Шкальный индикатор напряжения

(51 4 0 О ИЗ ТЕН СССР 1 984, ССР984 ЖБНИЯ а р со тояЬвай ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство М 1242837, кл. С 01 Е 19/00,Авторское свидетльстцо С1250960, кл, С О Р 1./00, (54) ШКАЛЬНЫЙ ИНПИКАТОР НцРЯ (57) Изобретение относится к электроизмерительной техник. Цель изобретения - повыше цие ицформативности индикатора. Ицдит ато держит блок 1 управления, сос,Я 01492295 ший из оптически связанных разрядо 1.1,.,1.п, оптоэлектроннуюшкалу 25, аналсговый ключ 7, генератор 6 импульсов. Введение аналогового мультиплексора 23, дифференццаторов 13 .1 и 1 3.2, сдвигающегоблока 22, генератора 24 импульсов,оптбэлктронного ключа 8, элементов И - НВ 14 и 1 5, элементов НЕ 1 6и 21, выполнение шкалы 25 в видематрицы све голиолов, выполнение бло1 с новыми электрическими и оптическими связями обеспечивают отображ: цис измеюшихся коцтролируемвх сигя в в виде длины:свтяшегося столбаа цизменяющихся в виде положениясветящейся метки. 3 ил, 1492295Изобретение относится к электроивмерительной технике.Цель изобретения - повышение информативности устройства за счет Ьбеспечения индикации изменяющихся контрслируемых сигналов в виде длины светящегося столбца, а неиз - меняющихся - в виде положения светящейся метки.На фиг. 1 представлена функциональная схема шкального индикатора напряжения; на фиг. 2 и 3 - функциональные схемы сдвигающего блока 10 15 25 30 и аналогового мультиплексора.Индикатор содержит блок 1 управления, состоящий из разрядов 1 .1, ,1,21(п), 1, о, каждый из которых выполнен на первом 2 и втором 3 резисторах, первом фотоприемнике 20 4, кроме первого и последнего разряда 1 .и, втором фотоприемнике 5, кроме последнего разряда 1.п, ирегенеративном оптроне, Индикатор содержит также первый генератор 6 импульсов, аналоговый ключ 7, оптоэлектронный ключ 8. В каждом регенеративном оптроне первый источник 9 света включен между первой шиной 1 О питания и коллектором первоготранзистора 11, змиттер которогоподключен к общей шине, база - к первому выводу третьего фотоприемника 1 2, источник 9 оптически связан с фотоприемником 12 своего разряда и с фотоприемником 5 предыдущего разряда. В каждом разряде блокапервые выводы резисторов 2 и 3 подключены к базе транзистора 11, второй вывод резистора 3 подключен 40 к общей шине, второй вывод резистора 2 - к выходу аналогового ключа 7.Индикатор также содержит первый 1 3.1 и второй 13.2 дифференциаторы, первый 14 и второй 15 элементы И-НЕ, первый 45 элемент НЕ 16в каждом разряде 1,1, 1,2, ,1(-), 1 и первый диод 17, кроме двух последних разрядов, второй источник 18 света, кроме двух последних разрядов, второй диод 1 9, кроме последнего разряда, третий резистор 20, кроме двух последних разрядов, вторые элементы НЕ 21, сдвигающий блок 22, аналоговый мультиплексор 23, второй генератор 24 импульсов, матрицу 25 светодиодов в качестве оптоэлвктронной шкалы. Первый вывод фотоприемника 5 первого разряда 1 .1 подключен к базе транзистора 11, а втрой нынод - к шине 26 гашенияер з диод9, Катоды диодов 17 всехразрядов, кроме перв го и последнего,подключены к коллекторам транзисто -ров 11, а аноды подключены междупервьми выводами резисторов 20 иисточников 18, оптически связанныхс фотоприемниками 4 последующих разрядов, кроме последнего. Вторые выводыисточников 18 и резисторов 20 соответственно подклеены к общей шинеи шине 1 0 питания . Базы транзи. торов11 всех разрядов, кроме перого и последнего, через фотоприемники 4 и5 и диоды 1 9 подключены к шине 26гашения, Вторые выводы всех фотоприемников 12 подключены к выходу эле -мента И-НЕ 14, первый вход которогоподключен к выходу генератора 6, авторой вход - к выходу элемента И-НЕ5 и управляющему входу ключа 7, Переый вход элемента И-НЕ 15 подключен к выходу дифференциатора 13.2,а второй вход - к выходу элементаНЕ 16, вход которого подключен квыходу дифференциатора 13,1, управ -ляющий вход которого подключен к шине 10 питания. Выход элемента И-НЕ 15подключен к входу ключа 8, входы которого подключены к шинам 10 и 27 питания, а выход - к шине 26 гашения,Входы дифференциаторов 13,1 и 13.2объединены и подключены к входу ключа 7 и к вь 1 ходу мультиппексора 23,который содержит и аналоговых входов и п адресных входов, подключенных к и первым выходам сдвигающегоблока 22 соответствующих разрядов,Выход генератора 24 подключен к информационному входу блока 22 с входом установки в исходное положение.