Цифровой измеритель средних значений механических величин

(50 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕТЕЛЬСТВ н двтоеСКом 4 ые измВысш видетельство СССРС 01 1. 3/24, 1976. ск Оп ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике иможет быть использовано для измерения средних значений механическихвеличин, Цель изобретения - расшире-ние области применения за счет обеспечения возможности измерения средних значений механических величин135 независимо от длительности измерения. Устройство содержит датчик 1 с аналоговым выходом, амплитудно-временной преобразователь 2, генератор 3 заполняющих импульсов, генератор 4 тактовых импульсов, два счетчика 5, 6, пять резисторов 7 - 11 сдвига, сумматор.12, два КБ-триггера 13, 14, два Э-триггера 15, 16, три элемента 17-19 ИЛИ, четыре элемента 20-23 И, два формирователя 24,25 импульсов элемент 26 задержки, цифровой индикатор 27, датчик 28 с частотным вы 4420ходом и переключатель 29. Введение устройство второго счетчика 6, двух Формирователей 24, 25 импульсов и двух КБ-триггеров 13, 14, с помощью которых обеспечивается формирование и измерение длительности интервала измерения, позволило расширить область применения устройства. С помощью сумматора 12, первого 5 и второго б счетчика и пяти резисторов 7-11 сдвига с соответствующими связями обеспечивается операция вычисления среднего. 1 ил.Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и можетбыть использовано для измерения средних значений механических величин.Цель изобретения - расширение об ласти применения за счет обеспечения возможности измерения среднихзначений механических величин независимо от длительности интервала из" мерения.На чертеже представлена Функциональная схема цифрового измерителя,Цифровой измеритель содержит датчик 1 с аналоговым выходом, амплитуд 15 но-временной преобразователь 2, генератор 3 заполняющих импульсов, генератор 4 тактовых импульсов, два счетчика 5 и 6, пять регистров 7 - 11сдвига, сумматор 12, два 2 Б-триггера13 и 14, два Р-триггера 15 и 16, три20элемента ИЛИ 17-19, четыре элементаИ 20-23, два формирователя 24 и 25импульсов, элемент 26 задержки цифровой индикатор 27 датчик 28 с час 925 тотным выходом и переключатель 29.Цифровой измеритель работает следующим образом.При измерении среднего значения сигнала с выхода датчика 1 с аналоговым выходом, напряжение на выходе ко 30 торого пропорционально, например, значению крутящего момента, переключатель 29 подключает вход запуска амплитудно-временного преобразователя 2 к выходу генератора 4 такто вых импульсов. При использовании од- . новременно датчика 1 с аналоговым и датчика 28 с частотным выходами, например, для измерения средней.мощности на валу двигателя переключатель 29 подключает к входу запуска амплитудно-временного преобразователя 2 выход датчика 28 с частотным выходом.С поступлением внешнего сигнала Пуск", означающего начало измерения, импульсом с выхода первого Формирователя 24 обнуляются первый 5 и второй 6 счетчики, первый 15 и второй 16 Э-триггеры, второй 8 и третий 9 регистры сдвига и через третий элемент ИЛИ 19 пятый регистр 11 сдвига, а первый КБ-триггер 13 устанавливается в состояние "Лог. 1", при этом первый 20 и второй 21 элементы И от крываются, а первый элемент ИЛИ 18 закрывается.Импульсы генератора 4 тактовых импульсов, запускающие генератор развертывающего напряжения амплитудно- временного преобразователя 2, через второй элемент И 21 заполняют второй счетчик б, работающий в режиме вычитания. Амплитудно-временной преоб" разователь 2 формирует импульсы, длительность которых пропорциональна значению механической величины, измеряемой датчиком 1, Импульсы с выхода амплитудно-временного преобра-. зователя 2 запускают генератор 3 заполняющих импульсов, которые подсчитываются первым счетчиком 5,С поступлением на вход второго формирователя 25 импульсов внешней команды "Стоп" первый КБ-триггер 133 13544 устанавливается в состояние "Лог,О", обнуляются первый регистр 7 сдвига и цифровой индикатор 27, устанавливается в состояние "Лог. 1" второй КБ-триггер 14, блокируются первый5 20 и второй 21 элементы И и открывается первый элемент ИЛИ 18. На этом заканчивается процесс измерения сигнала, при этом содержимое счетчика 5 соответствует интегральному значению измеряемой механической величины, а содержимое счетчика 6 пропорционально количеству измерений текущего значения механической величиныили интервалу измерения.