Цифровой вольтметр

Союз Советских Социалистическик Республик(22) Заявлено 090779 (21) 2790225/18-21 Р)м К 3 Н 03 К 13/17 с присоединением заявки Нов Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(088.8) Дата опубликования описания 070781(72) Авторы изобретения Г.Г. Воробьев, Н.Г. Сидоров и Ю.А. Жуков Куйбышевское специальное конструкторское бюро Московскогонаучно-производственного объединения по автоматизациИ,.нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности(54) ЦИФРОВОЙ ВОЛЬТМЕТР Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой цифровой вольтметр, выполненный на базе следящего аналого-цифрового преобразователя,Изобретение может быть использовано для измерения аналоговых величин таких как давление, усилие, температура и т.п., информация о которых представлена напряжением постоян 10ного тока.Известен цифровой вольтметр, содержащий генератор тактовых импульсов,основной и вспомогательный реверсивные счетчики, цифроаналоговый преобразователь, дешифратор, триггер компаратор, логические элементы 1.Однако с его помощью нельзя определять максимальные и минимальные значения преобразуемого сигнала. 20Известен цифровой вольтметр, содержащий соединенные последовательно генератор импульсов, первый реверсивный счетчик, циФроаналоговыйпреобразователь и компаратор, регистр памяти, входы которого черезкоммутатор соединены с выходами первого реверсивного счетчика, входыслбжения и вычитания которого подключены соответственно к инверсному 30 и прямому выходам компаратора, второй реверсивный счетчик, выходы которого через определитель нулевого состояния соединены с первым входом элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов, триггер 2.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 счетчик, выходы которого через определитель нулевого состояния соединен с первым входом элемента И-НЕ, второй вход ко 845281торого подключен к выходу генератораимпульсов, триггер, введены два одновибратора, два элемента ИЛИ, четыреключа, причем прямой выход компаратора через первый и второй ключи соединен с первыми входами элементов ИЛИ,вторые входы которых через третий ичетвертый ключи подключены к инверсному выходу компаратора, выход первого элемента ИЛИ соединен с третьимвходом элемента И-НЕ и входом вычитания второго реверсивного счетчика,вход сложения которого подключен квыходу второго элемента ИЛИ, а выход -через первый одновибратор к входутриггера, прямой выход которого соединен с управляющими входами третьего и четвертого ключа, инверсный - суправляющими входами первого .и второго ключа, первый вход элемента И-НЕчерез второй одновибратор подключенк управляющему входу коммутатора. На фиг, 1 приведена блок-схемацифрового вольтметра; на фиг. 2диаграммы напряжений, поясняющиеего работу. Устройство состоит из генератораимпульсов 1, выход которого подключен к входу первого 2 и через элемент И-НЕк второму 4 реверсивнымсчетчикам. Выходы разрядов реверсивного счетчика 2 подключены черезцифроаналоговый преобразователь 5 ккомпаратору б, а через коммутатор7 - к регистру памяти 8, Прямой "0"и инверсный "1" выходы компаратора бподключены соответственно к двумпарам ключей 9, 10 и 11, 12. Выходыключей 11 и 9 объединены элементомИЛИ 13, а выходы ключей 10 и 12 объединены элементом ИЛИ 14. Выход элемента 13 подключен к шине "вычитание"реверсивного счетчика 4 и к входуэлемента И-НЕ 3. Выход элемента 14подключен к шине "сложение" реверсивного счетчика 4. Выходы разрядов реверсивного счетчика 4 подключены копределителю 15 нулевого состояниясчетчика 4. Выход определителя 15подключен к входу элемента И-НЕ 3 ичерез одновибратор 16 - к коммутатору 7. Выход переполнения реверсинного счетчика 4 подключен через одновибратор 17 к триггеру 18. Прямой"0" и инверсный "1" выходы триггера18 подсоединены к парам ключей 9,12 и 10, 11 при ОЪ Оцдп (О,- напряжение с выхода цифроаналоговогопреобразователя),Работа устройства происходит следующим образом. На фиг, 1 приведеноисходное состояние, при котором обареверсивных счетчика 2 и 4 установлены в ноль, закрыт элемент И-НЕ 3. Потенциал "1" на инверсном выходе триггера 18 говорит о знаке первого определяемого экстремума (максимум ). 