Устройство для сравнения напряжений
ОП HCAHHE
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик (ssi1003014 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 14.1081 (21) 3347425/18-24 с присоединением заявки Нов (23) Приоритет
Опубликовано 0703.83.Бюллетень М9 9
Дата опубликования описания 070383 ($g) М Кп 3
G, 05 Ь 1/01
Государственный комитет
СССР оо делам изобретений и открытий
t 3l УДК 65-50 (088.8) (72) Авторы изобретения
Ю.A.Ãóñåâ и В.В.Морозов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАВНЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ
Изобретение относится к автоматическому управлению и цифровой измерительной технике и может быть использовано в устройствах сравнения постоянных и переменных напряжений аналого-цифровых преобразователей, в регуляторах напряжения, широтно-импульсных модуляторах и цифровых измерительных приборах.
Известны устройства для сравнения напряжений, содержащие блок управления, выход которого соединен непосредственно с первым входом первого триггера, а через генератор линейно изменяющегося напряжения с первым входом компаратора, выход которого подключен к второму входу первого триггера T1j.
Недостатками данных устройств являются низкая точность и малая на дежность.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для сравнения напряжений, содержащее блок управления, выход которого соединен непосредственно с вторым входом второго триггера, а через генератор линейно изменяющегоФ ся напряжения — с первым компаратором, выход которого подключен к второму входу первого триггера, первый и второй ключи, выходы которых соединены с входом компаратора, а вторые входы — с выходом первого триггера. Причем на первый вход данного устройства подается сумма напряжений О „+ О „, а на второй 0 Таким образом, на выходе устройстна формируется импульс, длительность которогс равна (3 л +О „)-4 „=U т.е. абсолютной величине одйоГо из выходных напряжений, в зависимости от того, на какой из входов они поданы. Отсюда ледует, что данное Устройство выполняет функцию не сраннения двух уровней постоянного на-, пряжения, а определения одного из них. Далее сигналы на входах логическогс элемента И находятся в противофазе, а значит, получить на ныходе устройства импульс, пропорциональный
Оgy не представляется возможным. для нормальной работы в начальный момент времени триггер необходимо установить н единичное состояние (2).
К недостаткам данного устройства относятся его низкая надежность и. псмехсзашишенность, Цель изобретения — повышение надежности, помехозашищенности и рас3((0 3(!14
Iran H p C I I ? I E . ф у Н К 1! ?! (» с ! 11,1! „Х !3 С> З М(. >((I i ( тей устройства.
ПОС Tс(Е3 J! С .111!;! я 1ic .>1 ) ДОСT«! 1 » C> 1 O>I тем, что Б устрс йство для с(>с!вне»ия
HI?I?PIEJI
ВХОДОМ УСТ IHOBI<11 13 I>JJI! 1:Е!>БОГО триггера и через Ге»ератог гилообразного «!аг!(>яжен?!> с»е»»ворс»ым Бх<>дом компаратора, Выход которогo че- 10 рез согласующее звено»о!»<3 юче» к счетному входу перьогc> три г!", ра, иc? точники опорного и и:?меряемо Го пав
I?P«7>I ЦИОН «IЫС. ЦСГI «СООТБ(3? <.. 1 -.?Е«: ?i O.:, С (>!3OI О и второго ключей к инверсному входу компаратора, а упр,BJfяю ;(не Б«соды у;!оМЯНУТЬ!Х КЛIОЧЕЙ СОО E3QTO?BO»ilo К Г!РЯ МОМУ И 1> li13OPQ IIОМУ ?3 >ХСЗ! с?М ?! (i, >ÎI Î триггера, »opBую II 13! Ор ;!(. "pc хi!хОI(Π— (2(3 Bb:C3 ЛОI !!с1ЕС К И С СХЕМ! OP(?:3» C II i и, ПС".>— Bble Входы которых соответствс?и о 1(од— ключе»bl к прямому и и?!Вороному 131=!> БЬ?ХОДУ !OPЕ! О O ТРИ 1 I C-Pñ i «1:>11 С(«(С! Н задержки, выпо.?!?е н!ый, i! С ВХОДОМ УСтai?OBI<с.;— - !(3?!Г ГСРа и является выходом элемента :адержки, ЗО первьм входом TOPQi О СОСДИНС Н С П?ЗЯГ!Ь?? !3! !ХСДОМ ТРИ Г ГЕ«за «E? Б СДС« 1 i! 11ОЕ IIЧ Oi На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для сpl?BI!e! !HEI напряжений на фиг. 2 — 13реме?".»ые ди/ ° с f) аграммы, поясняющие его работу. устройство содержит зад-:ющи?г генератор 1 прямоугол? ных импульсо13, генератор 2 пилообразного наг;ряжеfi»H, компаратор 3, »ервь?