В процессе обработки результатаизмерения, т,е, вычисления среднегозначения, первый импульс генератора 3заполняющих импульсов через элементИЛИ 18 записывает уровень "Лог, 1"во второй П-триггер 16, при этом второй КБ-триггер 14 устанавливаетсяв состояние "Лог, 0", а второй элемент ИЛИ 17 открывается. Импульсом с 25выхода второго Э-триггера 16 осуществляется запись содержимого младшихразрядов первого счетчика 5 в регистр9 сдвига, а содержимого старших разрядов - врегистр 11 сдвига по первому параллельному входу, При этомв первый разряд регистра 7 сдвигазаносится уровень "Лог, 1"Регистр7 сдвига помимо формирования результата измерения используется в качестве счетчика для выявления запол 35нения всех без исключения разрядовэтого регистра,С приходом второго импульса генератора 3 уровень "Лог, 1" с выходавторого Э-триггера 16 через открытыйэлемент ИЛИ 17 записывается в первыйразряд регистра 8 сдвига, что приводит к обнулению регистра 10 сдвига.Третий импульс генератора 3 сдвига 45ет уровень "Лог. 1" на выход второго разряда регистра 8 сдвига, в результате в регистр 10 сдвига записывается информация с выхода сумматора12, равная сумме содержимого регистра 11 сдвига и второго счетчика 6,в котором содержится информация в дополнительном коде, При этом, если результат сложения положительное число,то инверсный выход старшего разрядарегистра 10 сдвига имеет уровень"Лог. 1", в противном случае - "Лог,О",Четвертый импульс генератора 3сдвигает "Лог. 1" в третий разряд 204регистра 8 сдвига, передний фронт которого через элемент 26 задержки воздействует на сдвигающие входы одновременно регистров 7, 9 - 11 сдвига. Элемент 26 задержки, в качестве которого может быть использована, например, последовательная цепь иэ нескольких логических элементов И, необходим для того, чтобы до сдвига успели закончиться переходные процессы предыдущего такта при выполнении операции записи в регистр 10. В результате содержимое регистров 79 - 11 сдвигается на одну позицию в сторону старших разрядов, так что содержимое старшего разряда реГистра 9 сдвига переносится в младший разряд регистров 10 и 11, а младщий разряд регистра 9 принимает состояние 1 Л 01Пятый импульс генератора 3 сдвигает "Лог, 1" на выход четвертого разряда регистра 8, которым открываются элементы И 22 и 23. При этом "Лог, 1" появляется на выходе того из них, на вход которого поступает "Лог. 1" с соответствующего выхода первого разряда регистра 7 сдвига. Так, например, если результат сложения в предыдущем до сдвига также был положительным, старший разряд результата "Лог, 1" имеется на прямом выходе первого разряда регистра 7, в противном случае - на инверсном выходе первого разряда этого регистра. В первом случае (в этом пятом такте) "Лог. 1" появляется на выходе элемента И 22, которым обнулен регистр 11 сдвига, и в результате в следующем шестом такте импульсом с выхода первого П-триггера 15 разрешена запись в регистр 11 содержимого регистра 10 и управление передано через элемент ИЛИ 18 вновь на последовательный вход второго регистра 8, во втором случае содержимое регистра 11 остается без изменений и управление передано через элемент И 23 и элемент ИЛИ 18 (минуя Э-триггер 15) на вход регистра 8. Далее повторяются те же операции, которые описаны начиная с второго такта.В четвертом регистре 11 сдвига, в отличие от остальных регистров, с помощью мультиплексирования организовано для параллельных входа записи и два входа разрешения записи. Такое построение четвертого регист- .ра 11 сдвига может быть реализовано следующим образом. Параллельные входы записи собственно регистра сдвига соединены с выходами группы элементов ИЛИ, первые и вторые выходы которых соответственно подключены к выходам соответственно первой и второй групп элементов И. Первые входы элементов И первой и второй групп являются соответственно первым и вторым параллельными входами четвертого регистра сдвига. При этом вход разрешения записи собственно ре гистра подключен к выходу элемента ИЛИ, первый вход которого объединен с вторыми входами элементов И первой группы и являются первым входом разрешения записи регистра 11 сдвига, а второй вход элемента ИЛИ объединен с вторыми входами элементов И второй группы и являются вторым входом разрешения записи регистра 11 сдвига.1После очередного сдвига содержимо го первого регистра 7 сдвига, когда заполнены все разряды результата ("Лог. 1" занесенная для целей счета в первом такте в младший разряд регистра 7, оказывается в старшем разряде этого регистра), сигнал "Лог, 1" с выхода старшего разряда закрывает элемент ИЛИ 18 что является признаком окончания обработки результата измерения. Результат, среднее значение измеряемой механической величины в двоичной форме содержится в регистре 7 сдвига, причем старший разряд результата содержится в предпоследнем разряде этого регистра. Этот же результат в десятичном виде отражается цифровым индикатором 27. 