Устройство для регистрации грозовой деятельности

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 60 1 И 1/ 1)5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР МИТЕТТКРЫТИЯМ НИ Ет ОПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Научно-исследоватсоких напряжений прическом институте им, С% 1080105, кл. 6 01 Ю ельский институт выТомском полйтехни М,Кирова ьство СССР 1/16, 1984.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ГРОЗОВОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ(57) Сущность изобретения; устройство содержит антенну 1, блок 2 селекции, одно- вибратор 3, триггеры 4, 9, счетчики 5, 7, 15, ключ 6, элементы И 8, 10, переключатель 11, формирователь 12 импульсов, сумматор 13, ийдикаторы 14, 18, 21, генератор 16 импульсовв, элемент ИЛИ 17, коммутаторы 19, 22, блок 20 вычитаний, запоминающий блок 23.2 ил.15 ния 20 25 30 35 40 45 50 оого элемента И 8 соединены с выходомгенератора 16 импульсов. первый оыход третьего счетчика 15 подключен к первому входу элемента ИЛИ 17, управляющему оходу второго индикатора 18, входу сброса отоИзобретение относится к метеорологическим приборам; предназначенным дляполучения характеристик грозовой деятельности, и является усовершенствованием известного устройства.В основном изобретении описано устройство для регистраций грбэовой деятель-.ности, Которое содержит последовательносоединенные антенну, блок селекции, одновибратор. К выходу одновибратора подключены уйравляющий вход ключа, один извходов сброса счетчика и первый вход триггера, Выход триггера связан с одним извходов элемента И и с другим входом сброса счетчика, Вход последнегосоединен свыходом элемента И, а основной выход подключен к входу цепочки. Эта цепочка состоит из последовательно соедийенных ключа,сумматора и индикатора. Кроме"тбго; устройство снабжено генератором импульсов,выход которого подключен к другому входуэлемейта И,Основное изобретение позволяет автоматически определять продолжйтельность. грозы.Недостатком этого устройства являются узкие информационные возможности,так как оно не может регистрировать времяначала и дкончания грозы, ее интенсивность. Целью изобретения является расширение информационных возможностейустройства за счет регистрацийвремени начала и времени окончания грозы, а также ееинтенсивности.Цель достигается тем, что устройстводля регистрации грозовой деятельности до полнительно снабжено элементом ИЛИ,первым и вторым коммутаторами, запоминающим блоком, блоком вычитания, вторыми третьим счетчиками, вторым и третьиминдикаторами, вторым триггером, формирователем управляющих импульсов, переключателем и вторыми элементом И,причем первый вход второго триггера, входформирователя управляющих импульсов,первый вход переключателя, первый входвторого элемента И соединены с выходомпервого триггера, при это 4 ийформационный вход второго счетчика соединен с выходом одновибратора, а его вход сброса, атакже первый вход элемента ИЛИ, управляющий вход второго индикатора и второйвход оторого триггера связаны с первымвыходом третьего счетчика, вход которогоподключен к выходу генератора импульсов,а второй выход-к информационному входувторого коммутатора, входу блока вычитания и второму входу переключателя, выходвторого триггера соединен с управляющимивходами первого и второго коммутаторов,выходы которых соединены с информационным входом запоминающего блока, управляющий вход которого соединен с выходом второго элемента И, а второй вход последнего подключен к выходу элемента ИЛИ, информационный вход первого коммутатора и информационный вход второго индикатора соединены с выходом второго счетчика, выход формирователя управляющих импульсов соединен с входом сброса сумматора, вторым входом элемента ИЛИ и управляющим входом третьего индикатора,информационный вход которого соединен с выходом переключателя, а третий вход последнего соединен с выходом блока вычитаНа чертеже представлена структурнаясхема устройства для регистрации грозовой деятельности, на фиг,2 - зпюры работы схемы о некоторых ее точках Устройство для регистрации троэовойдеятельности содеркит последовательно соединенные антенну 1, блок 2 селекции,одновибратор 3. Блок 2 селекции включает о себя амплитудно-частотный селектор и йредназначен для выделения сигнала молнии из всей совокуйности электромагнитных сигналов естественного и искусстоенного происхождения. Выход одновибратора 3 связан с первым входом первого триггера 4, одним из входов сброса первого счетчика 5, управляющим входом ключа 6 и информационным входом второго счетчика 7. Выход первого триггера 4 подключен к одному из