Цифровой измеритель пикового значения импульсных воздействий

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 9) 5) Н 03 М 1/3 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕ ГОсудАРстВенный комитет СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТФ ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Новосибирский электротехнический институт(56) Нетребенко И.А, Компенсационные схемы амплитудных вольтметрови указателей экстремума, М., ФЭнергия", 1967, с, 25-26, рис, 1-11и 1-12,Шляндин В.М. Цифровые электроизмерительные приборы. М., "Энергия",(54)(57) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПИКОВОГО знАчения импульсных ВОздейстВий,содержащий генератор импульсов,счетчик импульсов и цифроаналоговый .преобразователь, входы которого соответственно подключены к разряднымвыходам счетчика импульсов, о т л и.ч а ю щ и й с я тем, что, с целыеповыиения надежности, в него введены реверсивный регистр сдвига, элементы И, элемент ИЛИ-НЕ и компаратор, первый вход которого соединенс входной щиной измерителя, второйвход - с выходом цифроаналоговогопреобразователя, а прямой и инверсный выходы - соответственно с первыми вторым входами управления реверсивного регистра сдвига, тактовый.вход которого подключен к выходуэлемента ИПИ-НЕ, а выходы реверсивного регистра сдвига соединены соответ,-,ственно с первыми входами элементов И, вторые входы которых объединены между собой, кроме входа первого элемента И, и подключены к выходу генератора импульсов и к первому входу элемента ИЛИ-НЕ, второйвход которого соединен с выходомпервого элемента И, а третий вход -с выходом последнего разряда реьЕ. -сивного регистра сдвига, при этомвторой вход первого элемента И подключен к инверсному выходу компаратора., причем выходы элементов И,кроме первого элемента И, соединеныс соответствующими счетными входамисчетчика импульсов.167734 Поставленная цель достигается тем,55 что в устройство, содержащее генератор импульсов, счетчик импульсов и цифроаналоговый преобразователь,Изобретение относится к автоматике и измерительной технике и может использоваться при построении регистраторов ударного импульса для измерения его максимальной амплитуды.Известен цифровой измеритель пикового значения импульсных воздействий,.соцержащий регистр памяти, схему сравнения кодов и аналого-цифровой преобразователь с поразрядным 10 уравновешиванием, выходные шины которого связаны с соответствующими входами схемы сравнения кодов, вторые входы которой подключены к соответствующим выходам регистра памяти, при чем аналого-цифровой преобразователь содержит нуль-орган, цифро-аналоговый преобразователь, схему управления, состоящую из регистра и распределителя импульсов 1 .20Недостатком данного устройства является низкое быстродействие.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому являетсяцифровой измеритель пикового значения импульсных воздействий, содержа - , щий аналоговый сумматор (вычитатель),усилитель, модулятор, генераторимпульсов, набор пороговых схем,набор источников опорных напряжений, З 0счетчик импульсов, цифроаналоговыйпреобразователь, выход которого соединен с одним из входов аналоговогосумматора, причем второй вход аналогового сумматора соединен с входнойшиной, а его выход, через усилитель35связан с одним из входов модулятора,второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов, кроме того, выход модулятора соединен со40связанными между собой первыми входами пороговых схем, вторые входы пороговых схем подключены к Источникамопорных напряжений соответственно,а выходы пороговых схем соединены сосчетными входами соответствующих раз.рядов счетчика импульсов, выходы ко- .торого соединены соответственно с ,входами цифро-аналогового преобразова) теля 2Недостаток известного устройства -низкая надежность.Цель изобретения - повышение надежности. входы которого соответственно подключены к разрядным выходам счетчика импульсов, введены .