Устройства для измерения аналоговых величин с автоматическим масштабированием Советский патент 1982 года по МПК H03K13/08 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АНАЛОГОВЫХ

ВЕЛИЧИН С АВТОМАТИЧЕСКИМ МАСШТАБИРОВАНИЕМ

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в измерительных приборах, а также в информационных измерительных системах для измерения аналоговых величин в широком диапазоне с автоматическим масштабированием. Известно устройство для измерения аналоговых величин с автоматическим масштабированием, содержащее последовательно соединенные блок изменения масштаба, селектор шкалы, первый распределитель импульсов, первый элемент i1 и первый генератор синхроимпульсов, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), например, поразрядного уравновешивания, включающий в себя последовательно соединенные нуль Орган, цифро-аналоговый преобразрватель (ЦАП), блок управления, второй распределитель импульсов, второй элемент И и второй генератор синхроимпульсов, однозибратор, при этом второй вход блока изменения масштаба является первым входом устройства, вход одновибратора - вторым входам устройства, выход блока изменения масштаба соединен с вторым входом нуль-органа, выход которого соединен с вторым входом блока управления, выход одновибратора соединен с входами генераторов синхроимпульсов и с вторыми входами распределителей импульсов, вторым входом селектора шкалы и третьим входом блока управления. Известное устройство содержит также дешифратор минимального значения, определяющий соответствие между входным аналоговым сигналом, равным нулю, и выходным кодом АЦП (например, 1.0...О) и дешифратор максимального значения, определяющий соответствие входным аналоговым сигналом, превышающим величину напряжения, ограниченного возможностями АЦП, и максимально возможным кодом АЦП (например, 1.1...1 для положительной полярности и 0.0...О для отрицательной

Полярности входного аналогового сиг- нала) 1J.

Недостатком известного устройства является низкое быстродействие необходимости каждый раз перед тем, как переключить шкалу следующего масш таба, осуществить цикл преобразования ЛЦП, В резу пьтате время измерения определяется числом синхроимпульсов, затраченных на перебор шкал масштабирования, и числрм синхроимпульсов, затраченных на все циклы преобразо- . вания АЦП, которые необходимы для выбора нужной шкалы масштабирования.

Цель изобретения - повышение быстсодействия.

Поставленная цель достигается тем что в устройство для измерения аналоговых величин с автоматическим масш табированием, содержащее одновибратор,, вход которого соединен с первой входной шиной, последовательно соединенные, блок изменения масштаба, второй вход которого соединен с второй входной шиной, селектор шкалы, первый распределитель импульсов, первый элемент И и первый генератор синхроимпульсов, аналого-цифровой преобразователь , выполненный на последовательно соединенных нулыоргане, цифро-аналоговом преобразователе,, блоке управления, втором элементе И, втором распределителе импульсов и втором генераторе синхроимпульсов, второй вход которого соединен с вторым входом первого генератора синхроимпульсов, выходом, одновибратора, с вторыми входами распределителей импульсов, вторым входом селектора шкалы и третьим входом блока управления, а второй вход нуль-органа соединен с выходом блока изменения масштаба, а его выход соединен с вторым входом блока управления, введены последовательно соединенные элементы ИСКЛЮЧАЮЛ ЩЕЕ ИЛИ., И-НЕ и НЕ, при этом первый вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с выходом нуль-органа, вход - с первым выходом блока управления, второй вход элемента И-НЕ соединен с первым выходом второго распределителя импульсов, а выход - с вторым входом второго элемента И, выход элемента НЕ соединен с вторым входом первого элемента И.

Начертеже представлено устройство для измерения аналоговых величин с автоматическим масштабированием.

Устройство содержит блок 1 изменения масштаба,, селектор 2 шкалы, первый распределитель 3 импульсов, первый элемент 4 И, первый генератор 5 синхроимпульсов, аналого-цифровой преобразователь ( поразрядного уравновешивания, включающий в себя последовательно соединеннее нуль-орган 7, цифро-аналоговый преобразователь ЦАП 8, блок 9 управления,, йтррой распределитель 10 импульсов, второй элемент 11 И и второй генератор 12 .синхроимпульсов. Устройство содержит также одновибратор 13, первую входную шину 1, вторую входную шину. 15 первые выходные шины 16 ( выходы селектора 2 шкалы) вторые выходные шины 17 устройства { выходы блока 9 управления), элемент 18 ИСКЛОЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемент 19 И-НЕ и элемент 20 НЕ.

Устройство работает следующим образом.

При подаче сигнала на первую входную шину k срабатывает одновибратор 13 и устройство устанавливается в исходное состояние. При этом в блоке 1 изменения масштаба устанавливается минимальная шкала, на выходе блока 9 управления формируется код 1.000, на выходе ЦАП 8 - напряжение О, а на первом выходе второго распределителя 10 импульсов устанавливается логический О.

