Цифровой вольтметр

Со юз Советских иалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 61)Дополнительное к ав видР 1 М К з 70 3 80/18-2 Влено 06 04 81 м заявки Мо 3 К 13/ с присоеди сударственный СССР по делам изоб и открыти(23) Приорите ретениий публиковано 30.10,8 ньяи 40 ЗЗ) УДК 681, 325; Бюл бликовдни писания 30. 10. 82 Дата(72) Авторы изобретения Г.Г.Воробьев и Н,Г,Сидоро бышевское специальное конструкторск Научно-производственного объединен "Нефтехимавтоматика" 1) Заявите ЦИФРОВОЙ ВОЛЬТ о о ства тное деля рути держа генер счетч вател котор соеди ые входыи третьеоды элеерсивныйого сосутатор ИЛИ,с выхча,ел Изобретение относится к электро- измерительной технике и может быть использовано при создании цифровых приборов, предназначенных для исследования свойств функции, заданной напряжением в аналоговой Форме.Известны устройства для подобных целей, содержащие генератор тактовых . импульсов, главный. и вспомогательный реверсивный счетчики, цифроаналоговый преобразователь, дешифратор,триггер, компаратор, линию задержки, схему Й 1.Не15 ляетсзначеее экну (пИэ 2 достатком данного устрой явя то, что,измеряя абсолюние функции, оно не опре етстремальных значений и к зроизводную)вестен цифровой вольтметр, сощий соединенные последовательноатор импульсов, реверсивныйик, цифро-аналоговый преобразоь и компаратор, прямой выходого через первый и второй ключинен с первыми входами элементоввторые входы которых соединеныодами третьего и четвертого клюыходы элементов ИЛИ через втоеверсивный счетчик и определинулевого состояния, одновибратор и коммутатор соединены с вх д м регистра памяти, входы коммутатора соединены с выходами первого реверсивного счетчика, входы сложения и вычитания которого подключены к инверсному и прямому выходам компаратора, управляющие входы ключей соединены с соответствующими выходами триггера, элемент И-НЕ 21.Недостатком известного устройства является ограниченность его функциональных возможностей, выражаемой в невозможности измерения крутизны (производной Функции).Цель изобретения - расширение Функциональных возможностей,Поставленная цель достигается тем, что в цифровой вольтметр, содержащий соединенные последовательно генератор импульсов, первый реверсивный счетчик, цифро-аналоговый преобразователь и компаратор, прямой выход которого через первый и второй ключи соединен с первыми входами элементов ИЛИ, вторкоторых соединены с выходамго и четвертого ключей, выхментов ИЛИ через, второй ревсчетчик, определитель нулевтояния, одновибратор и коммсоединены с входом регистра памятивходы оммутато 1 а соединены с выходами первого реверсивного счетчикамивходы сложения и вычитания которогоподключены к инверсному и прямомувыходам компаратора, управляющиевходы ключей соединены с соответствующими выходами триггера, элементИ-НЕ, введены последовательно соединенные первая линия задержки, дополнительный ключ, вторая линия 1 Озадержки, а также два элемента Ии сдвиговый регистр, информационныйвход которого соединен с прямым выходом компаратора, первый входомэлемента И-НЕ, первым входом первого 15элемента И, выход - с вторым входомэлемента И-НЕ, первым входом второго элемента И и входами третьего ичетвертого ключей, выходы элементовИ соединены с входами триггера,вторые входы - с выходом определителя нулевого состояния, выход элемента И-НЕ - с управляющим входомдополнительного ключа, а выход первой линии задержки соединен с управляющим вхсдом сдвигового регистра,выход второй линии задержки - с счетным входом второго реверсивного счетчика. На фиг. 1 приведена схема предлагаемого вольтметра; на Фиг.2 - диаграммы напряжений в точках а,Ь,сй.Устройство состоит иэ ренерсивных счетчиков 1 и 2, сдвигового регистра 3, генератора 4 импульсов, цифро-ана логового преобразователя (ЦАП) 5, компаратора б, линии 7 задержки, элемента И-НЕ 8, ключа 9, триггера 10, элементов И 11 и И 12, определителя 13 нулевого состояния, ключей 14-17,40 элемента ИЛИ 18 и 19, линии 20 задержки, одновибратора 21, коммутатора 22, регистра 23 памяти.Устройство работает следующим образом. 45Перед началом измерения подается команда "Установка в "0". Реверсивные счетчики 1 и 2 устанавливаются в "0", а в сдвиговый регистр 3 заносится число 010101. Емкость И регистра 3 определяется заданным интервалом д 1 (Х= ь й/; ), где- период частоты импульсного генератора 4.Первый импульс с генератора 4 записывается в реверсивном счетчике 1. На выходе ЦАП 5 возникает первая ступенька напряжения (диаграмма афиг.2), Срабатывает компаратор б и на его прямом выходе появляется потенциал "0" (диаграмма Ь) . С небольшой задержкой, обусловленной переходным процес- О сом в счетчике 1, импульс с генератора 4, пройдя линию 7 задержки,сдвинет число в регистре 3 на разряд аправо, На выходе регистра 3 также появится потенциал "0". На выходеэле мента И-НЕ 8 установится потенциал "1", ключ 9 откроетсяОдновременно происходит первоначальная установка триггера 10 через элементы И 11 и 12, которые открыты потенциалом "1" с определителя нулевого состояния 13. Установка триггера осуществляется потен циалом "1", поступающим с входа или выхода регистра З,До четвертого импульса, пока напряжение измеряемой Функции Ц, (й) меньше, кванта ЦАП, реверсивнйй счетчик 1 записывает, а в следующий такт списывает поступающий на его вход импульс (импульс 1-4 диаграмма а,й). В это время реверсивнь 1 й счетчик 2 закрыт, его нулевое состояние не изменяется. Закрытое состояние реверсивного счетчика 2 обусловлено либо закрытым ключом 9, либо отсутствием разрешения по счету на шинах сложения (+) и вычитания (-).