Цифровое устройство для измерения знакопеременных параметров

Союз Советских Социалистических Республик(32) ПриоритетОпубликовано 25.06,75. Бюллетепь23Дата опубликования описания 01,10,75 Государственный комитет Совета Министров СССР(088,8) по делам изобретений и открытий(71) Заявитель В. С. Гутников и А. И, Недашковский Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М. И. Калинина(54) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЗНАКОПЕРЕМЕННЫХ ПАРАМЕТРОВИзобретение относится к области электро- измерительной техники и може 1 найти применение при измерении электрических и неэлектрических величин, принимающих как положительные, так и отрицательные значения.Известен частотно-цифровой прибор, в котором измеряемый параметр преобразуется вначале в частоту следования импульсов, а последняя измеряется затем с помощью специализированного частотомера. Счетчик частотомера выполнен на декадах прямого счета. Однако введение формирователя 9 п импульсов (где и - количество декад счетчика) соответствующих логических связей позволяет произ- водить .не только сложение, но и-вычитанце импульсов входной частоты, Благодаря этому - индикация и регистрация результатов измерения как положительных, так и отрицательных значений измеряемого параметра осуществляется в прямом коде.Однако верхний предел вычитаемой частоты ограничен в связи с тем, что в режиме вычитания на каждый импульс с выхода частотного датчика формируется последовательность из 9 п импульсов, а быстродействие используемой элементной базы, в свою очередь, также имеет предел.Кроме того, наличие формирователя 9 п импульсов, а также схемы, фиксирующей нулевое состояние декад счетчика, усложняет прибор. Цель изобретения - расширить функциональные возможности устройства, т. е. обеспечить возможность измерения как положительных, так и отрицательных значений измеряе мой величины с последующей индикацией ирегистрацией результатов измерений в прямом коде с меньшцмц затратами.Это достигается тем, что цифровое устройство для измерения знакопеременных парамет ров снабжено (и - 1) триггером, а формирователь серии импульсов выполнен в виде управляемого генератора, причем первые входы (п - 1) триггеров подключены к выходам декад счетчика, вторые - к выходу формирова теля серии импульсов, а выходы - через ключи к входам схем ИЛИ, прц этом первый выход формирователя серии импульсов соединен с вторыми входамц схем ИЛИ, а второй - с входами ключей ц с одним из входов схе мы И.Устройство дает возможность повыситьверхний предел измеряемой частоты при работе в режиме вычитания примерно в и раз по сравнению с известным. Верхний предел изме ряемой частоты , определяется из выражения.гвЬ= - , где 1 о - верхний предел частоты оп 10ределяемой быстродействием элементной базы, в то время как в известном устройстве эта 30величина равна , -5 10 На чертеже показана блок-схема предлагаемого цифрового устройства для измерения знакопеременных параметров,Схема содержит частотный датчик 1, ключи 2 и 3, формирователь 1 серии импульсов, схемы ИЛИ 5, б и 7, кгпочп 8 и 9, триггеры 10 и 11 с раздельными входами, декады 12, 13 и 14, схему И 15, триггер 16 знака и блок управления 17.Узлы и блоки цифрового устройства имеют следующие функциональные связи,Импульсы частоты , пропорциональной измеряемой величине х, с выхода датчика 1 через ключи 2 и 3 поступают на вход формирователя 4 серии импульсов, 9 импульсов с первого выхода формирователя 4 подаются на одни из входов схем ИЛИ 5, б и 7. Второй выход формирователя 4 соединен с информационными входами ключей 8 и 9. Управляющие входы этих ключей связаны с нулевыми выходами соответственно триггеров 10 и 11. Входы Установка единицы триггеров 10 и 11 соединены с выходом ключа 3. Выход ключа 2 связан со вторым входом схемы ИЛИ 5. Выходы схем ИЛИ 5, б и 7 соответственно соединены со входами декад 12, 13 и 14, Выходы декад 12 и 13 связаны соответственно со входами Установка нуля триггеров 10 и 11 и схем ИЛИ б и 7. Третьи входы схем ИЛИ 6 и 7 подсоедипены к выходам ключей 8 и 9. Выход декады 14 соединен с первым входом схемы И 15, второй вход которой соединен со вторым выходом формирователя 4, а выход - со входом Установка нуля триггера 16 знака, Единичный выход триггера 16 связан с управляющим входом ключа 3. Импульс сброса с выхода блока управления 17 подается а шины сброса декад 12, 13, 14 на вход Установка единицы триггера знака 16. Управляющий вход ключа 2 связан со вторым выходом блока 17. Измеряемый параметр х принимает как положительные, так и отрицательные значения, Нулевому значению параметра х соответствует не нулевое значение частоты о на выходе датчика 1 (назовем ее начальной частотой датчика). Причем отрицательной величине параметра х соответствует частота, значение которой меньше начальной частоты, а положительной величине параметра х частота, значение которой превышает начальную частоту.