Цифровой вольтметр Советский патент 1981 года по МПК H03K13/17 

Изобретение относится к измерител ной технике и представляет собой циф ровой вольтметр, выполненный на базе , следящего аналого-цифрового преоб разователя. Изобретение может быть использовано для измерения аналоговых величин таких как давление, усилие, температура и т.п., информация о которых представлена напряжением постоян ного тока. Известен цифровой вольтметр, соде жардий генератор тактовых импульсов, основной и вспомогательный реверсивные счетчики, цифроаналоговый преобразователь, дешифратор, триггер, ком паратор, логические элементы Tlj Однако с его помощью нельзя определять максимальные и минимальные значения преобразуемого сигнала. Известен цифровой вольтметр, содержа&дий соединенные последовательно генератор импульсов, первый реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь и компаратор, регистр памяти, входы которого через коммутатор соединены с выходами первого реверсивного счетчика, входы сложения и вычитания которого подключены соответственно к инверсному и прямому выходам компаратора, вто- , рой реверсивный счетчик, выходы которого через определитель нулевого состояния соединены с первым входом элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов, триггер Г2}. Это устройство определяет только максимумы преобразуемого сигнала, а не экстремальные максимальные и минимальные значения преобразуемого сигнала. Цель изобретения -.определение экстремальных значений преобразуемого сигнала. Достигается это тем, что в цифровой вольтметр, содержащий соединенные последовательно генератор импульсов, первый реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь и компаратор, регистр памяти, входы которого через коммутатор соединены с выходами первого реверсивного счетчика, входы сложения и вычитания которого подключены соответственно к инверсному и прямому выходам компаратора, второй реверсивный счотчик, выходы которого через определитель нулевого состояния соединен с первым входом элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов, триггер, введены два одно вибратора, два элемента ИЛИ, четыре ключа, причем прямой выход компарато ра через первый и второй ключи соеди нен с первыми входами элементов ИЛИ вторые входы которых через третий и |четвертый ключи подключены к инверсному выходу компаратора, выход первого элемента ИЛИ соединен с третьим входом элемента И-НЕ и входом вычита ния второго реверсивного счетчика, вход сложения которого подключен к выходу второго элемента ИЛИ/ а выход через первый одновибратор к входу .триггера, прямой выход которого соединен с управляющими входами третьего и четвертого ключа, инверсный - с управляющими входами первого .и второ го ключа, первый вход элемента И-НЕ через второй одновибратор подключен к управляющему входу коммутатора. На фиг. 1 приведена блок-схема цифрового вольтметра; на фиг. 2 диаграммы напряжений, поясняющие его работу. Устройство состоит из генератора импульсов 1, выход которого подключен к входу первого 2 и через элемент И-НЕ 3 к второму 4 реверсивным счетчикам. Выходы разрядов реверсивного счетчика 2 подключены через цифроаналоговый преобразователь 5 к компаратору 6, .а через коммутатор 7 - к регистру памяти 8. Прямой О и инверсный 1 выходы компаратора подключены соответственно к двум парам ключей 9, 10 и 11, 12. Выходы ключей 11 и 9 объединены элементом ИЛИ 13, а выходы ключей 10 и 12 объ единены элементом ИЛИ 14. Выход эле мента 13 подключен к шине вычитани реверсивного счетчика 4 и к входу элемента И-НЕ 3. Выход элемента 14 подключен к шине сложение реверси ного счетчика 4. Выходы разрядов ре версивного счетчика 4 подключены к определителю 15 нулевого состояния счетчика 4. Выход определителя 15 подключен к входу элемента И-НЕ 3 и через одновибратор 16 - к коммутато ру 7. Выход переполнения реверсивно го счетчика 4 подключен через одновибратор 17 к триггеру 18. Прямой О k инверсный 1 выходы триггера 18 ггодсоединены к парам ключей 9, 12 и 10, 11 при их хицс,п (Un,qn- на пряжение с выхода цифроаналогового преобразователя), Работа устройства происходит сле дующим образом. На фиг. 1 приведено исходное состояние, при котором оба реверсивных счетчика 2 и 4 установл ны в ноль, закрыт элемент И-НЕ 3. П тенциал 1 на инверсном выходе три гера 18 говорит о знаке первого опр деляемого экстремума (максимум). По команде Пуск снимается блокирующий сигнал с шины установки нуля (уст. 0 реверсивного счетчика 2, на вход которого начинают поступать импульсы генератора 1. Допустим, что пуск совпал с началом роста напряжения исследуемой функции УХ. Первый же счетный импульс, поступающий на ;вход реверсивного счетчика 2 вызовет появление первой ступеньки на выходе цифроаналогового преобразователя 5, величина напряжения которой превысит значение функции Uj( в этот начальный момент. Компаратор 6 изменит свое состояние на обратное. Появление О на его инверсном выходе вызовет появление О и на выходе элемента ИЛИ 13. Одновременно 1 с прямого выхода компаратора б через элемент ИЛИ 14 дает, разрешение на сложение для счетчика 4 и разрешение на вычитание для счетчика 2. Следующий счетный импульс вычтется из счетчика 2 и запишется в счетчике 4. Списывание импульса в счетчике 2 вызовет возврат компаратора б в исходное состояние и смену сигналов разрешения на шинах сложение и вычитание обоих счетчиков. Запись импульса в счетчике 4 вызовет срабатывание определителя 15, запуск одновибратора 16, открытие коммутатора 7 и перепись в регистр 8 показаний счетчика. В данный (начальный момент) эти показания равны нулю. Следующий третий по счету импульс с генератора 1 запишется в счетчике 2 и обнулит (вычтется единица) счетчик 4. Определитель 15 примет свое исходное состояние (одновибратор 1.6 при этом не срабатывает). Если запись этого импульса в счетчике 2 не вызвала срабатывание компаратора б (напряжение УХ за это время выросло на величину, большую, чем ступенька ЦАП) , то в счетчике 2 запишется и следующий четвертый импульс генератора 1 и т.д. Работа будет продолжаться, причем, первый реверсивный счетчик непрерывно работает в следящем режиме. Число, записанное в нем на любой момент времени, в цифровом виде отображает величину исследуемой функции DX. Состо-, яние второго реверсивного счетчика 4 можно (до времени t., по диаграмме фиг. 2) принять равным нулевому. Начиная d момента t (момент первого максимума - точка перегиба) из реверсивного счетчика 2 импульсы начнут вычитаться, а в счетчике 4 это же количество импульсов будет записываться. Первый такой импульс вызовет срабатывание определителя 15, срабатывание одновибратора 16 и перепись показаний счетчика 2 (значение первого максимума) в регистр 8. По мере пащения значения функции .Ux счетчик 4 продолжает запись иглпульсов, которые вычитаются из счетчика 2. Емкость счетчика 4 определяет в пересчете

