Устройство сравнения

ска вии ос-.,до ни ся3 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(56) Авторское свидетельство СССРВ 1171749, кл. С 05 В /01, 1985,(57) Изобретение относится к областицифровой измерительной техники, может быть использовано в устройствахавтоматического контроля напряженияи является усовершенствованием устройства по авт.св. СССР У 1171749.Целью изобретения является повышение помехоустойчивости и расширениефункциональных возможностей устройства. Устройство сравнения работаетнепрерывными циклами сравнения, вкаждом иэ которых контролируемоенапряжение сравнивается с нижним иверхним допусками, представленнымицифровыми кодами. Если контролируемое напряжение находится в пределах допусков, то результат сравненияформируется исходным уровнем "Норма"на выходе устройства. Если контролируемое напряжение выходит за нижнийили верхний допуск, то результатсравнения формируется в виде импульсов с частотой циклов сравнения,При появлении этих импульсов залуется счетчик времени. При отсутстимпульса в любом, хотя бы . одномцикле сравнения, счетчик временисбрасывается в нуль. Если же подтверждение импульсов результата сравнения происходит в каждом цикле сравнения, то счетчик времени накапливает код И., Текущее значение этогокода с выхода разрядов счетчика времени сравнивается с помощью элемента сравнения кодов с заданным кодомБ времени, В момент равенстваЬ, = М изменяется логическое стояние выхода элемента сравнения копри очередном цикле сравнеа выходе устройства формирует- вень "Не норма",з,п.ф-лы, 287096мер, "1" при установке блока 2 в исходное состояние; первый информационный вход, наличие очередного импульса на котором обеспечивает состояниеблока 2 по выходу, противоположноеисходному; второй информационный входналичие импульсной последовательности на котором (не менее двух импульсов) обеспечивает исходное состояние блока 2 по выходу при условииотсутствия импульсов на первом инФормационном входе; вход блокировкиналичие сигнала активного уровня накотором, например "1", обеспечиваетсостояние блока 2 по выходу, противоположное исходному; вход сброса,наличие сигнала активного уровня,на котором, например "1", однозначно обеспечивает исходное состояниеблока 2 по выходу.Блок 2 сравнения импульсных после-.довательностей может. быть выполнен,например, на основе Э-триггеров 22и 23, образующих двухразрядный регистр сдвига, Вход 0-триггера 23 соединен с выходом триггера 22, на вход0 которого заведен сигнал неизменного уровня, например "сопз 1 1",Входы К обоих триггеров 22 и 23управляются с выхода элемента ИЛИ 24,Выходом блока 2 является выход триггера 23, первым информационным входом ; объединенные входы С триггеров22 и 23, вторым информационным входом - первый вход элемента ИЛИ 24,входом блокировки - второй вход элемента ИЛИ 24, а входом сброса -объединенные входы Б триггеров 22и.23. Изобретение относится к цифровойизмерительной технике, может бытьиспользовано в устройствах автоматического контроля напряжения и является усовершенствованием устройства,описанного по авт,св. Р 1171749,Целью изобретения является повышение помехоустойчивости и расширениефункциональных возможностей устройства.1 ОНа фиг,1 представлена блок-схемаустройства сравнения; на фиг.2 и 3 -диаграммы его работы.Устройство содержит генератор 115линейно изменяющегося напряжения,блок 2 сравнения импульсных последо-,вательностей, компаратор 3, регистр4, коммутатор 5, счетчик 6, элементы 7 - 9 сравнения кодов, триггеры10 - 13, элементы И 14 - 16, элемен 20ты ИЛИ 17 и 18, генератор 19 тактовых импульсов, суммирующий счетчик20 цифроаналоговый преобразователь21, триггеры 22 и 23, элемент ИЛИ 24, 25входы 25 - 30 выходы 31 - 37 устройства,Суммирующий счетчик б имеет счетный вход, на который поступают импульсы тактовой частоты; вход сброса, на котором сигнал активного уровня, например "1", обеспечивает обнуление счетчика; вход управления, на котором сигнал активного уровня, например , блокирует процесс счета входных импульсов, а также группу цифровых выходов, на которых Формируется цифровой код, пропорциональный текущему значению временисчета входных тактовых импульсов.