входов первого элемента И 8, другому входу сброса первого счетчика 5, к первому входу второго триггера 9, первому входу второго элемента И 10, первому входу переключателя 11 и входу формирователя 12 управляющих импульсоо. Вход первого счетчика 5 соединен с вь 1 ходом первого элемента И 8, а дополнительный выход - с вторым входом первого триггера 4. Основной выход первого счетчика 5 подкл очен к информационному входу ключа 6. Выход последнего связан с входом сумматора 13, Выход сумматора 13 присоединен к входу первого индикатора 14, Вход третьего счетчика 15 и один из входов перрого счетчика 7 и второму входу оторого триггера 9. Второй вход второго элемента И 10 связан с выходом элемента ИЛИ 17, Второй выход третьего счетчика 15. являющийся многоканальным выходом, подсоединен к многоканальному второму входу переклю15 20 25 30 35 эом сигнала на выход блока 2 селекции происходит запуск одновибратора 3, Длительность 40 гокомпонентной молнии (эпюра а, фиг.2). Попереднему фронту первого импульса, выра 50 55 чателя 11, многоканальному информационному входу второго коммутатора 19 и к многоканальному входу блока 20 вычитания, а многоканальный выход последнего связан с многоканальным третьим входом переклю-. чателя 11, Многоканальный выход переключателя 11 подключен к многоканальному входу третьего индикатора 21, управляющий вход которого, а также второй вход элемента ИЛИ 17, вход сброса сумматора 13 соединены с выходом формирователя 12 управляющих импульсов, Многоканальный информационныи вход первого коммутатора 22, а также многоканальный информационный вход второго индикатора 22, а также многоканальный информационный вход второго индикатсра 18 соединены с многоканальным выходом второго счетчика 7 Многоканальный выход первого коммутатора 22 и многоканальный выход второго коммутатора 19 соединены с многоканальным информационным входом заполняющего блока (ЗБ) 23, а управляющие входы указанных коммутаторов подключены к выходу второго триггера 9. ЗБ 23 представляет собой стековую память и выполнен в виде безадресного запоминающего устройства на интегральных схемах, выпускаемых отечественной электронной промышленностью Управляющий вход ЗБ 23 соединен с выходом второго элемента И 10.Устройство работает следующим обраЭлектромагнитный сигнал, генерируемый молнией, воспринимается антенной 1 и поступает в блок 2 селекции, При выдаче импульса, вырабатываемого одновибратором 3; выбрана равной 1 с, что исключает многократную регистрацию отдельной мнобатываемого одновибратором 3, первый триггер 4 устанавливается в единичное состояние (эпюра Ь, фиг.2) и первый элемент И 8 становится способным пропускать тактовые импульсы генератора 16 импульсов на вход первого счетчика 5 (эпюра с, фиг.2),где происходит их счет. С выхода одновибратора 3 импульсы поступают также на информационный вход второго счетчика 7, где происходит счет молниевых разрядов, При изменении уровня логического "0" на уровень логической "1" на выходе первого триггера 4 формирователь 12 управляющих импульсов вырабатывает импульс разрешения (эпюра в т. 1 фиг.2) длительностью несколько милисекунд (например, 5 мс), а вторОй элемент И 10 становится открытым 5 10 для сигналов, поступающих с выхода элемента ИЛИ 17. По переднему фронту импульса разрешения, совпадающего во времени с передним фронтом первого импульса, генерируемого одновибратором 3, сумматор 13 обнуляется и тем самым подготавливается к приему информации, После прихода электромагнитного сигнала от второй молнии на выходе одновибратора 3 снова появляется импульс длительностью 1 с, который не изменяет положение первого триггера 4, Передним фронтом этого импульса, который воздействует на управляющий вход ключа 6, последний открывается; и информация из первого счетчика 5 передается в сумматор 13; Спадом импульса, вырабатываемого одновибратором 3, первый счетчик 5 обнуляется, При приходе сигнала каждой последующей молнии описанный цикл повторяется.