реверсивный регистр сдвига, элементы И, элемент ИЛИ-НЕ и компаратор, первый вход которого соединен с входной шиной измерителя, а второй вход - с выходом цифроаналогового преобразователя, а прямой и инверсный выходы - соответственно с первым и вторым входами управления реверсивного регистра сдвига, тактовый вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ-НЕ, а выходы соединены соответственно с первыми входами элементов И, вторые входы которых объединены между собой, кроме входа первого элемента И, и подключены к вы- . ходу генератора импульсов.и к первому входу элемента ИЛИ-НЕ, второй вход которого соединен с выходоМ первого элемента И, а третий вход - с выходом последнего разряда реверсивного регистра сдвига, при этом второй вход первого элемента И подключен к инверсному выходу компаратора, причем выходы элементов И, кроме первого элемента И, соединены с соответствующими счетными входами счетчика импульсов.На фиг. 1 представлена блок-схема цифрового измерителя пикового значения импульсных воздействий; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.,Цифровой измеритель пикового значения импульсных воздействий содержит генератор 1 импульсов (ГИ), реверсивный регистр 2 сдвига, блок элементов И 3, счетчик 4 импульсов (СТ 2), цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 5, компаратор 6 и элемент ИЛИ-НЕ 7.Выход элемента ИЛИ-НЕ 7 соединен с тактовым входом реверсивного регистра сдвига (КС) 2, а первый вход с,объединенными между собой вторыми . входами блока элементов И 3, кроме первого элемента И 3-1, и выходом ГИ 1. Второй вход элемента ИЛИ-НЕ 7 связан с выходом первого элемента И 3-1 блока 3, а третий - с выходом последней ячейки реверсивного регистра 2 сдвига. Первый и второй входы управления работой реверсивного регистра 2 сдвига соответственно подключены к прямому и инверсному выходу компарато. . первый вход которого связан с вх ной шиной измерите"11677 ля, а второй соединен с выходомЦАП 5. Выходы реверсивного регистра 2 сдвига подключены соответственно к первым входам блока элементов И 3, выходы которых, кроме первого,.связаны с соответствующими. счетными входами счетчика 4 импуль-сов, а выходы счетчика 4 импульсовсоединены с соответствующими входамиЦАП 5. Кроме того, выход первого раз-Оряда реверсивного регистра сдвига 2подключен к первому входу первогоэлемента И 3-1 блока 3, второй входкоторого связан с инверсным выходомкомпаратора 6, 5Устройство работает следующимобразом.В исходном состоянии счетчик 4импульсов находится в нулевом состоянии, а в первой ячейке реверсиз.ного регистра 2 сдвига записана ло-гическая "1",Управление работой реверсивногорегистра 2 сдвига осуществляетсяпри помощи сигналов; поступающих 25,на его входы Б и Б с прямогои инверсного выходов компаратора 6,В зависимости от этих сигналов изменяется режим работы регистра 2 сдвига. С приходом тактового импульса при.и Б = 1 осуществляется сдвиг "1" вобратную сторону, т.е. влево.35 Элемент ИЛИ-НЕ 7 введен в схему цифрового измерителя для предотвращения сдвига "1" из первой ячейки влево и из старшей ячейки вправо, так 10 как в противном случае реверсивный регистр 2 сдвига полностью обнуляется, что приводит к нарушению работоспособности устройства. При наличии "О" на втором и третьем входе: элемента ИЛИ-НЕ 7 разрешается прохождение тактовых импульсов от генератора 1 импульсов на счетный вход.реверсивного регистра 2 сдвига. Как только "1".перепишется в старший - 50 ,разряд реверсивного регистра 2 сдви- га элемент ИЛИ-НЕ 7 запрещает прохождение тактовых импульсов, и соответственно, запрещается сдвиг "1" вправо, Как только запишется в ;55 первый разряд реверсивного регистра 2 сдвига и если на инверсном выходе будет присутствовать уровень 34 4логической "1", элемент ИЛИ-НЕ 7 запирается, и запрещает .сдвиг "1" влево.