Устройство для цифровой регистрации электрических сигналов

(5)4 С 06 Р 15 74 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ХОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(46) )5.04.89, Бюл, У 14 (71) Южное отделение Института океанологии им., П.И.Ширшова (72) А.М.Агафонников, Ю.М.Коровин и В.Ю Маслов(56) Авторское свидетельство СССР Ф 11645449, кл. С О 1 Р 9/02, 1985.Подымов И,С., Улановский И.Б, Автономный прибор для измерения и регистрации электродных потенциалов различных металлов. " Защита металлов, т.Х 11, 1977, 9 6, с.749-751, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОЙ РЕГИСТРАЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение касается измерений и регистрации электрических величин и может быть использовано при исследованиях различных продолжительных электрических процессов с достаточно длительными участками очень малых изменений исследуемого параметра, например .электродных потенциалов металлов при коррозии последних в морской воде. Цель изобретения - расширение класса решаемых задач за счет увеличения времени регистрации электрических сигналов без увеличения емкости накопителя, Для достижения поставленной цели в устройство, содержащее генератор тактовых импульсов 3, компаратор 6, первый В-триггер 7, реверсивный счетчик 1, блок 15 памяти, цифроаналоговый преобразователь 2, дополнительно введены мультиплек- йФ сор 14, счетчики 4 и 5, дешифраторы 12 и 13, второй Р-триггер 8, КЯ-триггеры 16, 17, 18, элементы ИЛИ 11, 19, 24, 26, элементы И 9, 10,.21, 22, 23, элементы 20, 25 задержкч. 1 ил.Изобретение относится к измерениям и регистрации электрических величин и может быть использовано при исследованиях различных продолжитель 5ных электрических процессов с достаточно длительными участками очень малых изменений исследуемого параметра,например электродных потенциалов металлов при коррозии последних в морской воде.Цель изобретения " расширениекласса решаемых задач за счет увеличения времени регистрации электрических сигналов без увеличения емкостинакопителя,Сущность изобретения заключаетсяв томчто в зависимости от скорости .протекания процесса на регистрациюподаются либо отсчеты с выхода аналого-цифрового преобразователя череззаданные фиксированные интервалы вре-,мени (если скорость процесса вышенекоторой пороговой), либо интервалывремени между единичными приращениями сигнала с учетом знака приращения (если скорость процесса ниже пороговой), а для опознавания типа записанного числа в нем выделяетсядвухразрядная зона признаков,На чертеже показана функциональная схема устройства,Устройство содержит реверсивныйсчетчик 1, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 2, генератор 3 тактовых импульсов, счетчики 4 и 5, компаратор 6, П-триггеры 7 и 8, элементы И 9 и 10, элемент ИЛИ 11, дешифра.торы 12 и 13, мультиплексор 14, блок15 памяти, КЯ-триггеры 16 - 18, элемент ИЛИ 19, элемент 20 задержки,элементы И 21 - 23, элемент ИЛИ 24,элемент 25 задержки и элемент ИЛИ 26.Устройство работает следующим образом. 45Известно, что при неизменном входном сигнале выходной отсчет АЦП, состоящего из реверсивного счетчика 1,ВЯЛ 2, генератора 3 тактовых импульсов, компаратора 6 и Э-триггера 7,колеблется с тактовой частотой на+1 младшего разряда. Чтобы эти колебания не передавались на регистрацию,в устройство введен второй Р-триггер8 с элементами И 9 и 10 и ИЛИ 11,Пусть в некотором такте на выходекомпаратора б установился высокийпотенциал 1 , соответствующий случаю, когда выходной отсчет АЦП мень. ше величины входного сигнала, Через полтакта приходит счетный импульс с второго выхода генератора 3, который устанавливает "1" на прямом выходе триггера 7, которая переводит счетчик 1 в режим сложения (триггер 8 пока не рассматривают), Следующий тактовый импульс с первого выхода генератора 3 увеличивает выходной отсчет АЦП на 1 младшего разряда, на выходе компаратора 6 устанавливается низкий потенциал и приходящий через полтакта счетный импульс устанавливает "1" на прямом выходе триггера 8 (переписывая ее с триггера,7) и "0" на прямом выходе триггера 7, Таким образом, триггеры 7 и 8 оказываются в противоположных состояниях, следовательно, при неизменном входном сигнале они будут в каждом такте менять свое состояние, но в противоположныхнаправлениях. Вследствие этого на выходах элементов И 9 и 10 и элемента ИЛИ 11 будут "0" (отсутствие приращений). Если же входной сигнал изменится, то на выходе компаратора 6 в. течение по крайней мере двух тактовбудет неизменный потенциал, вследствие чего во втором такте оба тригге-. ра 7 и 8 окажутся в одинаковом состоянии. Соответственно "1" появится либо на выходе элемента И 9 (при положительном приращении), либо на выходе элемента И 10 (при отрицательном приращении), а также на выходе элемента ИЛИ 11,Анализ скорости процесса производится с помощью счетчика 4, который считает тактовые импульсы от генератора 3, и дешифратора 12, определяющего пороговое значение скорости протекания процесса, Если импульс приращения на выходе элемента ИЛИ 11 появится раньше, чем счетчик 4 насчитает количество тактов, установленное в дешифраторе 2, процесс считается быстрым, При этом "1" с выходаэлемента ИЛИ 11 перебрасывает КЯ-триггер 16, выходное напряжение которого запрещает перебрасывание КЗ-триггера 17, воздействуя на его первый вход сброса, и открывает элемент И 21, при этом на управляющем входе мультиплексора 14 устанавливается комбинация, открывающая его третий вход и разрешающая регистрацию младших разрядов выходного отсчета АЦП. Интервал регистрации отсчетов АЦПустанавливается заданием числа в дешифраторе 3, Как только счетчик 4 насчитает установленное в дешифраторе 13 количество тактовых импульсов, на выходе дешифратора 3 появляется5 "1", которая, пройдя через открытый элемент И 21 и элемент ИЛИ 26 подается на управляющий вход блока 15 памяти, который производит запись слова с информационного выхода мультиплексора, а затем осуществляет переход к следующей ячейке ( зоне ) на" копителя, подготавливая ее к записи очередного слова. Одновременно управляющая "1", пройдя элемент ИЛИ 19 и элемент 20 задержки, возвращает в исходное состояние КЯ-триггер 16 и счетчик 4. Задержка в элементах 20 и 25 выбирается такой, чтобы в блоке памяти была произведена запись. Признак регистрируемого числа задается соответствующей распайкой разрядов зоны признаков на всех входных шинах мультиплексора, 25Если же счетчик 4 насчитывает установленное в дешифраторе 12 число тактов до появления импульса приращения на выходе элемента ИЛИ 11, процесс считается медленным, при этом на выходе дешифратора 12 появляется импульс, который перебрасывает КБ- триггер 17, "1" с выхода которого запрещает опрокидывание КЯ-триггера 16, открывает элемент И 22 (на третий вход которого подается "1" с инверсного выхода КБ-триггера 18) и устанавливает новый адрес на управляющем входе мультиплексора 14, При этом в последнем открывается первый вход и 40 на регистрацию пропускается число, записанное в счетчике 4. Теперь счетчик 4 является измерителем интервала времени с момента прихода последнего импульса приращения, Как только на выходе элемента ИЛИ 11 появится, импульс приращения, он проходит через открытый элемент И 22, элемент ИЛИ 26 и поступает на управляющий вход блока 15 памяти. Соответственно в блоке памяти производится запись сосчитанного в счетчике 4 количества тактовых импульсов с признаком числа и знаком приращения. Последний определяется выходным сигналом элемента И 9, который поступает на регистрацию на один из разрядов зоны призна. ков первой входной шины мультиплексора 14. Одновременно импульс с выхода элемента И 22 пройдя через элемент ИЛИ 19 и элемент 20 задержки, устанавливает в исходное состояние КЯ-триггер 17 и счетчик 4, воздействуя на их К-входы.Если регистрируемый процесс настолько медленный, что очередной импульс единичного приращения не поступает до полного заполнения счетчика 4, то последний переполняется и образующийся сигнал переноса поступает на счетный вход счетчика 5 и на вход установки в "1" КБ-триггера 18, изме-. няя состояние последнего. При этом "1" с его прямого выхода открывает элемент И 23 и устанавливает новый адрес на управляющем входе мультиплексора 14, которым открывается второй вход мультиплексора 14,.а "0" с его инверсного выхода запирает элемент И 22. Как только на выходе элемента ИЛИ 11 появится импульс приращения, он проходит через открытый элемент И 23, элемент, ИЛИ 26 и поступает на управляющий вход блока 15 памяти, инициируя в нем запись содержимого счетчика 5 (с его признаком) Одновременно этот импульс, пройдя через элемент ИЛИ 24 и элемент 25 задержки, устанавливает в исходное со" стояние КЯ-триггер 18 и счетчик 5, Соответственно устанавливается новая адресная комбинация, открывающая на первый вход мультиплексора 14, При этом открывается элемент И 22 и поскольку действие импульса приращения на выходе элемента ИЛИ 1 еще продолжается, на выходе элемента К 22 появляется сигнал, который, пройдя через, элемент ИЛИ 26 на управляющий вход блока 15 памяти, вызывает запись в накопителе содержимого счетчика 4, как описано выше с последующей установкой в "0" счетчика 4 и КЯ-триггера 17.В .случае еще более медленного процесса, когда до прихода импульса приращения переполняется также счетчик 5, импульс переноса с выхода последнего поступает через элемент ИЛИ 26 на управляющий вход блока 15 памяти и в последнем записывается нулевое содержимое счетчика 5, что является дополнительным признаком того, что записан максимальный временной интервал от последнего импульса приращения. Одновременно этот импульс переноса, пройдя через элемент ИЛИ 2414729205и элемент 25 задержки, устанавливает див исходное состояние счетчик 5 и КБ- гетриггер 18, Таких максимальных интер- втвалов может быть записано сколько со 40 45 50 угодно до прихода очередного импульса приращения.