Цифровой измеритель уровня

Номер патента: 1146810

Авторы: Пашкин, Руденко, Черный

ZIP архив

Текст

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН А 9) 04 В 3/4 БРЕТЕНИЯ ИСАНИЕ И У СВИДЕТ АВТОРС ТВ 11Черныи идете 3/46 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(56) 1. Авторское св льство СССРУ 361527, кл. Н 04 В , 1970(54)(57) 1ЦИФРОВОЙ ИЗИЕРИТЕЛЬ УРОВНЯ по авт. св. В 361527, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения достоверности результатовизмерений путем Устранения ошибокпри переключении диапазонов уровнейизмеряемого сигнала, в него введенблок установки кода, первый, второй,трйтий, четвертый и пятый входы ипервый и второй выходы которого соединены соответственно с выходом второго опорного логарифмического преоб"разователя, с управляющим выходомузла,выбора чувствительности, соссчетчиком диапазонов, с импульсным,потенциальным и дополнительным выходами и с первым и вторым дополнительными входами. времяцифрового преобразователя, третий дополнительныйвход которого соединен с выходомвторого опорного логарифмическогопреобразователя, а времяцифровой преобразователь содержит последовательно соединенные генератор счетных импульсов, элемент И, счетчик импульсов и триггер переполнения, последовательно соединенные дешифратор ииндикатор, а также формировательимпульсов сброса и триггер незаполнения, при этом выходы разрядов счет чика импульсов подключены к соответствующим входам дешифратора, выход формирователя импульсов сброса подключен к входам установки нуля счетчика импульсов и триггеров переполнения и незаполнения, выходы которых являются соответственно импульсным и потенциальным выходами времяцифрового преобразователя, дополнильным выходом, входом и первым, вторым и третьим дополнительными входами которого являются соответственно выход формирователя импульсов сброса, второй вход элемента И, объединенный с входом установки единицы триггера незаполнения, первый и второй входы:. установки кода счетчика импульсов и вход формирователя импульсов сброса. С2. Измеритель по п 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что блок установки кода содержит формирователь импульсов установки, первый и второй триггеры смены знака, элемент НЕ,р элемент ИЛИ и первый и второй эле- ра) менты И, при этом выход формирователя импульсов установки, вход которого является первым входом блока уста" новки кода, подключен к первым вхо- . дам первого и второго элементов И, вторые входы и выходы которых являются соответственно третьим и четвертым входами и первым и вторым выхода" ,ми блока установки кода, вход и выход элемента НЕ соединены со счетными входами соответственно первого и второго триггеров смены знака, объединенные входы установки нуля которых являются пятым входом блока установки кода, вторым входом которого яв1146810 ляется вход элемента НК, а инверсныевыходы первого и второго триггеровсмены знака подключены соотретственИзобретение относится к электро, связи и может быть использованов технике проводной связи для измере.ния уровня сигнала,По основному авт, св. У 361527 5известен цифровой измеритель уровня,содержащий управляемый усилитель,детектор, управляющий мультивибратор,измерительный логарифмический преобразователь напряжения во временнойинтервал, времяцифровой преобразователь со счетчиком импульсов, узелвыбора чувствительности со счетчикомдиапазонов, первый и второй опорныелогарифмические преобразователи, 15узел вычитания временных интервалови коммутатор сигналов переключения,причем выход управляющего мультивибратора соединен одновременно с входом,измерительного логарифмического пре,образователя и с входами первого ивторого опорных логарифмических преобразователей, выходы трех логарифмических преобразователей подключенык соответствующим входам узла вычитания временных интервалов, кроме того, выход второго опорного логарифмического преобразователя соединенс зондирующим входом коммутаторасигналов переключения, к импульсному 30и потенциальному входам которого подключен через времяцифровой преобразователь выход узла вычитания временных интервалов, а выходы коммутатора,сигналов переключения подключенык соответствующим входам узла выборачувствительности со счетчиком диапазонов, управляющий выход последнегоодновременно подключен к входамузла вычитания, временных интервалов 40 .