Импульсное воздействие поступает на входную шину устройства, Так как счетчик 4 импульсов находится в нулевом состоянии, то выходное напряжение ЦАП 5 равно нулю, при этом Ц ИП ,Компаратор 6 срабатыВых 4 нвает и на его прямом выходе появляется сигнал логической "1", а на его инверсном - "О". Эти логические сигналы поступают на входы управления реверсивного регистра 2 сдвига и осуществляют сдвиг "1" из первой ячейки во вторую. Элемент И 3-2 блока 3 открывается, и тактовый импульс с выхода генератора импульсов 1 поступает на счетный вход первого триггера счетчика 4 импульсов. По заднему фронту тактового импульса данный триггер устанавливается в единичное состояние. Ври помощи ЦАП 5 код счетчика импульсов преобразуется в напряжение П, которое пос.тупает на первый вход компаратора 6. На первом такте преобразователя "ьых= я так как в единичном состоянии находится только триггер младшего разряда счетчика 4 импульсов ц - величина. одного кванта преобразования). Затем происходитсравнение 0 а с Пвых цм ф изменяет свое состояние. Элемент ИЛИНЕ 7 открыт, и вторым тактовым импульсом , записанная во второй ячейке реверсивного регистра 2 сдвиг га, сдвигается в его третью ячейку Элемент И 3-2 блока 3 запирается, а элемент И 3-3 блока 3 открывается, и по заднему фронту второго тактового импульса второй триггер счет" чика 4 импульсов переводится в еди-ничное состояние. Тогда Пи + 2 (фиг. 2), так как в единичном состоянии будет находиться первый и второй триггеры счетчика 4 импульсов. В дальнейшем процесс преобразования повторяется. При сдвиге в реверсивном регистре 2 сдвига вправо выходное напряжение будет изменяться в следующей последователь ности0 ьхцг Ч + 2 Я + 4%с+ф ф ея22 я ргде п - число управляемых разрядов счетчика импульсов, зависящее от скорости изменения входного сигнала. Как только П,х с 0 ,происходит5 11677 сдвиг "1" в регистре 2 сдвига "влево", тем самым уменьшается величина приращения выходного сигнала ЦАП 5, т.е. уменьшается его скорость нарастания (фиг. 2, такт 4). Таким образом, осуществляется слежение запередним фронтом импульсного воздействия. Как только "1" в реверсивном регистре 2 сдвига, при ее сдвиге влево достигнет первого его разряда, 1 О все элементы И 3-2 - 3-6 блока 3 закрываются, что предотвращает посупление тактовых импульсов на счетые входы счетчика 4 импульсов, Изменение состояний триггеров счетчи ка 4 импульсов прекращается и на его выходе фиксируется двоичный код, который соответствует пиковому значению импульсного воздействия, Одновременно элемент ИЛИ-НЕ 7 запрещает 2 О прохождение тактовых импульсов на.тактовый вход реверсивного регистра 2, предотвращая тем самым полное его обнулениеДля конкретного импульсного воз действия (фиг. 2 линия 1) изменение Уьц,д (линия .ТТ) можно представить в следующем виде:Т 1 Вы цдп= Ч, + 2 Ч + 4 с 11 + 2 с 1 +Я + 2 Я + 1 + 0 Т 34 6тогда код счетчика импульсов, соответствующий пиковому значениюимпульсного воздействия, представляется комбинацией 00001101. При высокой частоте дискретизации по времени цифровой измеритель пикового значения импульсных воздействий способен с высокой точностью измерять в цифровом виде напряжение, равное пиковому значению импульсного воздействия с плавно изменяющимися фронтами.Высокая частота дискретизации, в предложенном устройстве достигается за счет того, что очередной отсчет текущего значения, получается не за и последовательных сравнений входного сигнала, с напряжением обратной связи, а всего за одно сравнение, Кроме того, в предложенном устроистве предусмотрено изменение величины приращений в зависимости от скорости нарастания входного импульсного сигнала Таким образом благодаря наличию одного компаратора, цифрового реверсивного регистра сдвига и простейших логических схем И и ИЛИ-НЕ предлагаемое устройство более надежно по сравнению с поототипом.1367734 Составитель А,Кузнецовдактор И.Ковальчук Техред Л.Микеш Корректор 10.Тигор аз 4445/54ВНИИПИ Г дписнССР по дел3035 д. 4 илиал ППП "Патентф, г.ушгород, ул.Проектная, 4 Тирак 872осударственного кам изобретений иМосква, Ж, Рауш По митета С ткрытий ская наб