Устройство для индикации

"тАТЕН,;,с ОП АНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 734755 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЯЬСТВУ.11(088.8) по делам изобретений н открытии Дата опубликования описания 18.05,80(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНДИКАЦИИ 1Устройство для индикации относитсяк приборостроению и может быть применено в приборах контроля и измеренияпараметров.Известны устройства для индикациикоторые являются электронными устрой 5ствами и обладают высокой точностьюИОднако они не обеспечивают индикации тенденции изменения параметра поэтатому для ее определения оператору приходится останавливать внимание на индикаторе, чтобы определить, в какую сторону изменяются значения параметра. Этотребует значительной затраты временина контроль и тем больше, чем медленнее изменяется параметр,Известны устройства для индикации,которые обеспечивают индикацию тенденции изменения изменяемого параметра 33,Наиболее близким техническим решением к данному является устройство дляиндикации, которое содержит дешифратор,подключенный к регистру, ключи, соедиценные с индикаторными элементами 1диоды, логические элементы, реверсивнйраспределитель импульсов, блок сравнения, элементы И, триггер, блок задержки.Общие электроды индикаторных элементовобъединены в группы, выходы которыхподключены ко входам соответствующихключей и анодам диодов. Катоды диодовподключены к выходу общего ключа. Одинвход общего ключа подключен к шине питания, а другой - к одному выходу блокасравнения. Другие входы блока сравненияподключены ко входам триггера. Выходытриггера соединены со входами реверсивного распределителя импульсов. Выходыреверсивного распределителя импульсовсоединены с одними входами соответствующих ключей. Другие входы ключей подключены к шине питания. Вход реверсивного распределителя импульсов соединенсо входом генератора. Одна группа входов блока сравнения подключена к выходу приемного регистра, Другая группавходов блока сравнения подключена к вы45 ходам регистров переписи. Входы регистров переписи подсоединены к выходамодних элементов И. Первые входы однихэлементов И соединены с выходами приемного регистра, а вторые - со входомблока задержки, Выход блока задерЖкисоединен с первыми входами других элементов И. Вторые входы других элементов И подключены ко входам устройства.Работает известное устройство дляОиндикации следующим образом,На приемном регистре записываетсякод, соответствующий значению измеряемого параметра в предшествующий циклизмерения. В соответствии с значениемэтого кода с дешифратора на вход соответствующего ключа поступает сигнал,засвечивается подключенный к его выходу светодиод, и через элементы НЕ" идиоды подаются сигналы на входы всех20предыдущих ключей, высвечивая в видестолбика все нижерасположенные светодиоды, По высоте этого столбика относительно шкалы индицируется значение25параметра, Записанный в регистре кодподается также на входы блока сравнения.С приходом сигнала "Перепись" послезавершения очередного цикла измеренияЗОэлементы И открываются и код предшествующего цикла измерения поступает врегистры переписи, а оттуда - на входыблока сравнения, Величина задержки блока задержки выбирается больше длитель 35ности сигнала Перепись", поэтому послеокончания сигнала переписи соответствующие элементы И закрываются, а другиеэлементы И открываются и информациянового цикла измерения записывается вприемный регистр. Далее информация поступает на одни входы блока сравнения,а через дешифратор высвечивает новоеположение указывающего столбика изсветодиодов.При возрастании измеряемого параметра, т, е. когда значение кода новогоцикла больше, чем в предшествующемцикле, сигнал появляется нд значащемвыходе Больше" блока сравнения,. устанавливая триггер в единичное положение.Триггер включает распределитель в прямом направлении, и импульсы с выходагенератора поступают последовательнона выходы распределителя. При этом клю 55чи попеременно открываются и питаниеподается нд группы светодиодов снизувверх, обеспечивая "бег" .