Таким образом, на выходе элемента 19 И-НЕ устанавливается 1, а на выходе элемента 20 НЕ - О. В результате на второй вход элемента 11 И поступает 1, а на второй вход элемента k И - О. После окончания импульса одновибратора 13 генератор 12 синхроимпульсов выдает первый импульс. Этот импульс, пройдя элемент 11 И, поступает на распределитель 10 импульсов, на первом выходе которого формируется единичный потенциал. В зави,симости от полярности сигнала Uy , поступающего с блока 1 изменения масштаба на вход нуль-органа 7, относительно Уцсшнуль-орган 7 выдает на выход сигнал логического О или 1. Сигнал логического О выдается при УСЛОВИИ U,{7U.,,,. 1 прии гУцап- CJ вторую входную шину 15 поступает напряжение отрицательной полярности, то к моменту прохода первого импульса УцопНа выходе нуль-органа 7 устанлвливается 1. По этому сигналу первым импульсом с распределителя 10 импульсов в блоке 9 управления на первом выходе устанавливается О, т.е. с блока 9 управления выходит код 0... 0...0, что формирует на выходе ЦЛП 8 напряжение отрицательной полярности, соответствующее максимальному значению минимальной шкалы блока 1 изменения масштаба. При этом, если Ux и.цс1п на выходе нуль-органа 7 остается 1. В результате на выходе элемента 18 ИСКЛОЧАЩЕЕ ИЛИ появляется 1, на выходе элемента 19 И-НЕ ,а на выходе элемента 20 НЕ - 1. Элемент И 11 закрывается, а элемент И открывается, генератор 5. синхроимпульсов выдает импульс для масштабирования. Промасштабированное в блоке 1 изменения масштаба напряжение поступает на вход нуль-органа 7 и, если снова ,an, то происходит вновь отработка элементов 18, 19 , генератора 5 распределителя импульсов 3 селектора 2, блока 1 до тех пор, пока не станет и 7ицап-Тогда на выходе нуль-органа 7 появляется О, на выходе элемента 18 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ , на выходе элемента 19 И-НЕ - I на выходе элемента 20 НЕ - О. 11 И открывается, элемент И закрывается, и генератор 12 синхроимпульсов начинает подавать импульсы для преобразования в АЦП 6. На первом выходе распределителя ТО импульсов появляется нулевой потенциал, который сохраняется на весь цикл работы АЦП, что запрещат переход к масштабированию. После завершения цикла преобразования в АЦП результат преобразования устройства индицируется на выходах 16 и 17 устройства. Если на вторую входную шину 15 поступает напряжение положительной полярности, то к моменту прихода первого импульса UK цап-На выходе нуль-ор гана 7 устанавливается О. По этому сигналу первым импульсом с распределителя 10 импульсов в блоке 9 управления устанавливается код 1-1, что формирует на выходе ЦАП 8 напряжение положительной полярности, соответствующее максимальному значению для минимальной шкалы блока 1 изменения масштаба. При этом, если снова U vUivJ на выходе нуль-органа 7 остается О В результате на выходе элемента 18 ИСШ)ЧАЮ1ДЕЕ ИЛИ появляется 1, так как с первого выхода блока 9 управ- . ления поступает 1. На выходе элемента 20 НЕ - 1, элемент 11 И закрывается, элемент k И открывается и т.д., и начинается масштабирование. Когда масштабирование заканчивается ,cin. 3 выходе нуль-органа 7 появляется 1, на выходе элемента 18 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ - О, на выходе элемента 19 И-НЕ - 1, на выходе элемента 20 НЕ - О, элемент закрывается, элемент 11 И открывается, и начинается цикл преобразования АЦП 6. Результат преобразования индицируется на выходах 16 и 17 устрой ства. Таким образом, по сравнению с прототипом при преобразовании аналогово го сигнала повышается быстродействие преобразования, так как сокрацается число импульсов, затраченных на перебор шкал масштабирования и на весь цикл преобразования. Формула изобретения Устройство для измерения Аналоговых величин с автоматическим масштабированием, содержащее одновибратор, вход которого .подключен к первой входной шине, последовательно соединенные блок изменения масштаба, второй вход которого соединен с второй входной шиной, селектор шкалы первый распределитель импульсов, первый эле-« мент И и первый ге1нератор синхроим|1ульсов, аналого-цифровой преобразо-, ёатель, выполненный на последователь но соединенных нуль-органе, цифроаналоговом преобразователе, блоке управления, втором распределителе импульсов, втором элементе И и втором генераторе синхроимпульсов, второй вход которого соединен с вторым входом первого генератора синхроимпульсов, выходом одновибратора, с вторыми входами распределителей импульсов, вторым входом селектора шкалы и третьим входом блока управления, а второй вход нуль-органа соединен с выходом бхюка изменения масштаба, а его выход соединен с вторым входом блока управления, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, введены последовательно соединенные элементы ИСКЛОМАЮЩЕЕ ИЛИ, 7 И-НЕ и НЕ, при этом первый вход

мента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с выходом нуль-органа, второй вход - с первым выходом блока управления, второй вход элемента И-НЕ соединен с первым выходом второго распределителя импульсов, а выход с вторым

мента НЕ соединен с вторым входом первого элемента И.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3.187.323, кл. , 1965. эле- входом второго элемента И, выход эле95169 8