й 4 и второи 5 ключи, первый 6 и второй 7 триггеры (,причем второй триггер г?редставляет cОбОй дВ võòà1<òíbié Eiñè >?хрОEI ный е — тРиггеР, пеРв?,?й УIIH>3(Pc?JII 3(Стриггер ), элемент 8 задержки, Б состав которого входят двухтакт»ый ЬО Rs -триггер 9 ?i логический элемент Н-НЕ 10, логичес!<ий элемент НЕ 11, первую 12 и ?зтору!а .(3 логичес«<ие схемы сраьне! Ия, согласующее BB?BIIQ 14 и жду??!Нй мультив»бра Top 5. ! 3 Э p.,.l., о?,; т 3!едующим >(l i«.?см. 1!1! у> ь (- Ом (1 о с: I <>!i<-pа Tора 1 3 а— ка(гс я ге (с ра о?»и3 ообразного ! „! р?;женин, тр»ггер»о Входу уста»овк» Б нУл? IR Уo? с!нс!БливаетсЯ В » „! с I! >(<3 Ос i on ill!(3 Q = 0 > импул ьсОм с(> ждущегo мулы иьибратора 15 <Ниггер 9 по входу установки ь едини»У 6 Устc? I!a!3?II!Bac.тсЯ в еДиничное (.ос:тояние 0 = 1. r ассмотрим слу !пи, ко! J(! Hзмсряемoc- нагряжен?!е 0у (>о?!1 Б?е QI op»o! Q EJ (0 3 (3 ):Ip«1— on х on) чем (3 „и U< . ..Qi óò быть любой поляе>— IIости . Пусть TpHI? Båð 6 в MQMEí T пода«!и 1 .;(С ХЕ МУ !3 а Г! Р ?! ж Е Н И Я П И т а Н И Я УСтаНОБИ?!СЯ Б C E?HÍИЧ НОС . COCTO?I HHe Т . Е . (1 = 1 . Е>(иничным сиГналОМ с прямОГО Bi i < õ Î Ä а т р ?1 Г 1- е р а 6 и е (3 Б ы и 4 ключ о 1,:pooтсн, а Второ?3 5 закроется. ((р» >Tом »а инверсный вход компарат.,> ? 3 Iic>c. ту:!ае? о;>орное напряжение (3, -,, а на его»е!!е!Бе .сный вход с Ге!.ератора 2 »Осту?-.ает напряжение (.(2 В момс(;т равенства этих напряжений сс>с? Оя»ие на выходе компаратора 3 и:менит полярность с отрицательной на -.Оложительную (т.е. образуется »о.!ожительный перепад напряжения ). (Оскольку логические элементы требу-! оТ »оложительного >зходного напряже— »ия, о рицательные импульсы () на ыхо,;е ког"паратора подавляются при 1:.О;:>с>>((и согласующего звена 14, так ! <ак а в!ором входе логического .,J;i«::с»IB Н-НЕ 10 присутствует сиглс;Ги"еской единицы с прямого ?ьхода триггера 9, образованный на :::,::.,оде ксмпара..гора положительный пе; o;I Iä »апряжения Ц„ инвертируется Образованным при этом на выходе >3?смс.»та Н-НЕ 10 отрицательным пере!»3J?oì напряжения (3 триггер 6 по счетному Входу С, а триггер 9 по ьходу ?» устанавлиьаются в нулевые >о.гонi! !ÿ, тем самым закрывая сиг1ВЛОМ Лoc-H«eCI 30 : i-epB!i ключ 4, открывая сигналом 0 = 1 второй ключ 5. Через откр:..Бщийся ключ 5 на инверсный вход ком.loðàTîðà пос>тупает измеряемое напРЯжei«le U>>U n, так как величина :!а-!ряже !ия пилообразной формы (НПФ) (а прямом ьходе компаратора еще не ,(остигла уровня IJ>< состояние на --о выходе снова станет отрицатель-! ым. (.олученным отрицательным пере»адом напряжений О, по счетному Входу первый триггер 7 переключится Б единичное состояние: 0 = 1. В ::o««.c?»T, когда входные напряжения ко",!аратора 3 станут равными, образуется положительный перепад напря:.ения. Через некоторое время на участкс. Обратного хода НПФ вновь станет р;3Б?!1,!м U> и состояние на выходе комг;а(с?тора изменится на отрицательное. 3 ;(i< »м образом, за время прямого и 1003014 обратного хода НПС на выходе согласующего звена образуются два импульса 01+ положительной полярности и разной длительности, интервал, между передними фронтами которых про5 порционален разности входных напряОх " Uoп. Следует отметить, что триггер 7 в момент поступления второго импульса Ов с генератора вновь переключится в нулевое состояние, и нулевой потенциал 0О на его R входе во время обратного хода НПФ не позволит изменить состояние данного триггера по счетному входу вторым отрицательным перепадом сигнала 01+с 15 компаратора 3 по счетному входу С. Далее для выделения информационного интервала V, сигнал с выхода согласующего звена 14 через логи=.