Передний фронт йзменения логического уровня с нуля на единицу на выходе первого триггера 4 переключает второй триггер 9 в единичное состояние (эпюра д, фиг,2). В результате второй коммутатор 19 при высоком уровне на его управляющем входе открывается и пропускает информацию с второго выхода третьего счетчика 15 на информационный вход Зб 23, На третий счетчик 15 постоянно поступает меандр тактовых импульсов с выхода генератора 16, что дает возможность третьему счетчику 15 работать в режиме электронных часов. При этом на его втором выходе, представляющем К-разрядную шину; формируется в параллельном двоичном коде информация о текущем времени, а с первого выхода следуЮт импульсы длительность 1 о, равной длительности импульса разрешения (например, 5 мс), и периодом следования Т (эгиора е, фиг,2). Разрядность шины второго многоканального выхода третьего счетчика 15, а также разрядность ЗБ 23 найдена как К: 1. + 1, где . - число разрядов, необходимое для регистрации времени суток с требуемой дискретностью, Так, йапример, для регистрации времени с точностью до одной минуты необходимо 11 разрядов, Еще один, старший, разряд является контрольным, необходимым для распознавания в записанном слове типа данных, Причем для К должно выполняться условие К1, где - результат округления в сторону увеличения до целого числа логарифмаод 2 М(Т). В указанном логарифме К - максимально возможное число регистрируемых вторым счетчиком 7 молниевых разрядов за выбранный период следования импульсов Т, генерируемых третьим счетчиком 15 на его первом выходе. Например, для периода Т, равного одной минуте,максимальное количество зарегистриро- сывается число грозовых разрядов, произо- .ванных молниевых разрядов и не превыша-:. шедших за йоследний период времени Т(зает 60, так как длительность ймпулЬсЪ, .последнюю минуту). В записанном 12-развырабатываемого одновибратором 3, равнарядном слове старший бит, имеющий значе 1 с. Тогда: . - ; .:. 5 ние логического "0", указьеает, что даннаяК=11+1=12;1=(1 о 9260=5,9063=6, запись содержит информацию именно оСледовательно, К . " ., -;: - -":числе разрядов молнии. Задним фронтом.Импульс разрешения, поступаащийче- импульс с первого выхода третьего счетчикарез элемент ИЛИ 17, открытый второй эле-. 15, поступающего на вход сброса второгомент И 10 с выхода формирователя 12 10 счетчика 7, последний обнуляется и начинауправляющих импульсов 12, воздействует ет счет разрядов молнии до прихода следунауправляющийвходЗБ 23(зпюра 9,фиг 2), ющего импульса на вход сброса. С, В последний записывается информация о приходом импульса в ЗБ 23 снова записыватекущем времени (времени начала грозы) вется число разрядов молнии за последнююдвоичном 12-разрядном коде, Старший бит 15 минуту (т.е. текущая интенсивность), а втозаписанного слова имеет значение логиче- рой индикатор 18 начинает индицироватьской "1", указывающей, на запйсь ймейно . это число в течение следующей минуты.времени : .-Ойисанный цикл повторяется пока открытПереключатель 11 коммутирует свой вы- второй элемент И 10,ход с вторым входом при уровне логической 20 В течение грозы в сумматоре 13 проис"1" на йервом; являющимся управляющиМ, ходитнакоплениеинформацииосуммевревходе ис третьим входом при уровне логи- . менных интервалов между всеми молниями; -ческого "0", Поэтомуинформация приВысо- т.е, определяется продолжительность гро. ком уровне на выходе первого триггера 4 с . зы. Первый индикатор 14 визуально отобрамньгоканального второго выхода третьего 25 жает эту информацию. Второй индикатор 18счетчика 15 поступает через переключатель индицирует, а ЗБ 23 записывает текущую11 на многоканальный информационныйинтенСивность грозы. Третий индикатор 21: вход третьего индикатора 21. Последний об- - "постоянно показывает время начала грозы,новляет показания только при воздействииимпульсаразрешения на его управляющий 30 После йрихода последней молнии, т.е.вход. Вследствие этого с приходом импуль- по окончании грозы, на вход первого счет.са разрешения с выхода формирователя 12 чика 5 продбмжают поступать импульсы изимпульсов третий индикатор 21 начинает генератора"16 импульсов, Черезопределениндицировать время начала грозы. ное, наперед заданное время, например, чеШестиразрядный двоичный код числа 35 рез 15 мин, происходит переполнениеразрядов молнии поступает с выхода второ- первоначального счетчика 5 и на его дополго счетчика 7 на многОканальный (шестираз- нительном выходе появляется сигнал. которядный) информационный вход второгорый возвращает в нулевое состояниеиндикатора 18 и на многоканальный ийфор-первый трйггер 4. Перепад с уровня логичемационный вход первого коммутатора 22, 40 ской "1" науровеньлогического "0" свыходаФронт импульса с первого вьГхода третьего первого триггера 4 поступает на вход сбросасчетчйка 15 воздействует на управляющийпервого счетчика.5, на вход формирователявход второго. индикатора 18 и на второй, 12 управляющих импульсов и на первыйвход второго триггера 9; При этом второйвход второго триггера 9, Первый счетчик 5индикатор 18 обновляет информацию и на при этом обнуляется, формирователь 12 упчинает индицйровать число разрядов мол-равляющих импульсов генерирует импульснии, прошедших за интервал времени от -разрешения; а второйтрйггер 9 переводим-первого разряда до прихода импульса с сявединичноесостояние. Нулевойуровеньтретьего счетчика 15, Второй триггер 9 пе-, на выходе первого триггера 4 закрываетреводится в нулевое состояние й тем самым 50 проход импульсов через первый элемент Иоткрывает первый коммутатор 22, работаю- . 