светового столбика снизу вверх. При убывании измеряемого параметра осуществляется работа аналогично, но сигнал блока сравнения поступает на выход Меньше" блока сравнения и подключение групп светодиодов осуществляется в обратной последовательности, обеспечивая "бег светового указателя сверху вниз, т. е. индицируется убывание параметра,При неизменном значении параметра коды на входах блока сравнения равны и сигнал поступает на нулевой выход блока сравнения, благодаря чему открывается общий ключ и питание подается на все три группы светодиодов, что обес. печивает немигающее свечение столбикав пределах индицируемого уровня, а следовательно, индицируется постоянство параметра.Однако данное устройство характеризуется недостаточной точностью индикации, обусловленной большим шагом дискретности шкалы. Цена делений шкалы определяется количеством элементов индикации, При уменьшении шага дискретности шкалы возрастают .ее размеры и увеличивается количество элементов индикации. При увеличении точности индикации устройства в й раэ количество элементов индикации соОтветственно увеличивается в И раз. Увеличение размеров шкалы, связанное с уменьшением шага дискретности (повышением точности), может быть ограничено приемлемыми(допустимыми) размерами конструкции. Устройство характеризуется также ограниченным классом решаемых задач за счет недостаточно высокой точности измерения, Устройство не может быть использовано в качестве измерителя изменяемого параметра, Наличие шкалы с отсчетом в одну сторону от нулевого значения не позволяет использовать устройство для измерения тех параметров, величина которых может изменяться в разные стороны от нулевого значения. Кроме того требуется относительно большое время контроля изменения параметра. Считывание величины параметра по делениям шкалы занимает относительно большое время.Для определения тенденции изменения параметра оператору нужно сосредотачивать внимание иа определении направления "бега светового столбика, что требует дополнительных затрат времени.Цель изобретения - расширение области применения за счет дискретного метода измерения параметра.5 734755 чик 6, осущестьпяющий функции контроля, регистры 7 - 8блок 9 сравнения, дешифратор 10, триггеры 11 - 14, элемен ты 15 - 19 И, группу элементов 20- -20 дИ, элементы 21 - 22 ИЛИ, элемент Выход генератора 3 импульсов подключен к первым входам элементов 15- 16 И, другие входы которых подключены к единичным выходам триггеров 11 - 12 соответственно. Единичный вход триггера 11 подключен к первому выходу начало" генератора 4 тактовых импульсов, нулевой вход соединен с первыми входами элементов 17 - 19 И и подключен к ко второму выходу конец генератора тактовых импульсов. Вход генератора 4 тактовых импульсов подключен к выходу элемента 24 задержки и нулевым входам триггеров 13 - 14, Единичный вход триггера 14 соединен с выходом элемента 19 И, Второй вход элемента 19 И подключен к единичному выходу триггера 13, Единичный вход триггера 13 подклю чен к выходу реверсивного счетчика 5, ко второму входу элемента 18 И, к нулевому входу триггера 12 и через элемент 23 НЕ - ко второму входу элемента 17 И, Выход элемента 17 И соединен с единичным входом триггера 12.Единичный выход триггера 14 подключен ко входу вычитания, а нулевой выход - ко входу сложения реверсивного счетчика 5 и к знаковому разряду счетчика 6 конт роля, Вход сброса счетчика 6 контроля соединен с управляющим входом регистра 7 и подключен к выходу элемента 22 ИЛИ, Первый вход элемента 22 ИЛИ под ключен к единичному выходу триггера 12, а второй - к выходу элемента 18 И, Информационный ход счетчика 6 контроля соединен с выходом элемента 16 И. По разрядные выходы счетчика 6 контроля подключены к соответствующим входам регистров 7 - 8, при этом знаковый разряд счетчика 6 подключен к регистру 8 и не подключен к регистру 7. Вход Переписьустройства подключен к управляющему входу блока 9 сравнения, выходы которого подключены к индикаторным элементам 2. Аноды индикатор ных элементов 2 подключены к шине питания. Выходы регистра 7 подключены к соответствующим входам блока 9 сравнения, другие входы которого подключены к соответствующим выходам регистра 8., Другие выходы регистра 8 подключены ко входам дешифратора 10. Выходы дешиф 40 Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит пять элементов И, два элемента ИЛИ, четыре триггера, генератор тактовых импульсов, реверсивный счетчик, причем поразрядные входы реверсивного счетчика подключены к выходам элементов И группы, а информационный вход подсоединен к выходу первого элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами первого и.