åñêèé элемент HE 11 поступает на третьи входы схем 12 и 13 сравнения, на вторые входы которых приходит сигнал U-I c прямого выхода триггера 7,при этом на первом входе второй схемы 13 сравнения присутствует с ""íàë Ц логической единицы с инверсного вйхода триггера б. Первая схема 12 сравнения в это время закрыта нулевым сигналом с прямого выхода триггера б. Таким образом, схема 13 сравнения 30 осуществляет операцию логического умножения и на ее выходе образуется импульс длительностью 7, равной длительности информационного импульса за вычетом быстродействия логичес- 35 кого элемента И-НЕ 10, триггера б и ключа 5. Величина полученной задержки Т3 = . — Г определяет разрешающую способность устройства. При заданной величине разрешения ь0 „,зная за-4О держку конкретных элементов схемы 73 можно определить минимальную скорость О, „„ нарастания НПФ или ее крутизну, при которой обеспечивается заданная величина разрек:ения по формуле bun,„n п =г Ь|пах Неодходимо отметить, что наличие задержки lg „повышает помехоэащипип щенность стройства, а соответственным образом подобранная крутизна НПФ позволит обеспечить заданную величину разрешения и точность измерений. В следующий период НПФ импульсом 0 со ждущего мультивибратора триг15 гер 9 по ходу S вновь у.-:танавлива- Ы ется в единичное состояние, открывая сигналом с выхода 0 = 1 логического элемента И-HE 10. Триггер 7 ранее установлен сигналом 010 в нулевое состояние, а триггер б йаходится К в нулевом состоянии 0 = О, при этом через открытый второй ключ 5 измеряемое напряжение поступает на инверсный вход компаратора. При достижении НПФ, поступающего на неинверсный вход компаратооа 3 величины Ох, на выходе компаратора образуется положительный перепад напряжения, который, инвертируясь с помощью логического элемента И-НЕ 10, устанавливает триггеры б и 9 в нулевое состояние. Тем самым закрывается элемент И-НЕ 10, открывается первый 4 и закрывается второй 5 ключи. При этом на инверсный вход компаратора поступает 0 < 0„ состояние при этом на выходе компаратора не изменится, так как величина НПФ больше Дх и тем более 0 и. Через некоторое время, когда на участке обратного напряжения хода НПФ станет равным 0оп, на выходе согласующего звена сформируется задний фронт положительного импульса 01<, который, однако, не изменит состояния триггера по счетному входу С, так как на время обратного хода НПФ на его входе установки нуля R присутствует нулевой уровень сигнала с задающего генератора. Следовательно, обе схемы 12 и 13 сравнения в этот период НПФ закрыты нулевым потенциалом U с выхода триггера 7. Поэтому состояние на их выходе не меняется независимо от состояния других входов схем 12 и 13 сравнения. В третий период НПФ цикл сравнения аналогичен проведенному в первом. Для случая, когда измеряемое напряжение О„меньше опорного Овп(0х(0вп) работа схемы аналогична с той лишь разницей, что информация о разности входных напряжений снимается с выхода первой схемы 12 сравнения. В начальный момент, когда 0х = = U и = О, а также в частном случае, когда U = Оо„ = const, на обоих выходах устройства импульс отсутствует, так как положительный импульс 0„ образованный в этом случае на выходе согласующего звена, не меняет нулевого состояния триггера 7, поэтому что сигнал Оц с блока управления во время обратного хода НПФ имеет нулевой потенциал, а его присутствие на входе установки в нуль триггера 7 не позволяет изменить состояние на выходе данного триггера. Следовательно, не меняется и состояние на выходе обеих схем сравнения. Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в повышении надежности, омехозащищенности и увеличении числа выполняемых функций устройством для сравнения напряжений за счет переключения первого триггера по счетному входу через элемент задержки, блокирующий цепь управления на время обратного хода НПФ; Формула изобретения Устройство для сравнения напряже- ний, содержащее задающий генератор 1003014 прямоугoJIL íè импульсов, сВ яз
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР У 405304, кл. С 05 В 1/01, 1972. 2. 7 вторское свидетельство СССР У 702341, кл. (: 05 В 1/01, 1978 прототип ). 1003014 Юю Составитель С . Соколов Редактор Т.Кугрышева Техред С.Мигунова Корректор И.Ватрушки а 1 н Ор Ц (оп) 0 и„,ь) Оу о О /4) 0 ДМ Q re Ир 17 igg Ьф) Заказ 1548/29 Тираж 872 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 л ", 