Элемент 9 сравнения кодов имеет выход, состояние которого Фиксируется сигналом, например, при равенстве кодов на обоих группах цифровых входов на одну из которых, связанную с входом 29 устройства,Генератор 1 линейно изменяющегося напряжения имеет первый выход, на котором формируется аналоговое 30 линейно изменяющееся напряжение;второй выход, на котором сигнал при : нимает, например, значение логической единицы () при установке генератора 1 в исходное состояние;третий выход, представляющий собой группу выходов, на которых формиру-ется цифровой код, пропорциональный мгновенному значению аналогового напряжения первого выхода; четвертый вы ход, на котором формируются тактовые импульсы.Генератор 1 может быть выполнен, например, на основе цифроаналогового преобразователя 21, которым управляет суммирующий счетчик 20 импульсов, выходы разрядов которого подключены ко входам разрядов ЦАП 21, На счетный вход суммирующего счетчика 20 пос тупают импульсы выхода тактового генератора 19, Первым выходом генератора 1 является выход ЦЙП 21, вторым выходом - выход импульсов переполнения счетчика, третьим выходом - выходы разрядов счетчика 20, а четвертым выходом - выход тактового генератора,Блок 2 сравнения импульсных после довательностей имеет выход, сигнал на котором принимает значение, напри 287096поступает код И, пропорциональныйзаданному интервалу времени , в течение которого,.контролируется достоверность результата сравнения ана другую группу - код И пропорциональный текущему значению отсчитываемого интервала времени.Устройство работает следующимобразом,По включении питания триггеры О О13, 22 и 23, счетчики 6 и 20 устанавливаются в произвольное положение.Запускается генератор 19 импульсов.Со входа 30 управления устройстваподается импульс установочного сброса на вход К триггера 13 и навход сброса блока 2 сравнения им-.пульсных последовательностей, связанного с входами Б триггеров 22 и23. Последние переходят в состояние 20"1", а триггер 13 - в нулевое, Вмомент формирования состояния "1"триггера 23 на выходе блока 2 появляется сигнал "1", который подаетсяна вход сброса счетчика 6, обеспечивая в группе цифровых выходовэтого счетчика нулевой код И., = ОУкаэанный код поступает на первуюгруппу входов элемента 9 сравнениякодов, На вторую группу входов злемента 9 сравнения кодов с группы29 входов устройства поступает код,пропорциональный времени, в интервале которого нейтрализуются результаты сравнения от действия помех,причем МО. В результате сравненияисходных значений кодов Б, = 0 иИ ) О на выходе элемента 9 сравнения кодов устанавливается "0", который поступает на информационный 0- 40вход триггера 13 (подготавливаетсязапись "0" в триггер 3), на входуправления счетчиком 6 подготавливается работа счетчика 6 и на входблокировки блока 2 сравнения. импульс ных последовательностей, связанногосо вторым входом элемента ИЛИ 24(подготавливается работа блока 2 попервому информационному входу, связанному с первым входом элементаИЛИ 24),Импульсы с генератора 19 поступают на вход счетчика 20 и последовательно накапливаются в нем, В момент 1, 55 переполнения счетчика 20 на втором ,выходе генератора 1 линейно изменя"ющегося напряжения появляется импульс П 1 , Этот импульс поступает на второй информационный вход блока 2 сравнения импульсных последовательностей, подтверждая состояние "1" триггеров 22 и 23 и наличие сигнала "1" на выходе блока 2 (сохраняется исходное состояние счетчика 6 и элемента 9 сравнения кодов).Одновременно импульс Б устанавливает в исходное положение триггеры 10 - 12, В результате на входе с триггера 13 и на входах коммутато-, ра 5, подключенных к соответствующим выходам триггеров 10 - 13, устанавливаются уровния 0, Эти же уровни 10" поступают на соответствующие входы элементов И 14 - 16, что предопределяет установку уровней 0 на выходах элементов И 14 - 161 всех входах и выходах элементов ИЛИ 17 и 18 и выходах 32 - 37 устройства, Кроме того, уровень "0" с выхода элемента ИЛИ 17 поступает на первый информационный вход блока 2 срав. нения импульсных последовательностей, связанный со вторым входом элемента ИЛИ 24.С моментапереполнения на первом выходе генератора 1 напряжения(фиг,2 и 3) становится равным нулю. С этого исходного положения начинается рабочий цикл устройства.