второго элеметов И, первые входы которых подключены к выходу генератора импульсов, а вторые - к выходам первого и второго триггеров соответственно, один вход15 первого триггера подсоединен к первому выходу генератора тактовых импульсов, а второй - ко второму выходу генератора тактовых импульсов, первый выход генератора тактовых импульсов связан20 с первыми входами третьего, четвертого и пятого элементов И, второй вход третьего элемента И подсоединен к выходу элемента НЕ, вход которого связан с выходом реверсивного счетчика и вто 25 рым входом четвертого элемента И, а также первым входом третьего триггера, второй вход которого соединен с первым входом четвертого триггера, входом генератора тактовых импульсов и выходом элемента задержки, выход третьего триггера подключен ко второму входу пятого элемента И, выход которого соединен со вторым входом четвертого триггера, прямой и инверсный выходы- 35 которого подсоединены к управляющим входам реверсивного счетчика и первому входу счетчика, второй вход которого и первый управляющий вход первого регистра соединены с выходом второго элемента ИЛИ, первый и второй входы ., которого подключены к выходу второго триггера и четвертого элемента И соот ветственно, выход счетчика подсоединен ко второму входу первого регистра, а 45 вход счетчика контроля соединен с вы ходом второго элемента И, первый вход второго триггера подсоединен к выходу третьего элемента И, а его второй вход соединен с выходом реверсивного счет чика.На чертеже приведена блок-схема устройства для индикации. Устройство для индикации содержит55 индикаторные элементы цифрового табло 1, индикаторные элементы 2, генера тор 3 импульсов, генератор 4 тактовых импульсов, реверсивный счетчик 5, счет 23 НЕ, элемент 24 задержки.7 734755Вратора 10 подключены к индикаторнымиалементам цифрового табло 1. Вход зле- имента 24 задержки соединен со входомнПерепись устройства, с управляющим рвходом регистра 8 и с объединенными 5 твходами группы элементов 20 -20 И,Вторые входы группы алементов 20,20 И подключены ко входам устройства.Поразрядные входы реверсивного счетчика5 подключены к выходам группы злемен 1 О Ктов 201 - 201 И, а информационныйвход подключен к выходу элемента 21ИЛИ Первый вход алемента ИЛИ подключен к выходу элемента 15 И, а второйк выходу элемента 16 И.15 4Примем состояние триггеров, при котором на единичном выходе разрешающийпотенциал, за единичное, а состояние, принкотором на нулевом выходе разрешающий20 впотенциал, за нулевое,вРаботает устройство следующим обра-, мзом.В начальный момент счетчики 5 -6 регистры 7-8, триггеры 11-14 установ-25лены в исходное состояние, при атом алементы 15 - 16 И закрыты запрещающимипотенциалами с единичных выходов триггеров 11 - 12 соответственно. На входесложения" реверсивного счетчика 5 устапнавливается разрешающий потенциал нулевого выхода триггера 14, этот же сигналпоступает на знаковый разряд счетчика 6контроля, Генератор 4 тактовых импульсовнастроен на номинальное значение измеря емого параметра. На входы группы элемен- (тов 20 -20 у И поступает код измеряемого параметра.сПо сигналу "Перепись", поступающемуна объединенные входы группы элементов 40204 - 201 И, в реверсивный счетчик 5записывается код, соответствующий значению измеряемого параметра, На входахвблока 9 сравнения сигналы будут равны, дтак как счетчик 6 контроля и регистры 5 в7, 8 находятся в нулевом (исходном)сос- итоянии. Следовательно, на выходах блока ч9 сравнения разрешающие сигналы отсут- кствуют и индикаторные алементы 2 не дсветятся. На цифровом табло 1 индицирует О сся нулевое показание измеряемого пара- сметра. Через время задержки, определяе- нмое элементом задержки 24, сигналом"Перепись" подтверждается нулевое (исходное) состояние триггеров 13 - 14 и55 .