на аналоговую величину для цифроаналогового преобразователя 5 то контрольное напряжение д U , когда можно твердо заключить, что пик пройден и идет снижение значений функции Uy. Импульс переполнения (обнуления) счечика 4 вызовет появление сигнала пе репись, т.е. команды, по которой из регистра 8 можно списывать хранящеес .там (в цифровом виде значение первого максимума. После небольшой задержки, вызванной срабатыванием одновибратора 17, что необходимо для уверенного съема информации с регистра 8, сработает триггер 18. Изменение состояние триггера 18 (появление 1 на его прямом выходе) говоРИТ о том, что теперь устройство определяет значение минимума функции. Работа далее идентична, как и в случае определения максимума функции, только теперь уже вместо увеличения числа в счетчике 2 идет уменьшение числа в этом счетчике. В счетчике 4 до времени tj практически поддерживается нулевое состояние, так как почти постоянно присутствует 1 на шине вычитания как счетчика 2, так и счетчика 4. Этот потенциал (19 через ключ 9 и элемент ИЛИ 13 поддерживает в закрытом состоянии элемент И-НЕ 3.

Формула изобретения

Цифровой вольтметр, содержащий соединенные последовательно генерато импульсов, первый реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь и компаратор, регистр памяти, входы которого через коммутатор соединены

с выходами первого реверсивного счетчика, входы сложения и вычитания которого подключены соответственно к инверсному и прямому выходам компаратора, второй реверсивный счетчик, выходы которого через определитель нулевого состояния соединены с первым входом элемента И-НЕ, второй вхо которого подключен к выходу генера-/ тора импульсов, триггер, отличающийся тем, что, с целью определения экстремальных значений преобразуемого сигнала, в него введены два одновибратора, два элемента ИЛИ, четыре ключа, причем прямой выход компаратора через первый и второй ключи соединен с первыми входами элементов ИЛИ, вторые входы которых через третий и четвертый ключи подключены к инверсному выходу компаратора, выход первого элемента ИЛИ соединён с третьим.входом элемента И-НЕ и входом вычитания второго реверсивного счетчика, вход сложения которого подключен к выходу второго элемента ИЛИ, а выход через первый одновибратор -г к входу триггера, прямой выход которого соединен с управляющими входами третьего и четвертого ключа, инверсный - с управляющими входами первого и второго ключей, первый вход элемента И-НЕ через второй одновибратор подключен к управляющему входу коммутатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 546099, кл. И 03 К 13/17, 1973.

2.Авторское свидетельство СССР ho заявке № 2681619/21,

кл. Н 03 К 13/17, 1978 (прототип).