Коллекторы транзисторов 11 всех разрядов через элементь НЕ 21 соединеныс входами матрицы 25, вторые входыкоторой соединены с вторыми выходами блока 22,Сдвигающий блок 22 (фиг. 2) содержит транзисторы 28, источники29 и 30 света, фотоприемники 31 -33,резисторы 34-38, конденсатор 39,элемент НЕ 40, счетный триггер 41,В каждом разряде 42.1, 42,2, ,42,пблока 22 база транзистора 28 подключена к первым выводам фотоприемников 3 и 32 и резистора 36, первыйвывод источника 29 и катод диода 43подключены к коллектору транзистора 28,соединенному с вторым выходом разряда.Эм)ттер тра срд 8 ) )1) й вывод рез)лст)р; 6 )дк )кР), к )Р - )цей шине нОрой ны)л 1ц)к подклк)че к и. рн му вьв)лу р зисто - ра 37, вторые выводы рези тор)в 7 и 38 подключены к шине 10 питания, вторые выводы фотоприемников 31 32 четных разрядон 42.2, 42,4, подключе"ы к инверсному выходу триг - гера 41, а нечетных рдзрядон 42,1, 42.3, - к прямому выходу триггера 41, Источник 29 оптически связдц с фотоприемником 32 своего разряда ц с фотоприемником 31 последующего разряда, а цсточцк 29 спета последнего разряда 42.ц оптически сняв здн с фотопрлемциком 31 перного разряда 42,1, В первом разряде 42. параллельно фотоприемнику 31 подключен фотоприемник 33, инверсный выход триггера 41 подключен к его Э-входу, Первые нынодь резистора 34 и конденсатора 39 объединены и подключены к входу элемента НЕ 40, д вторые выводы подкпючецы к шине 1 О питания и общей шине соответственно, Выход элемента НЕ 40 подключен к Б-входу триггера 41 и к второму выводу источника 30 света, который оптически связан с фотоприемником 33 первого разряда 42.1, первый вывод источника 30 подключен к нторому ньводу резистора 35, первый ньвод котооого подключен к общей шине, Аноды диодов 43 соединены с первыми выходами блока 22 и через резисторы 38 с шиной 10 питания.Аналоговый мультиплексор 23 (фиг. 3) содержит транзистор 44, источники 45 света, фотоприемники 46, резисторы 47 и 48, диоды 49, причем к анодам диодов 49 подключены соответствующие аналоговые входы мультиплексора 23, а к катодам - первые выводы фотоприемников 4 б, вторые выводы которых объединены и подключены к первому вьводу рези"тора 47. Первые вьводы источников 45 и:дкпючены к соответствующим адресным входам мультиплексора 23, а вторые вы - воды - к шине 1 О питания. )отоприемники 46 оптически связаны с соответствующими источниками 45, второй вывод резистора 47 годключен к базе транзистора 44, коллектор которого подключен к шине 10, первый вывод резистора 48 подключен к эмиттеру транзистора 44 и к нь)ходу мульти) )г бцко)рд 23, тор)"; ныл)д речисто ра- 8;,к. юч е ц к о б) е й ш цц е .Индикатор работает следующих )бр;)зсм.б 1 д шицы 1 О ц 27 подается положит.г)ьое ц отри;)т 1)ьцое ц )пряжениепитдция. В первый момет при нк:)ючеции пита);я цд входе элементаНЕ 40 присутствует "низкий" уровень,с )тнетствующ)ьй логическому нулю,11 1нд выходе - появляется высокийуровень, соответствующий логическойединице. Через источник 30 света н 5 резистор 35 течет ток, который возбухддет исто;ник 30. Так как нд Квходе триггера 41 "высокий" уровень,нд его грямом выходе также высокийур)вень. Сопротивление фотоприемни;а 2 о 33 падает и через него течет ток, который открывает транзистор 28 первого разряда 42.1,Через источник 29 светд первого разряда течет ток 1 которь)й возбуждает его, на фотоприем цик 32 первого разряда поступаетоптический сигнал, в результате чего в бдэу транзистора 28 течет дополнительный ток, который еще больше открывает транзистор 28. Таким образом, 30 нд выходе первого разряда 42, присутствует низкий потенциал фото- приемник 31 второго разряда 42.2 готов к отпирдник, но, так как на инверсном ныходе триггера 41 присутствует низкии уровень, ток через него це течет,С приходом счетного импульса генератор 24 на счетный вход сдвигающегоблока 22, ча прямом выходе триггера 40 41 появляется низкий уровень, наинверсном - высокий)1 уровень. Посколь.ку фстоприемник 31 второго разряда)2.2 готов к отпиранию, через него течет ток н базу транзистора 28 второго 45 разряда и открывает его, через источник 29 света течет ток, на фотоприемнике 32 второго разряда присутствуетогтический сигнал, через фотоприемник 32 дополнительный ток течет н базу транзистора 28, который еще больше открывается, на выходе второгоразряда 42,2 присутствует "низкий"уровень . Так как на вторых выводахфотоприемников 31 и 32 первого разряда 42. блока 22 присутствует "низкий уровень, то н базу транзистора28 этого разряда ток не течет, чтоприводит к его здпирднию на выходе первого разряда 42. появляетсявысокий уровень, С приходом следУющего импульса на счетный вход триггера 4 возбуждается третий разряд 42.3 и т.