и коммутатора сигналов. переключения,к запретным входам которого подключены соответствующие выходы узлавыбора чувствительности со счетчикомдиапазонов Я 145Недостатком известного цифровогоизмерителя уровня является невысокая но к первому и второму входам элемента ИЛИ, выход которого подключенк третьему входу второго элемента И. достоверность результатов измерениявследствие ошибок, обусловленныхпроцессом автоматического переключения диапазонов уровней измеряемогосигнала, из-за чего возникает необходимость специально оговариватьв инструкциях, как именно при этомотсчитывать показания, в противномслучае это приводит к значительнымошибкам. Особенно этот недостатокпроявляется при измерении быстроизменяющихся уровней, приводящих к частому переключению диапазонов. В этихслучаях отсчет показаний цифровогоиндикатора значительно затрудняется,вероятность ошибки при отсчете увеличивается. Для получения достоверныхрезультатов измерений требуется дополнительное время, что приводит,в конечном итоге, к снижению производительности трудаЦель изобретения - повышение дбстоверности результатов измеренийпутем устранения ошибок при переключении диапазонов уровней измеряемогосигнала,Цель достигается тем, что в цифровой измеритель уровня, содержащийуправляемый усипитель, детектор,управляющий мультивибратор, измерительный логарифмический преобразователь напряжения во временной интервал, времяцифровой преобразовательсо счетчиком импульсов, узел выборачувствительности со счетчиком диапазонов, первый и второй опорные логарифмические преобразователи, узелвычитания временных интервалов и ком.мутатор сигналов переключения, причем выход управляющего мультивибра-.тора соединен одновременно с входомизмерительного логарифмического преобразователя и с входами первогои второго опорных логарифмическихпреобразователей, выходы трех логарифмических преобразователей подключены к соответствующим входам уэлавычитания временных интервалов,кроме того, выход второго опорногологарифмического преобразователясоединен с зондирующим входом коммутатора сигналов переключения, 5к импульсному и потенциальному входам которого подключен через времяцифровой преобразователь выход узлавычитания временных интервалов,а выходы коммутатора сигналов переключения подключены к соответствующим входам узла выбора чувствительности со счетчиком диапазонов,управляющий выход последнего одновременно подключен к входам узла вычитания временных интервалов и коммутатора сигналов переключения, к запретным входам которого подключены соответствующие выходы узла выбора чувствительности со счетчиком диапазонов, 20введен блок установки кода, первый,второй, третий, четвертый и пятыйвходы и первый и второй выходы которого соединены соответственно с,выходом, второго опорногологарифмического 25преобразователя, с управляющим выходом узла выбора чувствительностисо счетчиком. диапазонов, с импульсным, потенциальным и дополнительнымвыходами и с .первым и вторым дополни- ЗОтельными входами времяцифрового преобразователя, третий дополнительный .вход которого соединен с выходомвторого опорного логарифмическогопреобразователя, и времяцифровойпреобразователь содержит последовательно соединенные генератор. счетныхимпульсов, элемент И, счетчик импуль"сов и триггер переполнения, последо-вательно соединенные дешифратор и ин дикатор, а также формирователь импульсов сброса и триггер незаполне"ния, при этом выходы разрядов. счетчика импульсов подключены к соответствующим входам дешифратора, выход 4 Зформирователя импульсов сброса подключен к входам установки нуля счетчика импульсов и триггеров переполнения и незаполнения, выходы которыхявляются соответственно импульсным ри потенциальным выходами времяцифрового преобразователя, дополнитель. ным выходом, входом и первым, вторыми третьим дополнительными входамикоторого являются соответственно увыход Формирователя импульсов сброса,второй вход элемента И, объединенный с входом установки единицы триггера незаполнения, первый и второй входы установки кода счетчика импуль сов и вход формирователя импульсов сброса.