Преобразователь амплитуда-код нестационарных механических колебаний

Г - частота колебаний с;А - амплитуда - М.Для того, чтобы найти амплитуду А механических колебаний, нужно знать величину максимальной ЭДС и частоту колебаний, а затем найти и отношение, Этот принцип и заложен в предлагаемом устройстве.С целью получения сигнала с датчи О ка 38 одного знака, после усилителя 39 установлен детектор 40, где сигнал детектируется и поступает на входы преобразователя 43 и нуль-органа 41, Преобразователь 43 может быть выпол.- 15 нен по схеме, где выходная частота следования импульсов преобразователя зависит от напряжения на входе, так как максимальному входному напряжению (ЭДС) соответствует наибольшая часто та (наименьший период) следования выходных импульсов, то для нахождения максимального значения ЭДС достаточно найти наименьший период следования импульсов с преобразователя 43. Эта 25 задача решается блоком 1 логических элементов путем поиска наименьшей величины числа импульсов генератора 37, укладывающихся в период следования импульсов с третьего входа бло ка 1.Нуль-.орган 41 Формирует в моменты времени, когда ЭДС сигнала датчика 38 равна нулю, единичные импульсы, которые поступают на первый вход блока 1 логических элементов и на вход преобразователя частота - код 42, с выхода которого обратно пропорциональный код частоты поступает в счетчик 34, где потом осуществляется деление ве личины максимальной ЭДС на код частоты, после чего частное от деления (обратно пропорциональный код амплитуды механических колебаний) поступает в последовательном коде на выход уст ройства. Таким образом, эа первую половину периода сигнала датчика 38 блок .1 логических элементов Формирует код максимального значения ЭДС, а затем проводит деление этого кода на код частоты и выдает результат деления в виде кода амплитуды на выходную шинуфБлок 1 логических элементов работает следующим образом. 55Предположим, что очередной сигнал. на первом входе должен перевести ( триггер 31 в единичное состояние. Перед моментом прихода этого сигнала элементы схемы находятся в следующем состоянии. На входах элементов 2-5, 714, 6-22, 24 - логические "О", а на выходах элементов 6, 15, 23, 25 и 26 - логические "1", На прямых выходах триггеров 27, 28, 31 логические "0" на прямом выходе триггера 29 - "1, а на прямом выходе триггера 30 может быть "1" или "0". Это не влияет на состояние системы, так как навходы элементов 25 и 26 с выходатриггера 29 поступает "1". Счетчики32-35 обнулены. На выходе А = Б = Облока 36 сравнения имеется "1", а наостальных его выходах "0",При поступлении сигнала "1" напервый вход блока 1 триггер 31 переходит в единичное состояние, при этомна выходе элемента 24 появляется "1"которая, поступая на входы элементов 13 и 14, разрешает прохождение импульсов на вход счетчика 34 и на . счетный вход триггера 28. При поступлении "1" на вход триггера 28 он переходит в единичное состояние, приэтом на,выходе элемента 6 появляется "О", который, поступая на входы синхронизации триггеров 29 и 30, запрещает их переключение. Одновременно на выходах элементов 11 и 12 появляются "1" (так как на другие их входыс выходов элементов 25 и 26 поступает "1"), которые, поступая через элементы 21 и 22 на входы сброса счетчиков 32 и 35, подтверждают их нулевое состояние. Далее наличие на двух входах элементов 2 и 3 "1" (с выходов элементов 25 и 26 и выхода триггера 28) способствует прохождению импульсов генератора 37 соответственно через элементы 2, 16 и 3, 17 на суммирующие входы счетчиков 32 и 35, Это прохождение прекращается, когда очередной импульс на входе триггера 28 переводит его в нулевое состояние, при этом на выходах элементов 2, 3, 11 и 12 появляется "О", а на выходе элемента 6 появляется "1", которая .поступает на входы синхронизации триггеров 29 и 30, разрешая их переключение.