д, Так как фотоприемник 31 первого разряда 42,1 оптически связан с источником 29 света последнего разряда 42.п, тс процесс продолжается по кольцу, т.е. сдвигающий блок 22 работает в кольцевом режиме. С выходов блока 22 сигналы поступают на адресные входы аналогового мультиплексора 23. В первый момент, когда на выходе первого разряда 42.1 присутствует "низкий" уровень, соответствующий логическому нулю, а на всех других выходах 42.242,п - "высокие" уровни, соответствующие логическим единицам, через источник 45 света первого адресного входа мультиплексора 23 течет ток, который возбуждает его, на фотоприемнике 46 присутствует оптический сигнал, черед диод 49, фотоприемник 46, резистор 47 в базу транзистора 44 течет ток, открывающий транзистор 44. Так как последний включен по схеме эмиттерного повторителя, то на выходе аналогового мультиплексора 23 появляется потенциал, соответствующий потенциалу на первом аналоговом входе мультиплексора 23. С появлением "низкого уровня на втором адресном входе мультиплексора 23 на его выходе появляется потенциал, соответствующий потенциалу на его втором аналоговом входе и т,д, Таким образом, на выходе мультиплексора 23 появляются по очереди все потенциалы, которые присутствуют на его аналоговых входах. Аналоговый сигнал с выхода мультиплексора 23 поступает на входы дифференциаторов 1 3,1, 13,2, Здесь возможны три ситуации, когда Б )11., 1 ( 1 в 11 п Цл.ф гдезначения аналогового сигнала в данный и предшествующий моменты времени.Рассмотрим работу дифференциаторов для первого случая, когда 0 11.Входное напряжение поступает на входы дифференциаторов 13. и 13.2 . Так как напряжение возрастает, то это приводит к отпиранию дифференциатора 13,1 и еще большему отпиранию дифференциатора 13.2, что определяется их порогом срабатывания, на выходах дифференциатора появляются"низкие" уровни Так как на первый вход элемента И-НЕ 15 поступает низкий урсвеньто на его выходе появляется высокий уровень.Во втором случае, когда напряжение уменьшается (БП), зто приводит к запиргнию диференциатора 13,2 и еще большему запиранию дифференциатора 13.1, вследствие чегс на их выходах присутствуют высокие уровни. На выходе элемента НЕ 16 появляется "низкий" уровень, а на выходе элемента И-НЕ 15 - "высокийуровень.Рассмотрим работу дифференциаторов в третьем случае, когда 1 = Пп- Дифференциатор 13,1 открыт, дифференциатср 13.2 закрыт, на выходе дифференциатора 13.1 присутствует "низкий уровень, на выходе дифференциатора 1 3,2 - "высокий" уровень, на выходе элемента НЕ 16 появляется высокий" уровень, на выходе элемента И-НЕ 1 5 - "низкий" уровень.Таким образом, в первом и втором случаях на выходе элемента И-НЕ 15 присутствует "высокий уровень, поступающий на вход оптоэлектронного ключа 8, на выход которого коммутируется тот же уровень. На управляющий вход аналогового ключа 7 поступает высокий уровень, аналоговый ключ 7 срабатывает, с его выхода снимается входное напряжение Бе которое подается на вторые выводы резисторов 2 и те разряды, у которых порог срабатывания Борвпереходят в возбужденное состояние. В результате входное напряжение представляется в виде светящегося столбика (на шине 26 гашения присутствует "высокий" уровень).В третьем случае, когда Би = 11., на выходе элемента И-НЕ 15 присутствует "низкий уровень, поступающий на вход оптоэлектронного ключа 8, на выходе которого коммутируется "высокийуровень отрицательного потенциала. На выходе первого элемента И-НЕ 14 появляется "высокий" уровень, так как на его втором входе присутствует "низкий" уровень, а так как на управляющем входе аналогового ключа 7 сигнал отсутствует то на его выходе присутствует нулевой уровень напряжения. В связи с тем, что на шине 26 гашения присутствует высокий" уро ц 92295 1 Овень отрицательцм о напряжения, на - чинается обнуление всех возбужденных разрядов ( через фотоприемники 4 и 5 и диоды 1 9), кроме последнего, В результате входное напряжение отображается в виде светящейся точки,позиция которой соответствует величине светящегося столбика. Следовательно, отображение изменяющегося напряжения производится в видесветящегося столбика, а неизменяющегося - в виде светящейся точки.