Блок установки кода содержит формирователь импульсов установк первый и второй триггеры смены знака, элемент НЕ, элемент ИЛИ и первый и второй элементы И, при этом выход формирователя импульсов установки, вход которого является первым входом блока установки кода, подключен к первым входам первого и второго элементов И, вторые входы и выходы которых являются соответственно третьим и четвертым входами и первым и вторым выходами блока установки кода, вход и выход элемента НЕ соединены со счетными входами соответственно первого и второго триггеров смены знака, объединенные входы установки нуля которых являются пятым входом блока установки кода, вторым входом которого является вход элемента НЕ, а инверсные выходы первого и второго триггеров смены знакаподключены соответственно к первомуи второму входам элемента ИЛИ, выход которого подключен к третьему входу второго элемента .И.На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема предлагаемого циФрового измерителя уровня; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие принцип его работы. Цифровой измеритель уровня содержит управляемый усилитель 1, детектор 2, управляющий .мультивибратор 3, измерительный логарифмический преобразователь 4 напряжения во временной интервал, времяцифровой преобразователь 5 со счетчиком импульсов, узел 6 выбора чувствительности со счетчиком диапазонов, первый 7 и второй 8 опорные логарифмические преобразователи, узел 9 вычитания временных интерф.валов, коммутатор 10 сигналов переключения и блок 11 установки кода, содержащий формирователь 12 импульсов установки, первый 13 и второй 14 триггеры смены знака, элемент НЕ 15, элемент ИЛИ 16 и первый и второй элементы И 17 и 18, а времяцифровой преобразователь 5 содержит элемент И 19, генератор 20-счетиых импульсов, счетчик 21 импульсоЬ, формирователь 22 импульсов сброса, дешифратор 23, индикатор 24, триггер 25переполнения и триггер 26 незаполнения,Цифровой измеритель уровня работает следующим образом.Измеряемый сигнал подается на 5вход цифрового измерителя уровня,усиливается управляемым усилителем 1,преобразуется детектором 2 в постоянный и поступает на вход измерительного логарифмического преобразователя 4, управляемого циклозадающимуправляющим мультивибратором 3 (диаграмма 1 , Фиг, 2). Этим же управляю/щим мультивибратором 3 управляютсяпервый 7 и второй 8 опорные логариф-.мические преобразователи.На измерительный вход первогоопорного логарифмического преобразователя 7 подается опорное напряже"ние , соответствующее нижней границе диапазона уровней измеряемогосигнала, а на измерительный входвторого опорного логарифмическогопреобразователя 8 - опорное найряжение. Измерительным и опорными2логарифмическими преобразователями 4,7 и 8 соответственно формируются выхоцпые импульсы длительностью о ,л л Юь, и с 2 (Фиг. 2, диаграммы 2, 34). Разность сг - 2 г выбирается эквивалентной диапазону уровней измеряемого сигнала.лДлительность импульса щ связанас уровнем измеряемого сигнала логарифмической зависимостью, длительйос-Зти с, и ,2 - фиксированные, их длительность определяется соответственно опорными напряжениями Б и Б.Импульсы ь, о поступают нал ЛИ фсоответствующие входы узла 9 вычита гния временных интервалов, в которомлогическими схемами. формируется ими л л лпульс 6 = срх- с или импульс о. =с 1- ь(фиг. 2, диаграммы 5, 6 ).Ифл л.Формирование импульсов о,х или4 Зопределяется сигналом знака, поступающим на узел 9 вычитания временныхинтервалов от узла 6 выбора чувстви,тельности.Сочетание измерительного и двух Иопорных логарифмических преобразователей 4, 7 и 8 с узлом 9 вычитаниявременных интервалов позволяет уменьшить погрешность преобразования.