Дискретно-аналоговый измерительный прибор Советский патент 1983 года по МПК G01R19/00 

(5) ДИСКРЕТНО-АНАЛОГОВЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР

Изобретение относится к измерител ной технике и может быть использовано на приборостроительных предприяти ях, изготавливающих измерительные пр боры без подвижных частей. - Известны дискретно-аналоговые измерительные приборы, содержащие аналого-цифровой преобразователь (АЦП) в число-импульсный код в виде преобразователя измеряемой величины ар временной интервал и генератора импульсов, заполняющих этот интервал, газоразрядную индикаторную панель со схемой управления и формирователи анодного напряжения. Указателем величины измеряемого сигнала в них является столбик светящихся :элементов, располЬженный между нулевой риской шкалы и риской, :соответствующей указанной величине измеряемого сигнала 1 . Недостаток указанных приборов сравнительно большая мощность, потребляемая газоразрядной индикаторной панелью при большой длине светящегося столбика (при отображении больших значений измеряемого сигнала). Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является электроизмерительный дискретно-аналоговый прибор, содержащий АЦП с параллельным кодом на выходе, дешифратор параллельного кода в позиционный, оптоэлектронное отсчетное устройство, состоящее из шкалы и светоизлучающих элементов - светодиодов, установленных вдоль шкалы с постоянным шагом. При этом указатель измеряемой величины может иметь форму как столбика, так и одиночной полоски 21 . Недостаток известного прибора малая надежность считывания показаний, обусловленная необходимостью определения середины светящегося элемента (положение которой относительно рисок шкалы соответствует значению из39меряемой величины) , малой площадью светящегося элемента и возможностью полной потери информации при выходе из строя хотя бы одного из светоизлучающих элементов или цепи его вклю чения. Цель изобретения - повышение надежности считывания показаний. Поставленная цель достигается тем что дискретно-аналоговый измерительный прибор, содержащий аналого-цифровой преобразователь (АЦП) с парал лельным кодом на выходе, дешифратор параллельного кода в позиционный, оптоэлектронное отсчетное устройство состоящее из шкалы и ряда светоизлучающих элементов, например светодиодов, установленных вдоль шкалы с постоянным шагом, снабжен параллельным комбинационным сумматором, генератором импульсов и дополнительным свето излучающим элементом, причем выходы АЦП поразрядно соединены со входами для многоразрядного числа сумматора, выход генератора импульсов соединен со входом для одноразрядного числа сумматора, выход для суммы сумматора поразрядно соединен со входами дешиф ратора, дополнительный светоизлучающий элемент установлен в конце ряда, а весь ряд сдвинут относительно рисо шкалы на полшага в сторону начала шкалы. На чертеже изображена блок-схема прибора. Дискретно-аналоговый измерительны прибор содержит АЦП 1 с входом 2, на который поступает измеряемый сигнал X, и выходами 3-1, 3.2, ..., 3-п, с которого выдается параллельный п-раз рядный код, пропорциональный сигналу X, параллельный комбинационный сумматор k со входами 5 1 , 5.2,-..., 5.П для многоразрядного числа, входом 6 для одноразрядного числа и выходами 7-1, 7.2, ...,7.п для суммы; генератор 8 прямоугольных (или близких к ним по форме) импульсов с выходом 9 дешифратор 10 параллельного кода, поступающего на его входы 11.1 11.2,...,11.п в позиционный код, сни маемый с его выходов 12.1, 12.2,..., 12.П), оптоэлектронное отсчетное устройство 13 со входами Il.l, 14,2,... I4.ni, состоящее из шкалы 15, имеющей .риски 1б и оцифровку 17, и ряда светоизлучаюших элементов - светодиодов 04 18.1,18.2, ..., 18.k, расположенных вдоль шкалы 15 с постоянным шагом, Выходы .п АЦП 1 поразрядно соединены со входами 5.1-5-ri сумматора 4 (цепи: 3.1 - 5.1, 3.2 - 5.2, ..., Зп - 5.п). Выход 9 генератора 8 импульйов соединен со входом 6 сумматора. Выходы 7.1-7Г1 сумматора поразрядно соединены со входами 11.1-ll.n дешифратора 10 (цепи 7.1 - 11.1, 7-2-, 11.2,..., 7.П - 11 .п) . Выходы 12.112.m дешифратора соединены с соответствующими входами оптоэлектронного отсчетного устройства (цепи 12.1-14.1, 12.2-14.2, ..., I2.ni-I4m). Дополнительный (по сравнению с известным устройством) светодиод I8.k установлен а конце ряда светодиодов 18.1I8.k, причем весь ряд светодиодоз сдвинут на полшага в сторону начала шкалы 15, в результате чего риска О шкалы 15 расположена на средней линии, проходящей между первыми двумя светодиодами 18.1 и 18.2. Если светодиоды I8.1-l8.k соединены по однокоординатной схеме, то ; , а если по двухкоординатной, то m 2yk. Прибор работает следующим образом. Измеряемый сигнал X поступает на вход 2 АЦП 1 и преобразуется в параллельный п-разрядный код на выходах 3.1-З.п АЦП. Этот код поразрядно поступает на входы 5.1-5.П сумматора 4. Если на вход 6 сумматора при этом с выхода 9 генератора 8 импульсов поступает нуль, то на выходе 7 сумматора (осуществляющего сложение кодов на его входах) будет тот же код, что и на выходах 3.1-З.п АЦП. Этот код поступает на входы 11.1-ll.n дешифратора 10, который преобразует его в позиционный код на выходах 12.1-12.т, в результате питание (цепи питания не показаны) поступит на один из ряда светодиодов I8.1-l8.k. Если же на вход 6 сумматора 4 поступит единица, то эта единица просуммируется с кодом на входах 5..п и на выходе 7 появится код, увеличенный на единицу, по сравнению с кодом на выходах 3..п АЦП 1. При этом питание поступит на светодиод, следующий за ранее возбужденным. При работе генератора 8 импульсов два расположенных рядом светодиода будут включаться поочередно. Если

