Пороговое устройство

.А.Галясатаев,(72) А, И Ацдрющ В,П.Канунников, С.Г,Ткачев и А.К (53) 621.317.7 ( нко, Ю В.Н.По Флоро 088,8) В.Н,анзист 1968, оединен через элем адержки с о/01,вле ры на тКиев торскоекл. С (прото ле- тос видет 05 В 1 е и),ход о ель л озможн рабаты соеди тоо друг с ин ти,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ С ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) (57) ПОРОГОВОЕ УСТРОЙСТВО,содержащее блок сравнения, соединенный прямым входом через первый ключс шиной входного сигнала, прямым через выходнои формироваиной выходного сигнала, ч а ю щ е е с я тем, что, асширения его функциональных остей путем изменения порога вания и отпускания в зависимости от скорости нарастания входного сигнала, в него введены и элементов И уровней срабатывания и пэлементов И уровней отпускания,блок памяти, два триггера уровня,триггер сравнения, элемент задержки, входной ключ, аналого-цифровойпреобразователь, ограничитель, тактовый генератор, ключ триггера четности, ключ сумматора, два элемента И вычитания, сумматор, триггерчетности, элемент И четности, формирователь, два двухвходовых элемента И, дешифратор, причем перый вход аналого - цифрового преобра - ователя соединен с выходом тактово о генератора, второи вход черезходной ключ - с шиной входногоигнала, второй вход входного ключа инверсным ьыходом блока сравнения шина входного сигнала через огран читель соединена с входом тактово генератора, инверсный выход блока сравнения соединен с Б-входом три гера сравнения, К- входами триггеров уровня и с первыми входами э ментов И уровней срабатывания, водних из которых соедцце ны с прямым выходом одного триггера уровня, а других - другого триггера уровня, третьи входы - с соответствующими выходами блока памяти, инверсный вход блока сравнения соединен с выходами элементов И уровней срабатывания и отпускацня и вторым входом выходного формирователя, второй вход первого ключд соединен с инверсным выходом триггера сравнения и Б-входом триггера четности, прямой выход триггера срдвнеция соединен с первыми входами ключа сумматора и ключа триггера четности, вторые входы которых соответственно соединены с выходами аналого-цифрового преобразователя и тактового генератора, а выходы - соответственно с первыми входами элементов И вычитания и счетным входом триггерд четности, прямой выход триггера четностнен с вторым входом одного из элемен в И вычитания, а второй входог элемента И вычитания соедин версным выходом триггера четня -входом введенного формировдтеля109332 б и одним из входов элемента И четности, другой вход которого соединен синверсным выходом формирователя, авыход соединен с К-входом триггерасравнения, выходы элементов И вычитания соединены с входами сумматора,выходы которого соединены с входами дешифратора, подключенного черездвухвходовые элементы И к Б-входамтриггеров уровня, вторые входы двухвходовых элементов И соединены с пряИзобретение относится к импульсной технике и может быть использовано, например в измерительных устройствах преобразования сигналовчастотных датчиков, формирования прямоугольных импульсов на напряженияпроизвольной формы и т.д.Известны пороговые устройства,основанные на сравнении опорногонапряжения с напряжением, действующим на входной шине, содержащиетриггер Шмитта с эмиттерным повторителем.Недостатками укаэанных пороговыхустройств являются фиксированные15значения порогов срабатывания, что непозволяет при работе учитывать особенности входного сигнала (например,скорости нарастания входного напряжения).Наиболее близким к предлагаемомуявляется пороговое устройство, содержащее блок сравнения, соединенный прямым входом через первый ключс шиной водно синаа, прямойвыход которого через выходной формирователь соединен с шиной выходногосигнала 2 ,Недостатками известного порогового устройства являются фиксированные значения порогов его срабатывания и отпускания, что не позволяет впроцессе работы изменять (устанавливать) их в зависимости от особенностей входного сигнала (например,скорости его нарастания), т.е. огра- З 5чивает его функциональные возможности,Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей путем40 мым выходом введенного формирователя, первые входы элементов И уровней отпускания соединены с прямым выхог,дом блока сравнения, вторые входы одних из них подключены к прямому выходу одного, а других - другого триггеров уровня, третьи входы элементов И уровней отпускания подключены к соответствующим выходам блока памяти. изменения порога срабатывания и отпускания устройства в зависимости от скорости нарастания входного сигнала.