8 и второй элемент И 10, Импульс разрешещий прй нулевом уровнена его управляю- йия, вырабатываемый формирователем 12щем входе изакрывэет второй коммутатор " управляющих импульсов, обнуляет сумма 19. Информация о числе разрядов молнии с тор 13, но не проходит науправляющийвходвыхода второго счетчика 7 проходит через % ЗБ 23, так как второй элемент И 10 оказцваоткрытцй коммутатор 22 на информацион-ется:закрытым. В результате время окончанйй вход ЗБ 23, Наличие импульса науправ- . ния грозы не записывается в ЗБ 23, Так какляющем входе ЗБ 23, поступающего через информация иэ ЗБ 23 в конце грозового сеэлементИЛИ 17 иоткрытыйвторойэлемент зона обрабатывается на ЭВМ. ть времяИ 10, разрешает запись. В результате запи- окончания грозы вычисляется по числу записей, за вычетом записи начала грозы, и по. гистрации времени начала и окончания гроизвестному периоду Т, Информация об од- зы, а также ее интенсивности, оно дополниной грозе отделена в поле записей отдругой тельно снабжено элементом ИЛИ, первым и грозы пятнадцатью машинными словами с вторым коммутаторами, запоминающим логическими "О" во всех разрядах в каждом 5 блоком, блоком вычитания, вторым и треть- словеОднако время окончания грозы в опе- . им счетчиками", вторым и третьим индикаторативном порядке вычисляется в блоке 20 рами, вторым триггером, формирователем вычитания посредством вычитания оттеку-уйравляющихимпульсов,переключателеми щеговремени, представленного вдвоичном вторым элементом И, причем первый вход коде и поступающего с второго выхода 10 второго триггера, вход формирователя уптретьего счетчика 15, пятнадцати минут, равляющих импульсов,первый вход пере- также представленных в двоичном коде. ключателя, первый входвторого элемента И При уровне логического "0" результирую- соединены с выходом первого триггера, при щий код поступает с выходаблока 20 вычи- этом информационный вход второго счетчитания через третий вход переключателя 11 15 ка соединенсвыходом одновибратора, а его на информационный вход третьего индика- вход сброса; а также йервый вход элемейта тора 21. При воздействии на управляющий ИЛИ, управляющий вход второго индикато-.вход импульса разрешения третий индика- ра и второй вход второго триггера связаны тор 21 отображает время окончания грозы,С первым выходом третьего счетчика, вход Первый индикатор 14 и второй индикатор 18 20 которого подключен к выходу генератора имеют в это время нулевые показания. Вто- импульсов, а второй выход - кинформацирой триггер 9 перебрасывается в нулевоеонному входу второго коммутатора.входу состояние по фронту первого импульса с блока вычитания и второму входу переклюпервого выхода третьего счетчика 15, следу- чателя, выход второго триггера соединен с ющего во времени за импульсом разреше управляющими входами первого и второго ния, Устройство находится в исходном коммутаторов,выходыкоторцхсоединеныс состоянии и готово для регистрации следу-информационным входом запоминающего ющей грозы. блока, управляющий вход которого соедиТаким образом, еслй основное изобре- нен с выходом второго элемента И, а второй тение позволяет регистрировать только 30 вход последнего подключей к"выходу элепродолжительность грозы. то заявляемоемента ИЛИ, информационный вход первого устройство, наряду с этим, дополнительнокоммутатора и информационный вход вторегистрирует время начала и окончания гро- рого индикатора соединены с:выходом"вто- зы,ееинтенсивность,т.е, информационные рота счетчика, выход формирователя возможности заявляемого устройства рас управляющих импульсов соединен с входом ширяются, сброса сумматора, вторым входом элементаф о р м у л а и з.о б р е т е и и я ИЛИ и управляющим входом третьего инди Устроиство для регистрацйи грозовойкатора, информационный вход которого со- деятельности, по авт.св, Ит 1080105. о т л и-единен с выходом переключателя, а третий ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения 40 вход последнего соедийен с выходом блока функциональных возможностей за счет ре- вычитания,1767460 г тор М.Ткач актор Т.Иванов аз 3547 Тираж ПВНИИПИ Государственного. комитета по изобретения113035, Москва, Ж, Раушская наб. 101 издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Г оизводстве Составитель Д.ШелухинТехред М.Морген тал одписноем и открытиям при ГКНТ ССС