на вход сигналов с амплитудой |Ь , при этом длительность импульсов на выходе элементов равна tg,.

Эти сигналы поступают на вход элемента И 6, на выходе которого имеют

5 форму, представленную на диаграмме D или С в зависимости от амплитуды входного сигнала. Длительность положительного импульса на выходе элеменгр

та И 6 равна ,гдe Т-период

0

входного сигнала; t; - длительность импульсов на выходе элементов 4 и 5.

Таким образом, длительность импульсов на выходе элемента И 6 пропорциональна амплитуде входного сигнала. Далее импульсный сигнал длител ностью С преобразуется в число с помощью генератора 8 импульсов, элемента И 7 и счетчика 11 импульсов, который устанавливается в исходное состояние каждый раз, когда сигнал на выходе элемента И 6 равен нулю.

Для такого преобразования импульсы с выхода элемента И б и импульсы с генератора 8. импульсов (частота ге5 нерации импульсов генератора 8 намного больше 1/f) поступают на элемент И 7, форма сигнала на выходе которог для амплитуды с отражена на диаграмме F, для амплитуды )2) - на диаграмме ЭГ, при этом число импульсов, показан 1ых на диаграммах F и G, подсчитывается счетчикCW 11 импульсов, состояние которого дешифрируется дешифратором 12. Дешифратор имеет N+1-ую выходную шину. Шина 13 подключается к выходу дешифратора, который распознает состояние счетчика, имеющее место при подсчете лишь одного импульса. Данное состояние счетчика не является информационным и служит для установки всех триггеров 15 в исходное состояние. Число остальных выходных шин 14-1-14-N дешифратора равно числу контролируемых уровней сигнала на входах усилителей 2 и 3.

Работа некоторого К-го канала контроля уровня поясняется временными диаграммами G и Н. Число импульсов, подсчитанных счетчиком 11 с начала счета до импульса, обозначенного на диаграмме F знаком , дешифрируется дешифратором 12/ и соответствующий импульс (диаграмма Н) поступает по из шин 14-1-14-N (шине 14К) на установочный вход триггера 15К. В Э.ТОТ момент триггер 15К устанавливается в единичное состояние. Если после этого подсчет импульсов счетчиком 11 продолжается и дешифратором 12 определяется новое состояние счетчика 11, соответствующее другому контролируемому уровню, соответствуквдий импульс по шине 14 L поступает на вход триггера 15 L и устанавливает его в единичное состояние, при этом триггер 15К устанавливается в исходное состояние. Такой процесс установ ки триггеров i5-l-15-N последовательно продолжается до тех пор, пока не появляется отрицательный перепад напряжения на выходе элемента 6. При появлении этого перепада формирователем 9 запускается одновибратор 10. Одновременно счетчик 11 устанавливается висходное состояние для подготовки к дальнейшей работе.

Положительный сигнал с выхода одновибратора (диаграмма D), длительность которого не должна превышать Т/2, поступает на все элементы И-НЕ 16-i-16-N.Выходной же сигнал на выходе 16-1-16-N появляется только на то

элементе, второй вход которого под

ключей к триггеру, находящемуся в единичном состоянии. Это означает, что в момент проведенного измерения уровня сигнала его амплитуда не превышала некоторого значения, соответсгвуквдего значению уровня, определяемого К-ым выходом дешифратора 12,

Сигналом с выхода элементов 16-1-.16--N управляются соответствующие элементы индикации I7-1-17-N. Одновременно сигналы с выхода элементов 16-1-16-N могут подаваться по шинам 18-1-18. -N в автоматическЪе устройство регистрации амплитудного диапазона сигнала.

Таким образом, введение в устройство новых элементов, основанных на дискретном способе обработки сигнала, позволяет осуществлять контроль диапазона амплитуд по множеству уровней с меньшей зависимостью от условий окружающей среды.

Кроме того, увеличение количества., контролируемых предлагаемым устройством уровней входного сигнала не ведет к усложнению конструкции.

20

Формула изобретения

Устройство контроля амплитудного . диапазона сигнала, содержащее входной блок, подключенный к входам усилителей с переменным коэффициентом деления, входы которых подключены к входам пороговых элементов, одновибратор и элементы индикации, о т л ичающееся тем, что, с целью -повышения надежности работы, в него введены элементы И и И-НЕ, элемент памяти, генератор тактовых импульсов, формирователь, счетчик и дешифратор, причем выходы пороговых элементов подключены к входам первого элемента И, выход которого подключен непосредственно к первому входу второго элемента И, установочному входу счетчика и через последовательно соединенные

формирователь и одновибратор к первым входам элементов И-НЕ, второй вход второго элемента И подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а выход второго элемента И - к входу

счетчика импульсов, выходы которого подключены к входам дешифратора, од и и из выходов которого подключен к первому установочному входу О элементов памяти, а другие выходы соединены с

установочными входами элементов памяти, инверсный выход которых каждого последующего элемента памяти подсоединен к второму установочному входу О предьщущего элемента памяти, а прямые выходы элементов па 1яти подключены к вторым входам элементов И-НЕ, илходы которых подключены к элементам индикации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США W 3544983,

кл. Н 03 К 5/20, 1970 (прототип).

Фиг.1

fl