Считывание записанной в накопителе информации производится с помощью ЭВМ через дополнительное устройство, в которое помещается накопитель и которое обеспечивает связь с адресными и информационными входами- выходами ЭВМ.Таким, образом, предлагаемое устройство позволяет регистрировать либо временные интервалы между единичными приращениями с учетом их знака на участках медленного изменения сигнала, за счет чего достигается значительная экономия емкости накопителя,либо выборки отсчетов сигнала черезфиксированный интервал времени научастках быстрого изменения сигнала,Формула изобретенияУстройство для цифровой регистрации электрических сигналов, содержащее генератор тактовых импульсов, компаратор, первый Э-триггер, реверсивный счетчик, блок памяти, цифроаналоговый преобразователь, информационные входы которого соединены с выходами реверсивного счетчика, а выход - с первым информационным входом компаратора, второй информационный вход которого является информационным входом устройства, информационный вход первого Р-триггера соединен с выходом компаратора, прямой выход первого Э-триггера - с реверсивным входом реверсивного счетчика, первый и второй выходы генератора тактовых импульсов соединены со счетным входом реверсивного счетчика и входом синхронизации первого П-триггера соответственно, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения класса решаемых задач за счет увеличения времени регистрации электрических сигналов без увеличения емкости накопителя, в него введены мультиплексор, два счетчика, два дешифратора, второй 0-триггер, три КБ-триггера, пять элементов И, четыре элемента ИЛИ и два элемента задержки, причем информа;ч ционный вход второго В-триггера соенен с прямым выходом первого 0-тригра, входы синхронизации первого иорого Э-триггеров соединены между 5бой, их прямые выходы соединены спервым и вторым входами первого элемента И соответственно, а инверсныевыходы - с первым и вторым входамивторого элемента И соответственно, 10 выходы первого и второго элементов Исоединены с первым и вторым входамипервого элемента ИЛИ соответственно,, выход которого соединен с входом установки в "1" первого КЯ-триггера и 15 с первыми входами третьего и четвертого элементов И, счетный вход первого счетчика соединен с первым выходом генератора тактовых импульсов, выход признака переноса пер вого счетчика соединен со счетным вх:. -дом второго счетчика и с входом установки в "1" второго КЯ-триггера, аинформационные выходы первого счет"чика соединены с информационными вхо дами первого и второго дешифраторови первым информационным входом мультиплексора, второй и третий информационные входы которого соединенысоответственно с информационными выЗ 0 ходами второго счетчика и с младшимиразрядами цифроаналогового преобразователя, информационный выход мультиплексора соединен с информационным входом блока памяти, информационный выход первого дешифратора соес )динен с входом установки в "1" третьего КЯ-триггера, информационный выход второго дешифратора соединен спервым входом пятого элемента И, второй вход которого соединен с прямымвыходом первого КБ-триггера и первым входом сброса третьего КБ-триггера, выход пятого элемента И соединен с первыми входами второго и третьего элементов ИЛИ, прямой выход второго КЯ-триггера соединен свторым входом третьего элемента И, первым входом сброса первого КЯ-триггера и первым управляющимвходом мультиплексора прямой выходвторого КБ-триггера соединен с вторым управляющим входом мультиплексора и вторым входом четвертого элемента И, а его инверсный выход - с третьим входом третьего элемента И,выход которого соединен с вторымивходами второго и третьего элементов ИЛИ, выход которого соединен чеЗаказ 1713/49 Тираж бб 7 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 рез первый элемент задержки с вторыми входами сброса первого и третьегоКЯ-триггеров и с входом сброса первого счетчика, выход четвертого элемента И соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ и третьим входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом записи-считывания блока памяти, информационныйвыход которого является информационным выходом устройства, выход признака переноса второго счетчика соединен с четвертым входом второго элемента 5ИЛИ и вторым входом четвертого эле.мента ИЛИ, выход которого через второй элемент задержки соединен с вхо- .дами сброса второго КЯ-триггера и второго счетчика, а выход первого 10 элемента И соединен с первым информа"ционным входом мультиплексора.