В результате того, что запись импульсов в счетчики 32 и 35 проводят одновременно, то в них записывается одинаковое количество. импульсов. Это приводит к появлению на выходе А =-" БО блока 36 сравнения "1", которая поступает на вход установки "О"5 148 триггера 29 и ереводит его в нулевое состояние. На прямом вьмоде триггера 30 может быть "1" или "0". Для определенности полагают, что на выходе имеется "1", Тогда на выходе элемента 25 остается "1", а на выходе элемента 26 появляется "0". При поступлении очередного импульса на вход триггера 28 (переводящего его в единичное состояние) на выходе элемента 6 снова появляется сигнал, запрещающий переключение триггеров 29 и 30, а на вьмоде элемента 11 появляется "1", которая через элемент,21 обнует счетчик 32. Так как в этом слуае наличие "1" на двух входах имееттолько у элемента 2, то информая с генератора 37 записывается лько в счетчик 32. После переключения триггера 28 внулевое состояние на выходе элемента6 появляется сигнал, разрешающий пе,реключение триггеров 29 и 30. Состояние триггера 30 зависит от величинычисел в счетчиках 32 и 35. Предполоим, что в счетчик 32 записалосьеньшее число, чем в счетчик 35, аког"да на выходе АБ блока 36 сравненияпоявляется "1", которая переводиттриггер 30 в нулевое состояние, приэтом на выходе элемента 26 имеется,"1", а на выходе элемента 25 имеется"0". При очередном переключении триггера 28 большее число, находящееся всчетчике 35, стерто, а в этот счетчикзаписана очередная информация. Такимобразом, большее из двух чисел, находящихся в счетчиках 32 и 35, стирается, а меньшее остается, т,е. происходит поиск наименьшего числа. Это происходит до тех пор, пока на входтриггера 31 не поступает очереднойсигнал, переводящий его в нулевоесостояние. Триггер 27 переходит вединичное состояние, при этом, еслитриггер 28 находится в единичном состоянии, то состояние системы не изменяется, так как на входы элементов7 и 24 с выходов триггера 28 соответственно постУпают О и ,После того, как очередной импульсс третьего входа блока 1 переключаеттриггер 28 в нулевое состояние, навходах элемента 24 (с выходов триггеров 31 и 28) имеются "0", что вызывает появление на его выходе низкогоуровня напряжения, запрещающего прохождение сигналов с второго и третье 18886 го входов блокачерез элементы 14и 13, На выходе элемента 7 появляется1 , которая по ступ а е т н а входы элементов 4 , 5 , 8, 9 и 1 0 . Ввиду того , 5что на выходе элемента 6 логический"0", то триггеры 29 и 30 не могут переключаться, триггер 30 находится втаком состоянии, в котором он былпосле последнего переключения. Еслив счетчике 32 число больше, чем всчетчике 35, то на прямом выходетриггера 30 сигнал "1", если меньше,то О5 Предположим, что в счетчике 32число меньше, чем в счетчике 35, тогда на выходе элемента 26 имеется "1"которая присутствует также на входахэлементов 5, 3, 9, 12, 15 и 23. Состояние элементов 3 и 12 не изменяется, так как на другие их входы с выхода триггера 28 поступает "0". Навыходах элементов 23 и 10 и на выходеустройства формируется "1", которая 25 поступает на входы элементов 8 и 9,Так как на двух других входах элемента 9 (с выходов элементов 6 и 26)присутствует "1", то на вьмоде элемента 9 формируется высокий потенци- ЗО ал, который поступает на вход разрешения записи счетчика 35, при этомсодержимое счетчика 34 (делителя)переписывается в счетчик 35. Наличиена двух входах элемента 5 (с выходовэлементов 7 и 26) высокого потенциала разрешает прохождение через элемент 5 импульсов с генератора 37При этом с выхода элемента 5 импульсы поступают через эл.мент 20 на вход 4 О счетчика 33 и на вход элемента 19.С выхода счетчика 33 импульсы поступают на вход элемента 18.Таким образом, на выходе элемента18 формируется импульсов меньше, чем 45 на выходе элемента 19 в количествораз, равное коэффициенту делениясчетчика 33. В результате того, чтос выхода счетчика 33 импульс поступает одновременно на элементы 19 и18, длительность импульса на выходеэлемента 5 должна быть больше времени задержки срабатывания элемента 20и счетчика 33, тогда наличие импульсов на обоих входах элемента 19 считается на его выходе за один импульс.Таким образом,на вычитающий входсчетчика 32 (делимого) поступает им-пульсов меньше, чем на вычитающийвход счетчика 35( делителя), в коли 1481888чество раз, равное коэффициенту деления счетчика 33. Это необходимо для того, чтобы осуществлять деление с заданной точностью, Например, нужно разделить пять на семь. Если коэффициент деления счетчика 33 равен 1 ОО, то Фактически произведено деление 500 на 7, после чего уменьшают частное в 100 раз. Так как коэффициент счетч ка33 желательно брать кратным 1 О, то в качестве его выхода можно использовать сигнал переноса.