В начале каждого измерения импульсов сброса счетчик импульсов, состоящий из декад 12 - 14, устанавливается в состояние Хо, соответствующее числовому эквиваленту начальной частоты датчика (ЛО=1 О 1), а триггер знака 16 - в положение, соответствующее работе счетчика в режиме вычитания, После этого на время измеренияоткрывается ключ 2, пропускающий юьпульсы измеряемой частоты , на вход декады 12, До тех пор, пока триггер знака 16 находится в состоянии- 1, соответствующем измерению отрицательных значений измеряемой величины, открыт ключ 15 20 25 Зо 35 40 45 50 55 60 65 3, и счетчик импульсов работает в режиме вычитания.При работе счетчика в режиме вычитания с приходом на вход формирователя 4 каждого импульса измеряемой частоты , вначале формируется серия из девяти импульсов (первый выход формирователя 4), которые через схемы ИЛИ 5, 6 и 7 подаются соответственно на входы декад 12, 13 и 14, Причем рабочий фронт первого импульса из серии в 9 импульсов совпадает во времени с рабочим фронтом импульса частоты. В случае, если в процессе счета девяти импульсов происходит переполнение декады, импульс переполнения должен быть сосчитан последующей декадой. Однако ввиду того, что этот импульс (точнее, его рабочий фронт) на входе последующей декады совпадает во вре. мени с одним из импульсов серии, возникает задача запоминания факта переполнения декады. С этой целью выходы декад 12 и 13 соединены соответственно со входами Установка нуля триггеров 10 и 11, предварительно устанавливаемых в состояние 1.Установка триггеров 10 и 11 в состояние 1, при котором ключи 8 и 9 закрыты, производится каждым импульсом на выходе ключа 3. Ключи 8 и 9 находятся в открытом состоянии (а, следовательно, триггеры 10 и 11 в состоянии О) с момента прихода импульса (или его рабочего фронта) с выходов декад 12 и 13 до прихода очередного импульса частоты 1, Такое управление триггерами 10 и 11 возможно, так как, если начальную установку декад 12 и 13 производить в состояние О, первый импульс частоты , не приводит к появлению импульсов на выходах декад 12, 13, а лишь устанавливает триггеры 10, 11 в исходное единичное состояние. Второй импульс частоты , приводит к переполнению декад 12, 13. А следовательно, импульсы на обоих входах каждого триггера 10 и 11 могут появиться практически одновременно. Даже если не учитывать разницу во временах срабатывания декады и триггера, можно утверждать, что триггеры 10 и 11 изменяют при этом свои состояния. Таким образом, в момент переполнения декад 12 и 13 триггеры 10 и 11 устанавливаются в состояние О. При этом на управляющих входах ключей 8 и 9 появляется единичный потенциал, разрешающий прохождение через них и схемы ИЛИ 6 и 7 импульса считывания состояния триггеров 10 и 11 на входы декад 13 и 14, Импульс считывания формируется на втором выходе формирователя 4 после того, как на первом выходе сформирована серия из девяти импульсов.Этот же импульс считывания поступает на вход схемы И 15, Однако на вход триггера знака 16 названный импульс поступает в единственном случае, а именно, когда при поступлении на входы декад счетчика импульса считывания декада 14 из состояния 9 переходит в состояние О, Только тогда на входе Уста474946 Предмет изобретения Составитель В, Степанов Редактор О, Степина Техред 3. Тараненко Корректоры: Н. Лебедева, В. Петрова и В. ДодЗаказ 2323/15 Изд.811 Тираж 902 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Мшпстров СССР по делам изобретений и открытий Москва, К, Раушская наб., д. 4,5Типография, пр, Сапунова, 2 НОвка нуля триггера 1 б единичный потенциал меняется на нулевой, устанавлнва;:. триггер знака в состояние О. При этом счетчик переходит в нулевое состояние, а ключ 3 закрывается, На этом работа счетчика в режиме вычитания заканчивается. В дальнейшем счетчик до конца измерительного интервала 1 и работает в режиме сложения.Таким образом, если измеряемая частота ., меньше начальной а, из исходно записанного в счетчик числа импульсы измеряемой частоты вычитаются, Результат измерения оказывается записанным в декадах 12 - 14 счетчика в прямом коде,Если частота ,. больше начальной 1" импульсы вначале вычитаются из числа Лю После того как счетчик установится в состояние 000, счетчик переходит в режим сложения. Результат измерения также оказывается записанным в прямом коде,Цифровое устройство для измерения знакопеременных параметров, содержащее счетчик, состоящий из гг декад со схемами ИЛИ на Входе каждой, частотный датчик, ключи, формирователь серии импульсов, схему И, триггер знака и блок управления, о т л и ч а ю щ е еся тем, что, с целью расширения функцио нальных возможностей, оно снабжено (гг - 1)триггером, а формирователь серии импульсов выполнен в виде управляемого генератора, причем первые входы (гг - 1) триггеров подключены к Выходах декад счетчика, Вторые - 15 к выходу формирователя серии импульсов, авыходы через ключи - к входам схем ИЛИ, прн этом первый выход формирователя серии импульсов соединен со вторыми входами схем ИЛИ, а второй - с входамн ключей н с одним 20 их входов схемы И.