Импульсы с выхода генератора 19 поступают на вход счетчика 20 и последовательно накапливаются в нем, При этом на первом выходе генератора 1 (выходе ЦАП 21) формируется ступенчатое линейно изменяющееся напряжение На на его третьем выходе - кодированный цифровой эквивалент линейно изменяющегося напряжения, Напряжение 11, поступает на один, вход компаратора 3, на второй вход которого со входа 25 устройства поступает контролируемое напряжение Б, Цифровой эквивалент напряжения 11 с третьего выхода генератора 1 поступает на первые группы входов элементов 7 и 8 сравнения кодов и на информационные входы регистра 4. На вторую группу входов элемента 8 со входа 27 устройства поступает код Н нижнего допуска, на вторую группу входов элемента 7 со входа 26 устройства поступает код И верхнего допуска, причем Ю 1 .( МС выхода компаратора 3 выдается импульс Бз в момент Ск, когда напря"1287096 40 В момент Т , когда на третьемвыходе генератора 1 код достигаетзначения кода М , с, выхода элемента 8 сравнения кодов выдается импульс 3013 , который переключает триггер 12,В момент, когда на третьемвыходе генератора 1 код достигаетзначения кода Б , с выхода элемента7 сравнения кодов выдается импульс13 , который переключает триггер 10,Таким образом, в процессе рабоче"го цикла каждый из триггеров 10 - 12срабатывает по одному разу.В конце рабочего цикла на втором 40выходе генератора 1 появляется очередной импульс 13.2 переполнения счетчика 20 и устройство сравнения, устанавливая в исходное состояние тригге"ры 1 О - 12, далее повторяет процесс 45формирования рабочих циклов,При этом импульсы 13 с.периодичностью рабочих циклов непрерывно поступают на второй информационный входблока 2 (входы С триггеров 22 и 23), 50Состояние первого информационноговхода блока 2 (первого входа элементаИЛИ 24) определяется состоянием выхода элемента ИЛИ 17 и занисит от 1 езультата сравнения, формируемого уст" 55ройством сравнения на выходах 33-37в зависимости от соотношения контролируемого напряжения 13, преобразуемого в код Я , и опорных напряжений жение 13 , достигает величины напряжения 13 с 61 с - , 1 13= 13 с- а 2 =И2 п хю5 где и - число разрядов счетчика 20;Ц - опорное напряжение ЦАП;1 . - номер разряда двоичногочисла;.а - знак ( цифра) двоичной системы счисления, который принимает значения 0 или 1 15"и 1,-1М =Е а 2 код, пропарциональщ 4 ннйй величине напряжения 13 .Импульс 13 з с ныхода компаратора 3 переключает триггер 11, связанный со входом С триггера 1.3, сигнал Б 1, из состояния пО" переходит в состояниеПо фронту переключения сигнала Б в момент 1 в триггере 13 записынается логический уровень сигнала на его информационном входе П. 13 и 13 и , задаваемых кодами 11, иИ нижнего и верхнего допусков соответственно, в полном соответствии с алгоритмом, приведенным н описании основного изобретения, Циклически повторяемый результат сравнения для случая удерживания напряжения 13 н пре.делах допусков (13 оп (Ц ( 13) характеризуется отсутствием импульсов13 на выходе элемента ИЛИ 17, а дляслучая ухода напряжения 13 за допуск(13 х13 оп ю или 13 х) Пап ) - наличиемж 2на выходе того же элемента ИЛИ 17последовательности (пачки) непрерывных импульсов 13., (см,фиг,3), каждыйиз которых соответствует резугьтатусравнения одного рабочего цикла, аобщее число импульсов в пачке. определяет длительность ухода напряженияЦ за допуск. Появление первого изуказанных импульсов 13 с выходаэлемента ИЛИ 17 после прохожденияего через первый информационный входблока 2, элемент ИЛИ 24 на К-входытриггеров 22 и 23, перенодит.оба этитриггера в нулевые состояния,обеспечивая сигнал "0".на выходеблока 2 и входе сброса счетчика б,который с этого момента начинает заполняться импульсами тактовой частоты с четвертого выхода генератора.3 генератора 1 9 импульсов), По окончании текущего рабочего цикла очередной (сдвинутый относительно П .) им"пульс 13 переполнения счетчика 0поступает через второй информационный вход блока 2 на С-входы триггеров 22 и 23 и переключает триггер 22в исходное состояние "1", подготавлии ивая на В-входе триггера 23 сигнал 1На выходе блока 2 сохраняется сигнал"О", а счетчик б продолжает накапливать тактовые импульсы, формируяга своих выходах код 11 пропорциональный текущему значению интерваланременис момента появления первого импульса Ц . дальнейшая работаеустройства определяется циклическойочередностью появления следующих импульсов; только на .