напряжения во временной интервал, 55С выхода узла 9 вычитания временных интервалов, в зависимости от тои и и иго, сигнал знака равен 1 или 0импульс К,или 2 х (обозначим егол через) поступает на вход время- цифрового преобразователя 5, в котором с помощью элемента И 19 происходит заполнение этого импульса высоко; частотными импульсами генератора 20 счетных импульсов. Число счетных импульсов, прошедшее за время , подсчитывается счетчиком 21 импульсов, который предварительно перед началом измерения сбрасывается в исходное нулевое состояние импульсом сброса формирователя 22. Импульсы сброса (фиг. 2, диаграмма 7 ) форми/ руют формирователем 22 при запуске его по переднему фронту импульсами второго опорного логарифмического преобразователя 8. Вход формирователя 22 является третьим дополнительным входом времяцифрового преобразователя.После подсчета числа счетных импульсов, соответствующего уровню измеряемого сигнала, счетчик.2 1 принимает определенное состояние, которое дешифрируется дешифратором 23. Сигналы дешифратора поступают на индикатор 24, который отображает цифровой эквивалент уровня измеряемого сигнала.В зависимости от уровня входного измеряемого сигнала могут иметь место т.ри случая:л л (л) - при невыбранном х 0)( ф (гдиапазоне уровней;л Л л 0 г 1 - при выбранном диапазоне уровней. В первом случае на вход времяцифл рового преобразователя 5 импульс х не поступает, а значит его счетчик 21 импульсов будет находиться.в нулевом состоянии. Нулевое состояние счетчика определяется схемой дешифрации нулевого состояния, реализованной, на триггере 26 незаполнения, на вход установки иОи которого поступает импульс сброса формирователя 22, а на вход установки и 1 и - сигнал с, Выходной сигнал триггера 26 является выходным потенциальным сигналом не- заполнения времяцифрового преобразователя 5..Во втором, случае счетчик 21 импульсов времяцифрового преобразователя 5 переполняется. Это состояние счетчика определяется триггером 25 переполнения, на счетный вход которого поступает выходной сигнал старшего разряда счетчика 21, а на вход установки нуля - импульс сброса формирователя 22, Выходной сигнал триггера 25 является выходным импульсным 5 сигналом переполнения времяцифрового преобразователя 5.Наличие выходных сигналов незаполнения и переполнения на выходе времяцифрового преобразователя 5 свидетельствует о невыбранном диапазоне измерения. Сигналы неэаполнения и переполнения поступают соответственно на потенциальный и импульсный входы коммутатора 10 сигналов переключения.15 На этот же коммутатор 10 с узла 6 выбора чувствительности поступает сигнал знака, а также зондирущций сигнал с выхода второго опорного ,логарифмического преобразователя 8. В результате логического взаимодействия входных сигналов коммутатора 10 в нем формируются сигналы переключения поступающие на суммирующий или вычитающий вход счетчика диа назонов узла 6 выбора чувствитель- . ности. Под действием сигналов переключения, поступающих на суммирующий вход, диапазоны уровней переклю- чаются в направлении уменьшениячувствительности управляемого усилителя 1, а под действием сигналов, поступающих на вычитающий вход, диапазоны уровней переключаются в направлении увеличения чувствительнос ти.Диапазоны переключаются до тех пор, пока не будет выбран соответст вующий диапазон. При этом будут отсутствовать сигналы незаполнения и 40 переполнения на соответствующих выходах времяцифрового преобразователя 5 и будет иметь место упомянутый третий случай: Ос сс с - с,.Управление чувствительностью про- ф 5 исходит ступенчато (подиапазонно) под действием сигналов узла 6 выбора чувствительности. Эти сигналы также используются для формирования сигнала знака, что, в частности, может быть 30 осуществлено следующим образом.Обозначим через В - число диапазонов уровней, которые используются при измерении положительных уровней, т.е. превышающих 0 дБ, а через М - 55 число диапазонов, используемых при измерении отрицательных уровней, т.е. ниже О дБ. Эти диапазоны подсчиты.ваются счетчиком диапазонов узла о в процессе их переключенияОпределенное состояние этого счетчика соответствует выбранному диапазону. Число состояний счетчика диапазонов узла 6 равно Ю+М диапазонов. Все состояния от 1 до И объединяются одной логической схемой ИЛИ узла 6, а состояния от 1 до М - другой схемой .ИЛИ узла 6. Наличие единичного сигнала. на выходе первой схемы ИЛИ узла 6 свидетельствует о положительном знаке измеряемого уровня, а наличие .