Импульсы с выходов элементов 19 и18, поступая на вычитающие входы счетчиков 32 и 35, списывают их содержимое. Как только счетчик 35 пе- реходит в нулевое состояние, на его выходе РО формируется сигнал, который поступает на входы элементов16 и 17, На выходах последних появляются "1", которые, поступив на суммирующие входы счетчиков 32 и 35, увеличивают их состояние на "1" (дошлют единицу). При этом на выходе Р ) 9 счетчика 35 появляется сигнал "1", который поступает на вход элемента 23. Такое схемотехническое решение позволяет отказаться от громоздких дешифраторов нуля счетчиков. С выхода элемента 23 через элемент 1 О1импульс поступает на выход устройства и на входы элементов 8 и 9, На выходе элемента 9 появляется "1", которая поступает на вход разрешения записи счетчика 35, при этом содер.жимое счетчика 34 вновь переписывается в счетчик 35.Досылка "1" в счетчики 32 и 35 и перезапись содержимого счетчика 34 в счетчик 35 должны проводиться за время меньшее периода следования импульсов генератора 37. После того, как происходит перезапись в счетчик 35, на его выходе 9 имеется низкий потенциал. Импульсы, поступающие на вычитающие входы счетчиков 32 и 35 снова списывают их содержимое. Цикл счета повторяется. Это продолжается до тех пор, пока счетчик 32 не переходит в нулевое состояние. При этом на его выходе Р ( О появляется "1", которая поступает через элемент 24 на вход элемента 15, на второй входкоторого поступает "1" с выхода триггера 30 через элемент 26. На выходеэлемента 15 Формируется сигнал "1",который поступает на вход установкив нулевое состояние триггера 27, По Преобразователь амплитуда - коднестационарных механических колебаний, содержащий датчик, выход которого соединен с входом усилителя, детектор, нуль-орган, выход которого соединен с первьм входом блока логических элементов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения Функциональных возможностей, в него введены 55преобразователь частота - код и преобразователь напряжение " частота, а блок логических элементов выполнен на четырнадцати элементах И, одиннадцати элементах ИПИ, пяти триггерах,5 1 О 15 20 25 30 35 40 следний переходит в нулевое состояние, при этом на его динамическом инверсном выходе Формируется сигнал И 111, который обнуляет счетчики 32 35. На выходе элемента 7 появляется "0", а на выходе элемента 6 - "1", которая поступает на вход синхронизации триггеров 29 и 30.Если счетчики 32 и 35 находятся в нулевом состоянии, то на выходе А = Б = 0 блока 36 сравнения формирует%В 1 Фся 1 , которая переводит триггер 2 9 в единичное состояние . Таким образом , устройство приходит в исходное со с тоя ние , 3 а время работы сче т чико в 3 2 и 3 5 на выход ус т ро йс тв а поступает количе ство импульсов , соо т ве т с тв ующе е коду амплитуды . Синхронизацию съема импульсов можно осуществлять сигналами с выхода триггера 27. Описанная работа устройства в режиме деления должна заканчиваться за время меньшее, чем период следования импульсов на первом входе блока 1, При очередном переключении триггера 31 в единичное состояние процесс повторяется.Предлагаемый преобразователь позволяет при небольших аппаратурных затратах повысить точность измерения и расширить диапазон измеряемых амплитуд, Кроме того, если на второй входйблока 1 логических элементов подавать с преобразователя 42 код периода следования импульсов с датчика 38, то преобразователь амплитуда - код не- стационарных механических колебаний можно использовать в качестве регулятора энергии привода автоколебательной системы для стабилизации амплитуды автоколебаний. Формула изобретениячетырех счетчиках импульсов, блоке сравнения и генераторе импульсов, выход которого соединен с первыми входами первого, второго, третьего и четвертого элементов И, Выходы которых соединены с первыми входами соответствующих первогоу второго, третьего и четвертого элементов ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ соединен с суммирующим входом первого счетчика импульсов, вычитающий вход которого соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого объединен с вторым входом четвертого элемента 15 ИЛИ и соединен с выходом переноса второго счетчика импульсов, счетный вход которого соединен с выходом пятого элемента ИЛИ, первый и второй входы которого соединены соответственно с 20 выходами третьего и четвертого элементов И, входы установки нуля второго и третьего счетчиков импульсов объединены с первыми входами