59

частота генератора достаточна (50 Гц и выше), то вследствие инерционности глаза оператор будет видеть световой указатель в виде двух светящихся элементов и темную полоску между ними. Эта полоска и соответствует значению сигнала X по шкале отсчетного устройства.

Для обеспечения необходимой яркости светодиодов амплитудное значение тока через них выбрано вдвое больше номинального среднего значения (из-за скважности их включений равной 2).

В приборах, где АЦП по своей структуре также содержит генератор прямоугольных импульсов, один из выходов этого генератора можно использовать в качестве генератора 8 импульсов.

В качестве сумматора могут быть использованы серийные параллельные комбинационные сумматоры (например, микросхемы К176ИМ1, К561ИМ1), 8 этом случае возможно в качестве входа для суммирования одноразрядного числа использовать либо вход переноса, заземлив при этом входы всех разрядов для второго многоразрядного числа либо вход разряда единица второго многоразрядного числа, заземлив при этом входы остальных разрядов второго многоразрядного числа и вход переноса.

Таким образом, световой указатель в предлагаемом устройстве состоит из двух светящихся элементов и узкой темной полоскимежду ними, что позволяет повысить надежность считывания показаний: ширина темной полоски визуально в 2-3 раза меньше светящегося элемента, поэтому истинное положение указателя относительно шкалы определяется более надежно; площадь светящейся поверхности указателя увеличивается вдвое при той же яркости, что особенно важно при считывании показаний с больших расстояний; выход из, строя одного из светодиодов или цепи его питания не приводит к полной потере информации, так как второй светодиод указателя при этом продолжает

светиться. (В этом случае, естественно, появляется погрешность считывания равная половине погрешности дискретности прибора, однако возможность снятия показаний остается).

Предлагаемое устройство позволяет реализовать в оптоэлектронных измерительных приборах достоинства светового указателя в виде зайчика с темной полосой в середине, который широко используется в электромеханических аналоговых приборах.

формула изобретения

Дискретно-аналоговый измерительный прибор, содержащий аналого-цифровой преобразователь (АЦП) с параллельным кодом на выходе, дешифратор параллельного кода в позиционный, оптоэлектронное отсчетное устройство, состоящее из шкалы и ряда светоизлучающих элементов, например светодиодов, установленных вдоль шкалы с постоянным шагом отличающийся тем, что, с целью повышения надежности считывания показаний, он снабжен параллельным комбинационным сумматором, генератором импульсов и дополнительным светоизлучающим элементом, причем выходы АЦП поразрядно соединены с входами для многоразрядного числа сумматора, выход генератора импульсов соединен со входом для одноразрядного числа сумматора, выход для суммы сумматора поразрядно соединен с входами дешифратора, дополнительными светоизлучающий элемент установлен в конце ряда, а весь ряд сдвинут относительно рисок шкалы на полшага в сторону начала шкалы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

№ 676937, кл. G 01 R 19/00, 06.12.76.

2, Приборы и системы управления, 1973, № 8, с.25-26 (прототип).

/7

/