втором или навтором и первом информационных вхо.дах блока 2 В случае формирования., как описано, первого импульса 13н качестве результата кратковременногоот поме. хи ухода напряжения Пх за нижний допуск см.фиг,2, цикл 2) этот импульс будет единственным в импульс 128709 ьной последовательности на нервом информационном входе блока 2, вслед за которым на втором информационном входе блока 2 последовательно появляются два очередных импульса 11 переполнения счетчика 20. Действие одного из них (на фиг,2 соответствует концу цикла 2) описано выше, а второго (на фиг,2) соответствует концу цикла 3 - вызывает срабатывание подго О товленного триггера 23, возникшее состояние которого обеспечивает сигнал "1" на выходе блока 2 и входе сброса счетчика 6, последний сбрасывается и удерживается в исходном 15 нулевом состоянии.Аналогично работает устройство и в случае воздействия помехи с результирующим напряжением 11 за верхний допуск (фиг,2, цикл 4). При этом 20 как в предыдущем случае, запуск счетчика 6 обеспечивает накопление на его выходах кода И., текущее значение которого к моменту сброса счетчика 6 меньше заданного со входов 25 29 устройства кода И, пропорционального интервалу времени С нейтрализации результатов сравнения от действия помех. Благодаря этому сигнал "О" на выходе элемента 9 и на 0- 30 входе триггера 13 остается неизменным, что при появлении очередного импульса 01(от последовательно срабатываемых компаратора 3 и триггера, 11) на С-входе триггера 13 обеспе чивает для последнего лишь подтверждение исходного нулевого состояния, Неизменность сигнала "О" на выходе триггера 13 (как результат нейтрализации помехи) сохраняет его неиз менным и на выходе 32 устройства, что является качественным признаком результата сравнения "Норма", соот. ветствующего условию 11 Ис Поп245В другом варианте процесса формирования результата сравнения когда уход напряжения П за допуск вызван 1 появлением нештатного режима в объекте контроля и, в отличие от помех, носит длительный характер, превьппающий времянейтрализации результатов сравнения от действия помех, пропорциональное заданному коду И, на первом и втором информационных ,входах блока 2 действуют сдвинутые по фазе импульсные последовательности соответственно сигналов 117 и У 11 ачало (фиг,3, цикл 2) процесса (появление первого импульса 01 и следующего за ним импульса 11 ) не отличается от описанного, а во всех последующих циклах процесс в точности повторяется, поддерживая неизменным сигнал "О" на выходе элемента 2 (выходе триггера 23), Счетчик 6, запущенный с момента появления первого импульса Б ,непрерывно накапливает импульсы тактовой частоты до момента, когда текущее значение кода И,на его цифровых выходах станет рав ным заданному коду Б , С этого момента (фиг,З, цикл К) на выходе элемента 9 сравнения кодов появляется сигнал Пз 1чем обеспечивается: подготовка 0-входа триггера 13 к последующему переключению в состояние "1"; через вход блокировки блока 2, элемент ИЛИ 24 и К-входы триггеров 22 и 23 подтверждение сигнала "О" на выходе блока 2 и входе сброса счетчика 6; через вход управления счетчика 6 блокировка последнего по его счетному входу с сохранением кода М 1, = И. Завершение процесса формированиярезультата сравнения происходит в .следующем рабочем цикле (на фиг.З,цикл К) в момент появления импульса 11 с выхода коммутатора 3, от которого срабатывает триггер 11, апо фронту импульса 11,1 - триггер 13(переходит в состояние "1"), Появление сигнала 11, "1" на выходе триггера 13 фиксируется и на выходе 32устройства, что является качественным признаком результата сравнения"Не ,норма", соответствующего условию ухода напряжения П за допуск:П с П д (для примера, изображенногона фиг Л) или П) 11,ООгДля оперативного запоминания ипоследующей обработки кода, пропорционального напряжению П и соответа.