такого сигнала на выходе второй схемы ИЛИ узла 6 - об отрицательном знаке.Если величина уровня измеряемого сигнала (уровень сигнала слишком мал или велик) выходит за пределы измерения прибора, то необходимо прекратить поступление сигналовпереключения на вход счетчика диапазонов узла 6, зафиксировав таким образом состояние, соответствующее максимальной или минимальной чувствительности управляемого усилителя 1. Для этой цели служат сигналы, поступающие с Н-го и М-го выходов узла 6 выбора чувствительности.По окончании измерения, т.е. после окончания импульсаГ, формирователем 12 формируется с некоторой задержкой импульс установки кода (фиг.2 диаграмма 8), Задержка этого импуль-, са необходима для учета окончания процессов счета импульсов в счетчике 21, в узле 6 выбора чувствитель ности, а также процесса формирования сигнала знака.Импульс установки с формирователя 12 поступает на первый вход второго элемента И 18, на второй вход которого поступает сигнал незаполнения. При наличии на третьем входе этого элемента сигнала разрешения, импульс установки с его выхода (фиг. 2, диаграмма 11 ) поступает . на второй дополнительный вход время- цифрового преобразователя 5, который устанавливает в счетчике импульсов этого преобразователя такой код, при котором в каждом десятичном разряде отображается после измерения индикатором 24 цифра "9". Следует заметить, что сигнал разрешения, поступающий с выхода элемента ИЛИ 16 на третий вход второго элемента И 18, имеет место лишь для случая, когда9 11468 не было смены знака (фиг. 2,. диаграмма 10 ), т.е, когда на счетных входах первого 13 и второго 14 тригге ров не было перепада сигнала с "О" в "1" или с "1" в "О". Первый 13 и 5 второй 14 триггеры в начале каждого цикла измерения устанавливаются в исходное состояние импульсом сброса, поступающим с дополнительного выхода времяцифрового преобразовате ля 5, соединенного с выходом формирователя 22.При смене знака (фиг. 2, диаграм.ма 12) установка в счетчике 21 кодов "9" не требуется, так как в этом 5 случае измеряемый сигнал проходит через точку О дБ и, следовательно, О дБ и должен отображаться. Для этой цели с помощью первого триггера 13 (фиг. 2, диаграмма 13) или элемен та НЕ 15 и второго триггера 14, а также элемента ИЛИ 16 (фиг, 2, диаграмма 14 ) формируется сигнал запрета, поступающий на третий вход второго элемента И 18, который исключает появление на его выходе (фиг.2,10 10диаграмма 15) импульса установки кода, а значит, и установку кода "9" в счетчике 21 импульсов.Импульс установки кода с формирователя 12 также поступает на второй вход первого элемента И 17. При наличии на его втором входе разрешающего сигнала переполнения на его выходе (фиг. 2, диаграмма 9 ) появляется импульс установки кода, поступающий на первый дополнительный вход времяцифрового преобразователя 5 и устанавливающий в его счетчике 21 такой код, который фиксируется в этом счетчике в момент возникновения сигнала переполнения. Зтот код дейифрируется, при этом отображается индикатором 24 соответствующее этому коду число. Технико-экономическая эффективность цифрового измерителя уровня заключается в устранении ошибки при отсчете показаний цифровых индикаторов и тем самым в повышении достоверности результатов измерений.1146810Вых.б Ябых 72 ц хЛ 7 и Вь г.Р Составитель В.Слепаковедактор Н.Данкулич Техред Т.Иаточка Корректор Г;Решетн Закаэ 1380/4ВН 4 Тираж 659 ИИПИ Государственно по делам изобре 13035, Москва, Ж, Раувеейащащащ еа ееа ещеаащ ащиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 1 быхов Я Оых.Ф 3 6 ЬИ.7 6 8 их 9 Ц 7 них.гг ц Подписи о комитета СССР ений и открытий ская наб, д, 4/

Смотреть

Заявка

3574604, 01.04.1983

ПРЕДПРИЯТИЕ ПЯ А-1221

РУДЕНКО ГРИГОРИЙ ФЕДОСЕЕВИЧ, ЧЕРНЫЙ ГЕОРГИЙ ПЕТРОВИЧ, ПАШКИН ВЛАДИМИР ИЛЬИЧ

МПК / Метки

МПК: H04B 3/46

Метки: измеритель, уровня, цифровой

Опубликовано: 23.03.1985

Код ссылки

<a href="https://patents.su/7-1146810-cifrovojj-izmeritel-urovnya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Цифровой измеритель уровня</a>

Похожие патенты