5 10 15 20 25 Формула изобретения Цифровой измеритель средних значений механических величин, содержащий цифровой индикатор, последовательно соединенные датчик с аналоговым выходом, амплитудно-временной преобразователь, генератор заполняющих импульсов и первый элемент И, а также первый счетчик, датчик с частотным выходом, генератор тактовых импульсов и переключатель, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно частотного датчика и генератора тактовых импульсов, о т л и ч а ю щ и й с я тем,30 35 40 45 50 что, с целью расширения области применения за счет обеспечения измерения средних значений механических величин независимо от длительности интервала измерения, в него введены второй счетчик, два формирователя импульсов, два КБ-триггера, второй, третий и четвертый элементы И, три элемента ИЛИ, два В-триггера, пять регистров сдвига, сумматор и элемент задержки, выход первого элемента И подключен к счетному входу первого счетчика, счетный вход второго счетчика через второй элемент И соединен с выходом генератора тактовых импульсов, выход переключателя подключен к входу запуска амплитудно-временного преобразователя, вторые входы первого и второго элементов И объединены и соединены с выходом первого КЯ-триггера и объединены с первым входом первого элемента ИЛИ, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходу генератора заполняющих импульсов и к выходу старшего разряда первого регистра сдвига, выход первого элемента ИЛИ подключен к входам синхронизации первого и второго 0-триггеров и второго регистра сдвига, вход записи которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, первый и второй выходы второго регистра сдвига соединены с входами соответственно установки в "0" и разрешения записи третьего регистра сдвига, третий выход второго регистра сдвига подключен к входу элемента задержки, четвертый выход - к первым входам третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с прямым и инверсным выходами младшего разряда первого регистра сдвига, выход третьего элемента И подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ и к информационному входу первого 0-тригг ера, выход четвертого элемента И соединен с первым входом второго элемента ИЛИ,.второй вход которого соединен с выходом второго В-триггера и объединен с К-входом второго КЯ-триггера, с входом установки в "1" младшего разряда первого регистра сдвига, с первым входом разрешения записи четвертого регистра сдвига и с входом разрешения записи пятого регистра сдвига, третий вход второго элемента ИЛИ соединен сЗаказ 5714/55 Тираж 900 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. У%город, ул. Проектная, 4 7 135 выходом первого Р-триггера и вторым входом разрешения записи четвертого регистра сдвига, вход установки в "0" которого соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, входы синхронизации первого, третьего, четвертого и пятого регистров сдвига объединены и подключены к выходу элемента за. - держки, последовательные входы записи третьего и четвертого регистров сдвига объединены и подключены к последовательному выходу пятого регистра сдвига, последовательный вход записи которого соединен с шиной нулевого потенциала, а параллельные входы соединены с соответствующими выходами младших разрядов первого счетчика, выходы старших разрядов которого соединены с соответствующими первыми параллельными входами записи четвертого регистра сдвига, вторые параллельные входы записи которого соединены с соответствующими параллельными выходами третьего регистра сдвига, выходы четвертого регистра сдвига подключены к соответствующим первым входам сумматора, вторые входы которого соединены с соответствующими выходами второго 44208счетчика, а выходы соединены с соответствующими параллельными входамитретьего регистра сдвига, вйходывсех разрядов первого регистра сдвига, кроме старшего и инверсного выхода первого разряда, соединены ссоответствующими информационнымивходами цифрового индикатора, после 1 Одовательный выход третьего регистрасдвига соединен с последовательнымвходом записи первого регистра, вход.установки в "0" которого объединенс входом установки в "О" цифровогоиндикатора и соединен с К-входомпервого и 8-входом второго Ы-триггерови подключен к, выходу первого формирователя импульсов, вход которогоявляется входной шиной "Стоп", выходвторого КЯ-триггера соединен с ин. формационным входом второго 0-триггера, вход второго формирователя импульсов является входной шиной "Пуск",а его выход соединен с входами уста 2 нонки в "0" первого и второго 0 триггеров, первого и второго счетчиков, второго и пятого регистров сдвига, с вторым входом третьего элемента ИЛИ и 8-входом первого КЯ-триггера,