запускается генератор 4 тактовых импульсов,с первого выхода которого на единичный вход триггера 11 поступает им ульс, определяющий начало измерения араметра, При этом триггер 11 устаавливается в единичное состояние, Раз. ешающий потенциал единичного выхода риггера 11 открывает элемент 15 Иимпульсы с выхода генератора 3 имульсов через элемент 15 И и элемент 1 ИЛИ начинает поступать на информационный вход реверсивного счетчиа 5, который заполняется с учетом несенного в него кода до переполнения.Если время переполнения счетчика 5учетом внесенного кода больше интерала времени, задаваемого генераторомтактовых импульсов и определяющего оминальное значение измеряемого параетра, то импульс со второго выхода геератора 4 тактовых импульсов, соответтвующий концу интервала, устанавливаетнулевое состояние триггер 1 1 и открыает элемент 17 И, открытый по второу входу высоким потенциалом выхода элемента 23 НЕ. Выходной импульс элеента 1 7 И устанавливает в единичное остояние триггер 12. При установке в нулевое состояние триггера 1 1 закрыается элемент 15 И. При установке в диничное состояние триггера 12 разреающий потенциал с его выхода постуает через элемент 22 ИЛИ на управлящий вход регистра 7 и на вход сброса четчика 6, При появлении высокого поенциала на выходе элемента 22 ИЛИ по переднему фронту) в регистр 7 пееписывается содержимое счетчика 6 в данном случае подтверждается нулеое состояние регистра 7) и производитя сброс счетчика 6. При этом сброс четчика 6 производится с некоторой адержкой на время переписи его содер жимого в регистр 7. При установке вдиничное состояние триггера 12 открыается элемент 16 И и импульсы с выхоа генератора 3 начинают поступать на ход счетчика 6 контроля, работающего о заднему фронту входного импульса, и ерез элемент 21 ИЛИ - на вход счетчиа 5. Счетчик 5 продолжает заполняться о переполнения. Импульс переполнения четчика 5 устанавливает в единичное остояние триггер 1 3 и в нулевое состояие триггер 12, При установке в нулевое состояние триггера 12 закрывается элемент 16 И и прекращается поступление импульсов с выхода генератора 3 на входы счетчиков 5 - 6, При установке в единичное состояние триггера 13 элемент 19 И остается закрытым благодаря на734755 11 и открывает элементы 17 и 19 И, Выходными сигналами элементов 17 и 19 И устанавливают в единичное состояние триггер 12, высокий потенциал его выхода через элемент 22 ИЛИ поступает на управляющий вход регистра 7 и на вход сброса счетчика контроля 6. При этом в регистр 7 переписывается содержимое счетчика 6 (результат предыдущего цикла измерения), а затем сбрасывается счетчик 6. При установке в нулевое состояние триггера 11 закрывается элемент 15 И. При установке в единичное состояние триггера 14 на входе сложения счетчика 5 появляется запрещающий потенциал, а на входе вычитания - разрешающий потенциал, Разрешающий потенциал выхода триггера 12 открывает элемент 16 И, после .чего импульсы с выхода генератора 3 начинают поступать через элемент 1 6 И и элемент 21 ИЛИ на вход счетчика 5, работающего теперь на вычитание до обнуления. Одновременно импульсы генератора поступают на вход счетчика 6, подсчитывающего импульсы, количество которых пропорционально величине отклонения измеряемого параметра от номинального значения, После обнуления счетчика 5 устанавливается в нулевое сос тояние триггер 12, закрывается элемент 16 И и прекращается поступление импульсов генератора на входы счетчиков 5 - 6.С приходом очередного сигнала Перепись" заносится новое значение кода в счетчик 5, переносится содержимое счетчика 6 в регистр 8 (результат измерения нового цикла измерения) и производится сравнение кодов, записанных в регистре 8 и в регистре 7 (результат измерения предшь.т".