шестого и седьмого элементов ИЛИ и подключены к ин версному динамическому выходу первого триггера, инверсный статический выход которого соединен с первым входом пятого элемента И, второй вход которого объединен с первым входом шес того элемента И и подключен к инверсному выходу второго триггера, первые входы седьмого, восьмого, девятого элементов И, восьмого элемента ИЛИ объединены с вторыми входами третьего и четвертого элементов И и подключены к выходу шестого элемента И, второй вход которого подключен к прямому выходу первого триггера, первые входы десятого и одиннадцатого эле ментов И объединены с вторыми входами первого и второго элементов И, с первым входом девятого элемента ИЛИ и подключены к прямому выходу второ- РО триггераперВые ВхОды дВенадцато 45 го и тринадцатого элементов И объединены и подключены к выходу девятого элементаИЛИ, выход второго элемента ИЛИ соединен с суммирующим вхбдом, четвертого счетчика импульсов, вычи тающий вход которого соединен с выхо 50 дом четвертого элемента ИЛИ, соответствующие информационные входы первого и четвертого счетчиков импульсов объединены и подключены к соответствую 55 щим выходам третьего счетчика импульсов, счетный вход которого соединен с выходом тринадцатого элемента И, второй вход которого подключен к выходу преобразователя частота - код,вход которого соединен с выходамнуль-органа, вход которого объединенс входом преобразователя напряжениечастота и подключен к выходу детектора, вход которого соединен с выходом усилителя, выход преобразователянапряжение - частота соединен с вторым входом двенадцатого элемента И,выход которого соединен со счетнымвходом второго триггера, выходы переноса больше девяти первого и четвертого счетчиков импульсов соответственно соединены с вторым и третьимвходами восьмого элемента ИЛИ, выходкоторого соединен с вторым входомдевятого элемента И, вторые входыседьмого и восьмого элементов И объединены, подключены к выходу девятого элемента И и являются выходной шиной, выходы седьмого и восьмого элементов И соединены с входами синхронизации соответственно первого и четвертого счетчиков импульсов, информационные выходы которых соединены соответственнос соответствующими первыми и вторыми входами блока сравнения, выход равенства нулю которогосоединен с входом установки в "1"третьего триггера, вход установкив "0" которого соединен с выходомравенства блока сравнения, выход"1" четвертого триггера, вход установки в "0" которого соединен с выходом "Первое число меньше Второго"блока сравнения, входы синхронизациитретьего и четвертого триггеров объединены и подключены к выходу пятогоэлемента И, первый вход десятого элемента ИЛИ объединен с вторыми входами первого и второго элементов ИЛИи подключен к выходу "Меньше нуля"первого счетчика импульсов, первыйвход одиннадцатого элемента ИЛИ объединен с третьими входами первого ивторого элементов ИЛИ и подключен квыходу "Меньше нуля" четвертого Очетка импульсов, вторые входы десятогои одиннадцатого элементов ИЛИ объединены и подключены к прямому выходу третьего триггера, прямой и инверсный выходы четвертого триггера соединены с третьими входами соответст-венно десятого и одиннадцатого элементов ИЛИ, третьи входы первого,третьего и седьмого элементов И Объг йг 2И 17 Составитель Ю. Спиридоноведактор И. Бланар Техред Д.Олийнык Корректор И, Горная ь Заказ, 2701/56 Тираж 885 Подписное БНИИПИ Государственного комитета по изобретениям н открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101. единены с вторым входом десятого элемента И, с первым входом четырнадцатого элемента И и подключены к выходу десятого элемента ИЛИ третьи вхоЭ5 ды второго, четвертого и восьмого элементов И объединены с вторыми входами одиннадцатого и четырнадцатого элементов И и подключены к выходу одиннадцатого элемента ИЛИ, выход че тырнадцатого.элемента И соединен с входом установки в "0" первого триггера, вход установки в "1" которого соединен с инверсным выходом пятоготриггера, прямой выход которого соединен с вторым входом девятого элемента ИЛИ, а счетный вход являетсяпервым входом блока логических элементов, выходы десятого и одиннадцатого элементов И соединены с вторымивходами соответственно шестого.и седьмого элементов ИПИ, выходы которыхсоединены с входами установки в "0"соответственно первого и четвертогосчетчиков импульсов.