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 По команде "Пуск" снимается блокирующий сигнал с шины установки нуля (уст. "0") реверсивного счетчика 2, на вход которого начинают поступать иглпульсы генератора 1. Допустим, что пуск совпал с началом роста напряжения исследуемой функции Ог . 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 О в этот начальный момент. Компаратор б изменит свое состояние на обратное. Появление "0" на его инверсном выходе вызовет появление "0" 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 н 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 н счетчике 2 и обнулит (вычтется единица) счетчик 4. Определитель 15 примет свое исходное состояние (одновибратор 16 при этом не срабатывает) . Если запись этого импульса в счетчике 2 не вызвала срабатывание компаратора б (напряжение О за это время выросло на величину, большую, чем ступенька ЦАП), то н счетчике 2 запишется и следующий четвертый импульс генератора 1 и т.д. Работа будет продолжаться, причем, первый реверсинный счетчик непрерывно работает н следящем режиме. Число, записанное в нем на любой момент времени, в цифровом виде отображает величину исследуемой функции О . Состояние второго реверсивного счетчика 4 можно (до времени с, по диаграмме фиг, 2) принять равным нулевому. Начиная с момента(момент первого максимума - точка перегиба) иэ 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 падения значения функции .О) счетчик 4 продолжает запись импульсов, которые вычитаются из счетчика 2. Емкость счетчика 4 определяет в пересчетена аналоговую величину для цифроаналогового преобразователя 5 то контрольное напряжение а О, когда можно твердо заключить, что пик пройден и идет снижение значений функции Ох, Импульс переполнения (обнуления) счетчика 4 вызовет появление сигнала "перепись", т.е. команды, по которой из регистра 8 можно списывать хранящееся там (в цифровом виде) значение перого 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) гово рит о том, что теперь устройство определяет значение минимума функции. Работа далее идентична, как и в случае определения максимума функции, только теперь уже вместо увеличения 20 числа в счетчике 2 идет уменьшение числа в этом счетчике. В счетчике 4 до времени с практически поддержиВвается нулевое состояние, так как почти постоянно присутствует "1" на шине "вычитания" как счетчика 2, так и счетчика 4. Этот потенциал ("1") через ключ 9 и элемент ИЛИ 13 поддерживает в закрытом состоянии элемент И-НЕ 3.Формула изобретенияЦифровой вольтметр, содержащий соединенные последовательно генератор З импульсов, первый реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь и компаратор, регистр памяти, входы которого через коммутатор соединены с выходами первого реверсивного счетчика, вхбды сложения и вычитания которого подключены соответственно кинверсному и прямому выходам компаратора, второй реверсивный счетчик,выходы которого через определительнулевого состояния соединены с первым входом элемента И-НЕ, второй входкоторого подключен к выходу генера-(тора импульсов, триггер, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюопределения экстремальных значенийпреобразуемого сигнала, в него введены два одновибратора, два элементаИЛИ, четыре ключа, причем прямойвыход компаратора через первый ивторой ключи соединен с первыми входами элементов ИЛИ, вторые входы которых через третий и четвертый ключиподключены к инверсному выходу компаратора, выход первого элементаИЛИ соединен с третьим входом элемента И-НЕ и входом вычитания второго реверсивного счетчика, .вход сложения которого подключен к выходувторого элемента ИЛИ, а выход черезпервый одновибратор к входу триггера, прямой выход которого соединенс управляющими входами третьего ичетвертого ключа, инверсный - с управляющими входами первого и второгоключей, первый вход элемента И-НЕ через второй одновибратор подключен куправляющему входу коммутатора. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 546099, кл. Н 03 К 13/17, 1973.2. Авторское свидетельство СССР6 о заявке Р.2 б 81619/21,кл. Н 03 К 13/17, 1978 (прототип).845281 Составитель В. МахнановТехред А, Бабинец Корректор О. Бил Редактор Е. Гонч Эаказ 420 с илиал ППП "Патент Тираж 988 арственно изобретен )Х, Р ВНИИПИ Госуд по делам ЗС 35, МоскваПодпио комитета СССРй и открытийушская наб., д. 4/5 город, ул. Проектная, 4