Поставленная цель достигается тем, что в пороговое устройство, содержащее блок сравнения, соединенный прямым входом через первый ключ с шиной входного сигнала, прямым выходом через выходной формирователь с шиной выходного сигнала, введены п элементов И уровней срабатывания и п элементов И уровней отпускания, блок памяти, два триггера уровня, триггер сравнения, элемент задержки, входной ключ, аналого-цифровой преобразователь, ограничитель, тактовый генератор, ключ триггера четности, ключ сумматора, дйа элемента И вычитания, сумматор, триггер четности, элемент И четности, формирователь, два двухвходовых элемента И, дешифратор, причем первый вход аналогоцифрового преобразователя соединен с выходом тактового генератора, второй вход через входной ключ - с шиной входного сигнала, второй вход входного ключа соединен через элемент задержки с инверсным выходом блока сравнения, шина входного сигнала через ограничитель соединена с входом тактового генератора, инверсный выход блока сравнения соединен с Я-входом триггера сравнения, К-входами триггеров уровня и с первыми входами элементов И уровней срабатывания, вторые входы одних из которых соединены с прямым выходом одного триггера уровня, а других - другого триггера уровня, третьи вхо 1091326ды - с соответствующими выходами блока памяти, инверсный вход блока сравнения соединен с выходами элементов И уровней срабатывания и отпускания и вторым входом выходного фор рователя,второй вход первого ключа соединен с инверсным выходом триггера сравнения и Я-входом триггера четности, прямой выход триггера сравнения соединен с первыми входами ключа сумматора и ключа триггера четности, вторые входы которых соответственно соединены с выходами анало го-цифрового преобразователя и такто-, вого генератора, а выходы - соответ ственно с первыми входами элементов И вычитания и счетным входом триггера четности, прямой выход триггера четности соединен с вторым входом одного из элементов И вычитания, а второй вход другого элемента И вычитания соединен с инверсным выходом триггера четности, входом введенного формирователя и одним из входов элемента И четности, другой вход которого соЕдинен с инверсным выходом формирдвателя, а выход соединен с К-входом триггера сравнения, выходы элементов И вычитания соединены с входами сумматора, выходы 30 которого соединены с входами дешифратора, подключенного через двухвходовые элементы И к Я-входам триггеров уровня, вторые входы двухвходовых элементов И соединены с прямым выходом введенного формирователя, первые входы элементов И уровней отпускания соединены с прямым выходом блока сравнения, вторые входы одних из них подключены к прямому выходу 40 одного, а других - другого триггеров уровня, третьи входы элементов И уровней отпускания подключены к соответствующим выходам блока памяти.На фиг.1 показана структурная 45 схема предлагаемого устройства, на фиг.2 - входной сигнал устройства; на фиг.3 - выходной сигнал устройства.Предлагаемое устройство (фиг.1) содержит блок 1 сравнения (операционный усилитель), соединенный прямым входом с шиной 2 входного сигнала, через первый ключ 3, а по инверсному входу через элементы И уровня срабатывания и отпускания 4 - 7 с блоком 8 памяти. Прямой вход блока 1 сравнения соединен через выходной формирователь 9 с шиной 1 О выходного сигнала и двумя параллельно связанными входами элементов И 4 - 5,передающими порог отпускания устройства. Инверсный выход блока 1сравнения соединен с двумя параллельно связанными входами элементов И 6-7, передающими порог срабатывания устройства, входами двухтриггеров 11 и 12 уровня, входомэлемента И 5, триггера 13 сравнения и через элемент 14 задержки содним из входов ключа 15, вход которого соединен с шиной 2, а выход свходом АЦП 1 б. Шина 2, кроме того,соединена через ограничитель 17 стактовым генератором 18. Выход тактового генератора 18 связан с вторым входом АЦП 6 и одним из входов ключа 19 триггера четности.Второй вход ключа 19 соединен с одним из входов ключа 20 сумматора ипрямым выходом триггера 13 сравнения.Второй вход ключа 20 соединен с выходом АЦП 16, а выход - с параллельно соединенными входами двухэлементов И 21-22 вычитания, выходы которых подключены к входам сумматора 23, а вторые входы к прямому и инверсному выходам триггера 24четности, счетный вход которого связан с выходом ключа 19, а вход Яс инверсным выходом триггера 13сравнения. Прямой выход триггера 24четности соединен с входом элемента И 21. Инверсный выход триггера 24четности связан с входом элемента И 22, входом элемента И 25 четности и входом формирователя 26,прямой выход которого связан с параллельно включенными входами двухвходовых элементов И 27-28, вторыевходы которых связаны с выходами дешифратора 29, работающего от выходов сумматора 23. Элементы И 27-28соединены с Я в входа триггеровуровня 1-)2, Элементы в схеме используются по прямому назначению,поэтому дополнительного поясненияцели их использования не требуют.