ующего цикла измерения). Через время задержки, определяемое эле ментом 24 задержки, устанавливаются в исходное состояние триггеры 1 3 и 14 и запускается генератор 4 тактовых импульсов. На цифровом табло 1 высвечивается информация (со знаком минус) о величине отклонения измеряемого параметра от номинального значения. Одновременно засвечивается один иэ двух индикаторных элементов 2, расположенный над цифровым табло 1 или под ним, в зависимости ст значения кодов, сравниваемых блоком 9 сравнения, Начинается новый цикл измерения.Если время переполнения счетчика 5 с учетом внесенного кода равно интервалу времени, задаваемому генератором 4 личию низкого потенциала на входе, подключенном к выходу генератора 4 тактовых импульсов,С приходом второго сигнала Перепись" в реверсивный счетчик 5 снова записывается код, соответствующий текущему значению измеряемого параметра.При поступлении сигнала Перепись науправляющие входы регистра 8 и блока9 сравнения происходит перепись содержимого счетчика 6 контроля в регистр8 (по переднему фронту сигнала) и сравнение кодов записанных в регистрах 7и 8 (по заднему фронту сигнала). Припереписи содержимого счетчика 6 в регистр 8 на индикаторных алементах цифрового табло 1 высвечивается информация (со знаком плюс) о величине отклонения измеряемого параметра от номинального значения. В результате сравнения кодов двух регистров разрешающийсигнал появляется на первом выходеблока 9 сравнения (так как в регистре7 записан нулевой код). При этом засвечивается индикаторный элемент 2, расположенный над цифровым табло 1. Другойиндикаторный элемент 2, расположенныйпод цифровым табло 1, остается незасве.ченным, Одновременно сигнал "Переписьзадержанный алементом 24 задержки, ус- зотанавливает в нулевое состояние триггер13, подтверждает нулевое состояние триггера 14 и поступает на вход генератора4 тактовых импульсов, который выдаетпо первому выходу сигнал, соответствующий началу интервала, после чего начинается следующий цикл измерения.Если время переполнения счетчика 5с учетом внесенного кода меньше интер 40вала времени, задаваемого генератором4 тактовых импульсов, то импульс переполнения счетчика 5, подтверждает нуле-.вое состояние триггера 12 и устанавливается в единичное состояние триггер 13,45разрешающий потенциал выхода которогооткрывает по первому входу элемент 19И, закрытый по второму входу запрещающим потенциалом второго выхода генератора 4 тактовых импульсов. При атомпосле переполнения счетчик 5 начинаетвторично заполняться импульсами генератора, поступающими на информационныйвход через элемент 15 И и элемент 21ИЛИ. По окончании интервала времени,55формируемого генератором 4 тактовыхимпульсов, импульс со второго выходагенератора 4 тактовых импульсов устанавливает в нулевое состояние триггер734758 5 1 О 15 20 тактовых импульсов, что соответствует нулевому отклонению измеяемого чара- метра от номинального значения, то элемент 17 И не открывается, триггер 12 в единичное состояние не устанавливается и элемент 16 И остается закрытым, Импульсы генератора на счетчик 6 контроля не поступают. При совпадении во времени сигнала с генератора 4 тактовых импульсов и сигнала переполнения счетчика 5 открывается элемент 18 И, Выходной импульс элемента 18 И поступает через элемент 22 ИЛИ на управляющий вход регистра 7 и на вход сброса счетчика 6, В регистр 7 переносит ся содержимое счетчика 6 после чего счетчик сбрасывается. С приходом сигнала "Перепись" в счетчик 5 заносится новое значение кода, а в регистр 8 переносится нулевой код счетчика 6. На цифровом табло 1 высвечивается нулевой код, В результате сравнения кодов регист ров 7 и 8 разрешающий потенциал появляется на втором выходе блока 9 сравнения . Засвечивается индикаторный элемент 2, расположенный под цифровым табло 1.Таким образом, в процессе измерения контролируемого параметра на цифровом табло 1 высвечивается информация (со знаком плюс или минус) о величине отклонения измеряемого параметра от номинального значения, индикаторные элементы 2 показывают направление изменения (тенденцию) параметра. При возрастании параметра, то есть значения кода нов го цикла, больше, чем в предыдушем цикле, засвечивается индикаторный элемент 2, расположенный над цифровым табло 1, а при убывании параметра засвечивается индикаторный элемент 2, расположенный под цифровым табло 1. При неизменном значении измеряемого параметра индикаторные элементы 2 не засвечиваются.