С выходов разрядов 1,1, 1 .2,1 .и информация поступает на входыэлементов НЕ 21, на выходах которыхимеется высокий уровень, если соответствующий разряд возбужден. Час -тота импульсов с генератора 6 вдва-три раза больше, чем с генаратора 24. При этом каждому разряду аналогового мультиплексора 23 соответствует определенное количество возбужденных светодиодов матрицы 25,При этом, если величина входного напряжения изменяется, то она отображается в виде совокупности возбужденных столбцов, соответствующихвозбужденным разрядач, а если нев виде одной метки (точки), состетствующей старшему, возбужденномуразряду, ч-о повышает информативность индикатора,Формула изобретенияШкальный индикатор напряжения, содержащий оптоэлектронную пкалу, блок управления, состоящий из и этически связанных разрядов, первый вход которого соединен с выходом аналогового ключа, второй вход с общей шиной, первый генератор им.:уьсссв, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения информативности, в него введены аналоговый мультиплексор, два дифференциатора, сдвигающий блок, второй генератор импульсов, оптоэлектронный ключ, два элемента И-НЕ, первый элемент НЕ и вторые элементы НЕ, оптоэлектронная шкала выполнена на матрице светодиодов, а каждый иэ разрядов блока управления, кроме первого, предпоследнего и последнего, выполнен на первом и втором источниках света, первом, втором и третьем фотоприемниках, транзисторе, первом и втором диодах, первом, втором и третьем реэис 10 15 го 25 30 35 40 45 50 55 через последовательно соединенные второй источник света и второй диод, база транзисторз каждого разряда, кроме первого и последнего, подключена к пятому входу блока уперавления через последовательно соединенные первый и второй фотоприемники и второй диод, первый источник света каждого разряда оптически связан с третьим фотоприемником этого же разряда и вторым фотоприемником предыдущего разряда, первый фотоприемник каждого разряда оптически связан с вторым источником света предыдущего разряда, и аналоговых входов аналогового мультиплексора под- ключеныК входам устройства, и адресных входов - к и первым выходам сдвигающего блока, а выход соедийен с входами аналогового ключа и двух торах, первый разряд выполнен напервом и втором источниках света,первом и втором фотоприемниках,транзисторе, первом и втором диодах,первом, втором и третьем резисторах,последний и предло"ледний разрядывыполнены на первом источнике света,третьем фотоприрмцике, транзисторе,первом и втором резисторах, предпоследний разряд снабжен также первым и вторым фотоприемниками и вторым диодом, база транзистора каждого разряда подключена к первому входу блока управления через первыйрезистор, к второму входу блока управления через второй резистор, ктретьему входу блока управления ивыходу первого элемента И-НЕ черезтретий фотоприемник, коллектор транзистора каждого разряда подключенк четвертому входу блока управленияи первой шине питания через первыйисточник света, а к соответствующемувыходу блока управления непосредственно, эмиттер транзистора каждогоразряда подключен к второму входублока управления, коллектор транзистора каждого разряда, кроме предпоследнего и последнего, подключенк объединенным первым выводам второго источника света и третьего резистора через первый диод, вторыевыводы которых соединены соответственно с вторым и четвертым входамиблока управления, база транзисторапервого разряда подключена к пятомувходу блока управления, шине гашения и выходу оптоэлектронного ключа12492295 1 О сов Составитель С, РыбТе хред А. Кравчук ктор И. Горная ная едактор аз 3873/48 КИПИ ГосударсТираж 713 екного комитета по 1303 э, Москва, Жодписное открытия д. 4/ГКНТ СС зобретениям Раушскаязводственно-издательский комбинат "1 атент", г.Ужгород, ул. Гагарин дифференциаторов, первый вход втоРого элемента И-НЕ подключен к выходу первого дифференциатора черезпервый элемент НЕ, второй вход - квыходу второго дифференциатора, авыход - к управляющим зходам аналогового и оптоэлектронного ключей ивторому входу первого элемента И-НЕ,первый вход которого соединен свыходом первого генератора импульсов) первый и второй Входы оптоэле -ктронного ключа соединены с первойи второй шиной питания соответс -венно, первые входы матрицы светодиодов подключены к выходам вторых элементов 11 Е, вторые входы - к вторым выходам сдвигающего блока, информационный вход которого соединен с выходом второго генератора импуль -