Источник питания устройства иа схеме условно не показан. Количествоэлементов И 4 - 7, 21-22, 27-28может быть сколь угодно велико,Исходное состояние устройства (питание подано, входной сигнал отсутствует) соответствует следующемусостоянию прямых выходов функциональка сравнения, где сравнивается с Пг, При их равенстве в момент гг (фиг,3) блок 1 сравнения срабатывает и формирует на прямом выходе напряжение, поступающие на формирователь 9, формирующее на шине 10 напряжение П9 Ьх 1 г соответствующее Ц . Одновременно запрещается прохождение напряжения через ключ 15 и напряжения Бчерез элемент зацержки на инверсный вход блока 1 сравнения. При снижении в момент времени С входного сигнала до величиныблоксравненияатвозвращается в исходное состояние. При этом на шине 10 сформируется задний фронт выходного импульса,Перепад напряжения на инверсном выходе блока 1 сравнения возвращает по входам К триггеры 11 и 12 и по входу Б триггер 13 в исходное состояние и через элемент 14 задержки включает ключ 15. Устройство возвращается в исходное состояние.В дальнейшем устройство работает аналогичным образом.В случае, если с дешифратора 29 поступит управляющий сигнал с другого выхода (например с выхода) через элемент И 28 срабатывает триггер 12, который разрешит прохождение напряжений Бср 1 и цотп через - гем тьг И 4 и 7, При этом ьыходной формирователь 9 будет формировать выходной импульс амплитудой пг,г тцЭффект от вггедреггия устройства дос.тягается путем, что его основная характеристика (например срабатывания и отпускания) устанавливается с учетом особенностей действующего входного сигнала (например его крутизны). В результате при использовании порогового устройства в измерительных преобразователях появляется воэможность достижения оптимальных результатов, учитывающих реакцию системы (последствие системы) после достижения анализируемым напряжением пороговых значений. В результате может быть повышена точность преобразователей и всего комплекса автоматических устройств,20 В качестве примера использования порогового устройства рассмотрена система заполнения резервуара с применением датчика уровня непрерывного действия (например иотенциометрического). При различных скоростях заполнения бака, скорость изменения 109326 Ьггых узлов: триггер 24 - 0 четности(низкий уровень напряжения); триггер 13 - 1 сравнения (высокий уровень наггряжения; триггеры 11и 12 уровня - 0 блок 1 - О сравне 5ния; формирователь 26 - 0; формирователь 9 - исходный уровень; ключи 3,19 и 20 - О.Устройство работает следующимобразом.ОПри достижении входным напряжением П (фиг.2) на шине 2 величины, превышающей напряжение Бо ограничителя 17, запускается генератор 18, формирующий импульс, запускающий АЦЛ 16 и опрокидывающий через ключ 19, разрешенный триггером 13, триггер 24. Количество импульсов, пропорциональное Б, с АЦП 16через ключ 20, также разрешенныетриггером 3, через элемент И 22,запишется на первый вход сумматора 23.Второй импульс генератора 18 опрокинет триггер 24 и через ключ 20,элемент И 21 запишет с выхода АЦП 25количество импульсов, пропорциональное Б ,на шину 2 сумматора 23. Навыходе сумматора после этого количество импульсов пропорциональноБ 2-Б 1, Эти импульсы поступают надешифратор 29 и формируют на одномиз его выходов напряжение. Появление единицы на инверсном выходе триггера 24 одновременно с разрешениемэлемента И 22 запускает формирователь 26, который с прямого выходаразрешает прохождение сигнала содного из выходов дешифратора 29(например первого) через элемент И 27,на вход Я триггера 11, опрокидывая40его. Триггер 11 по прямому выходуразрешит прохождение сигналов черезэлементы И 5 и 6. При этом прохождение сигналов напряжения 1из блока 8 памяти также разрешено с инверсйого выхода блока 1 сравнения. По 45этому напряжения осоказываетсяприложенным к инверсному выходу блока 1 сравнения. После окончания действия импульсов с формирователя 26,напряжение с его инверсного выходаопрокидывает через элемент И 25 триггер 13, запрещает прохождение сигна,лов через ключи 19 и 20, разрешаетпрохождение сигналов через ключ 3и опрокидывает триггер 24 в исходное состояние.Входное напряжение 11черезключ 3 посгуггает гга прямой вход. бло 1 С 9132 бвыходного напряжения датчика уровня также будет различна. Если система имеет постоянное запаздывание выключения насоса ри достижении заданного уровня, то ошибка в заполнении бака будет прямо пропорциональна скорости заполнения.Введение анализа скорости заполнения резервуара (скорости изменения выходного напряжения датчика уровня) позволяет устанавливать порог срабатывания с учетом запаздывания системы, что при соответствую щей зависимости порогов срабатывания от крутизны приводит к практически полному исключению погрешности при различной производительности насосов.091326 Составитель Л.Николаевнко Техрсд С.Мигунова дактор А,Вл илип орр каз 3098/5ВНИ 1 3 Тираж 862 П 1 И Государственного комитетапо делам изобретений и откры 13035, Москва, Ж, Раушская н дписное д. 4/5 ал П "Патент, г. Ужгород, ул, Проектная,