Конструктивные особенности предлага емого технического решения позволяют повысить точности индикации за счет дис кретного метода измерения изменения параметра. Дискретность измерения определяется периодом следования импульсов генератора эталонной частоты. При увеличении точности индикации на один .порядок количество элементов индикации увеличивается на один элемент цифровог табло, что не приводит к существенному увеличению размеров конструкцииКроме того. расширяется класс решаемых задач за счет более высокой точ 12ности измерения параметра. Устройство может использоваться не только в качестве индикатора, но и измерителя измеряемого параметра, осуществляющего измерение с высокой точностью, Устройство также может производить измерение параметров, величина которых изменяется в разные стороны, относительно нулевого значения, с соответствующим знаком, а также уменьшается время контроля параметра за счет представления информации в цифровой форме,. и время определения тенденции изменения за счет загорания одного или другого индикаторного элемента, расположенных соответственно над цифровым табло или под ним. формула изобретения Устройство для индикации, содержащее два регистра, блок сравнения,.дешифратор, индикаторные элементы, сигнализирующие элементы, группу элементов 25И, элемент задержки, генератор импуль-.сов и элемент НЕ, причем выход первого регистра подсоединен к первому входу блока сравнения, выход второго регистра подключен ко второму входу бло- ЗОка сравнения, выход второго регистрасоединен со входом дешифратора, выходкоторого соединен со входом индикаторных элементов, выходы блока сравненияподсоединены ко входам сигнализирующих элементов, другие входы которыхобъединены и подсоединены к источникупитания, вход перезаписи устройства связан со входом элемента задержки, с пер Овыми входами элементов И группы, ипервым входом второго регистра и третьим входом. блока сравнения, вторые входы элементов И группы подключены ковходам устройства, о т л и ч а ю щ е - , 45е с я тем что с целью расширения обФ 3ласти применения за счет дискретногометода измерения параметра, оно содержит пять элементов И, два элементаИЛИ, четыре триггера, генератор тактовых импульсов, реверсивный счетчик,причем поразрядные входы реверсивногосчетчика подключены к выходам элементов И группы, а информационный входподсоединен к выходу первого элементаИЛИ входы которого соединены с выхо,дами первого и второго элементов И,первые входы которых подключены к выходу генератора импульсов, а вторыек выходам первого и второго триггеров7347соответственно, один вход первого триг-гера подсоединен к первому выходу генератора тактовых импульсов, а второйко второму выходу генератора тактовых импульсов, первый выход генератора тактовых импульсов связан с первыми входами третьего, четвертого и пятого элеметов И, второй вход третьего элемента И подсоединен к выходу элемента НЕ, вход которого связан с выходом реверсивного счетчика и вторым входом четвертого элемента И, а также первым входом третьего триггера, второй вход которого соединен с первым входом четвертого триггера, входом генератора тактовых 15 импульсов и выходом элемента задержки, выход третьего триггера подключен ко второму входу пятого элемента И, выход которого соединен со вторым входом четвертого триггера, прямой и инверсный 20 выходы которого подсоединены к управляющим входам реверсивного счетчика и 55 14первому входу счетчика, второй вход которого и первый и управляющий вход первого регистра соединены с выходом вто.рого элемента ИЛИ, первый и второй входы которого подключены к выходу второго триггера и четвертого элемента И соответственно, выход счетчика подсоединен ко второму входу первого регистра, а вход счетчика контроля соединен с выходом второго элемента И, первый вход второго триггера подсоединен к выходу третьего элемента И, а его второй вход соединен с выходом реверсивного счетчика.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР% 318968, кл, й 06 К 15/18,24,01,72.2, Авторское свидетельство СССР