ствующего моменту появления на выходе 32 устройства признака уходаэтого напряжения за допуск, входзаписи регистра 4 подключается ыерез коммутатор 5 к выходу триггера13, для чего на управляющие входы28 коммутатора 5 предварительно подается соответствующий код, В описанвью вьппе момент переключения триггера 13 в состояние "1" по фронту выходного сигнала 01 в регистр 4записывается код состояния третьего5 О 15 20 выхода генератора 1, который в соответствии с формулой (1) пропорционален напряжению П, С выхода регистра 4 код 11 ъ поступает на выход 31 устройства,При реализации устройства сравнения, отличающейся отсутствием связи между входом блокировки блока 2 и выходом элемента 9, восстановление исходного состояния устройства осуществляется автоматически после восстановления штатного режима объекта контроляПри этом отсутствие импульсов 11 с выхода элемента 17 обеспечивает режим восстановления, аналогичный описанному для варианта после действия :помех, т,е. последовательно двумя импульсами П , когда пер-. вый (на фиг.З соответствует концу цикЛа К) переводит триггер 22 в состояние "1", а второй (на фиг,З соответствует концу цикла К+1) переводит в состояние "1" подготовленный триггер 23, обеспечивая на выхода блока 2 исходный сигнал "1", При этом счетчик 6 срабатывается в исходкое нулевое состояние, а на выходе элемента 9 возникает состояние "0", сигнал которого поступает на Р-вход триггера 13. Благодаря этому очередной импульс 11, (на Фиг.З соответствует циклу К+2) с выхода триггера 11 переводит триггер 13 (и выход 32 устройства) в исходное нулевое состояние, соответствующее соотношению Ц(Б к11 ов1 г При реализации устройства сравнения, отличающийся наличием связимежду входом блокировки блока 2 ивыходом элемента 9, создаются условия сохранения состояния "1" триггера 13 (и выхода 32 устройства) налюбое необходимое время, При этомдля восстановления исходного состояния устройства необходимо податьна вход 30 управления устройства импульс установочного сброса,Дополнительная информация, связанная с необходимостью, например,самопроверки любого из кодов Хнижнего допуска или М верхнего допуска, а также контроля кодов Нпропорциональных текущему значениюнапряжения 11 , при анализе состоянияобъекта контроля как до, так и после восстановления его штатного режима (П11 с Цо ) обеспечиваетопося подачеи соответствующего кода уп-25 30 35 40 45 50 55 равления на входы 28 управления коммутатором. При этом устройство сравнения формирует в регистре 4 и на группе 31 выходов устройства код выбранного для контроля параметра в каждом рабочем цикле в полном соответствии с алгоритмом, приведенным в описании основного изобретения.Таким образом, в предлагаемом устройстве нейтрализуются результаты действия помех и обеспечиваетсяоперативное запоминание кода величины контролируемого напряжения в момент определения его выхода за допуск, в связи с чем при использовании устройства в составе вычислительной системы сокращаются непроизводительные затраты машинного времени,формула 1. Устройство сравнения по авт.св, В 1171749 о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повьппения помехоустойчивости и расширения функциональных возможностей, введеныблок сравнения импульсных последовательностей, третий элемент сравнениякодов, четвертый триггер и счетчик,вход сброса которого соединен с выходом элемента сравнения импульсныхпоследовательностей, первый и второйинформационные входы которого соответственно соединены с выходом второго элемента ИЛИ и вторым выходомгенератора пилообразного напряжения,четвертый выход которого соединенсо счетным входом счетчика, цифровой выход которого соединен с первымцифровым входом третьего элементасравнения кодов, выход которого соединен с управляющим входом счетчикаи Р-входом четвертого триггера, Свход которого соединен с вторым выходом первого триггера, причем выходчетвертого триггера соединен с четвертым информационным входом коммутатора и является дополнительным логическим выходом устройства, второйцифровой вход третьего элемента сравнения кодов и К-вход четвертого триггера связаны с соответствующими управляющими входами устройства, входсброса блока сравнения импульсныхпоследовательностей: подключен кВ.-входу четвертого триггера,2. Устройство по и,1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что вход бло237 Д 12кировки блока сравнения импульсивных последовательностей соединен с вь 1 ходок третьего. элемента сравнениякодов,287096оставительехред М.Ход ик ишо Редактор К. Во ректор М,Демчик аказ 7713 49 е Производственно-полиграфическое предприятие,ород, ул,Проектная г с Тираж 862 ВНИИПИ Государстве по делам изобре 13035, Москва, ЖПодписноого комитета СССРний и открытийРаушская наб., д.4/