Начиная с 5 импульса потенциал "1" с прямого выхода компаратора б пройдя открытый элемент И 11 (И 12 закрыт потенциалом "0" с выхода регистра 3 (диаграммы Ь,с), установит триггер 10 в "1" состояние по прямо- му выходу, что означает также минимум функции Б (Й), При этом из четырех ключей 14-17 будет открыт только 15, который через элемент ИЛИ 18 дает разрешение счетчику 2 на сложение. На шину вычитания (-) через элемент ИЛИ 19 поступает "0" дотенциал запрета. Пятый импульс с генератора 4, пройдя линию задержки 7, осуществив сдвиг информации в регистре 3, пройдя ключ 9, линию 20, задержки, запишется в реверсивном счетчике 2, Запись единицы снимает разрешение на входе элемента 13,вход триггера 10 будет заблокирован. Таким образом, пока счетчик 2 не будет снова обнулен, триггер 10 выдает сигнал о положительном знаке производной (51 дп . ЬБц,(й)/Ы). По мере роста 0(1) происходит запись импульсов в обоих реверсивных счетчиках. Причем счетчик 1 записывает в цифровой Форме измеряемую Функцию (БЯ,(1, а счетчик 2 в цифровой форме - приращение (производную) функции Ь Цф(й) за время, Ьй, равное времени заполнения регистра 3 (Дй =М/Т), Начиная с момента пуска этот интервал (а 1) перемещается но оси времени от нуля до конца исследуемого интервала времени (исследуемого значения Функции)с шагом дискретности, равным периоду частоты импульсного генератора 4.Несмотря на рост числа в реверсивном счетчике 1 (при возрастающей Функции 0(й), рост числа в реверс 2сивном счетчике 2 происходит только до тех пор, пока полностью не обновится информация в сдвиговом регистре 3, начиная с момента возрастания Функции. Далее изменение числа в реверсивном счетчике 2 будет происходить только в зависимости от изменения наклона ЦД (С). Если уголнаклона остается йеизменным, то число, поступившее за это время всдвиговой регистр 3 будет идентичнымчислу, поступающему на его выход.йа шины (+) и (-) реверсивного счетчика 2 будет поступатьодинаковая инФормация, которая не будет изменятьего внутреннего состояния. При увеличении крутизны измеряемой Функции,пропорционально увеличивается числов реверсивном счетчике 2 и наоборот, 15при уменьшении крутизны - уменьшается число в счетчике 2. В моментахперегиба кривой Б"(й) экстремумахФункции), когда происходит обнулениесчетчика 2, срабатывает одновибра Отор 21, Его импульс через коммутатор 22 перепишет в регистр 23 памятииз реверсивного счетчика 1 число, отражающее данное экстремальное(минимальное или максимальное значение измеряемой Функции. При этом состояние триггера 10 в этот моментбудет характеризовать характер экстре" мумаТаким образом, предлагаемое устройство позволяет одновременно измерить в цифровой форме абсолютное значение измеряемой функции (ци;ж((М экстремальное значение измеряемойФункции Дф(1, крутизну производную) измеряемой Функции(аПф 1)/ай, знак производной и экстремума51 п (д бц(г) /а 1 3. Всеэти иэмерейия осуществляются одновре,менно и с периодом, кратным периоду частоты импульсного генератора, что 4 О особенно ценно при проведении исследований.Формула изобретенияЦифровой вольтметр, содержащий соединенные последовательно генера тор импульсов, первый реверснвный счетчик, цифроаналоговый преобразо-ватель и компаратор, прямой выход которого через первый н второй ключи соединен с первыми входами элементов ИЛИ, вторые входы которых соединены с выходами третьего и четвертого ключей, выходы элементов ИЛИ через второй реверсивный счетчик, определи- гель нулевого состояния, одновибратор и коммутатор соединены с входом регистра памяти, входы коммутатора соединены с выходами первого реверсивного счетчика, входы сложения и вычитания которого подключены к инверсному и прямому выходам компаратора, управляющие входы ключей соединены с соответствующими выходами триггера, элемент И-НЕ, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью ,расширения Функциональных возмож" ностей, в него введены последовательно соединенные первая линия задержки, дополнительный ключ, вторая линия задержки, а также два элемента И и сдвиговый регистр,информационный вход которого соединен с прямым выходом компаратора, первым входом элемента И-НЕ, первйм входом первого элемента И, выход - с вторым входом элемента И-ЙЕ, первььч входом .второго элемента И и входами третьего и четвертого ключей, выход элементов И соединены с входамнтриггера, вторые входы - с выходом определителя нулевого состояния, выход элемента И-НЕ - с управляющим входом дополнительного ключа, а выход первой линий задержки соединен с управляющим входом сдвигового регистра, выход второйлинии,задержки - с счетным входом второго реверсивного счетчика.Источники ннФормациипринятые во внимание прн экспертизеАвторское свидетельство СССР9 54 б 099, кл, Н 03 К 13/02, 1973.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2790225/18-21,кл, Н 03 К 13/02, 1979,9706 75 Маг.1 911 12 г Составитель В. Махнанов Техред К.Мыцьо Ко Прохненко Редактор Н. Ковалев Тираж 959 И Государственного ко делам изобретений и о Москва, Ж, Раушск пис илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 8424/75 ПодВНИИП митета СССРпо ткрытий113035, ая наб., д,