Пороговое устройство

 

ПОРОГОВОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее блок сравнения, соединенный прямым входом через первый ключ с шиной входного сигнала, прямым выходом через выходной формирователь с пшной выходного сигнала, отличающееся тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей путем изменения порога срабатывания и отпускания в зависимости от скорости нарастания входного сигнала, в него введены п эле ментов И уровней срабатывания и п элементов И уровней отпускания, блок памяти, два триггера уровня, триггер сравнения, элемент задержки , входной ключ, аналого-цифровой преобразователь, ограничитель, тактовый генератор, ключ триггера четности , ключ сумматора, два элемента И вычитания, сумматор, триггер четности, элемент И четности, формирователь , два двухвходовых элемента И, дешифратор, причем первый вход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом тактового генератора, второй вход через входной ключ - с шиной входного сигнала, второй вход входного ключа соединен через элемент задержки с инверсным выходом блока сравнения, шина входного сигнала через ограничитель соединена с входом тактового генератора, инверсный выход блока сравнения соединен с S-входом триггера сравнения, R-входами триггеров уровня и с первыми входами элементов И уровней срабатывания, вторые входы одних из которых соединены с прямым выходом одного триггера G 45 уровня, а других - другого триггера уровня, третьи входы - с соответствующими выходами блока памяти, инверсный вход блока сравнения (;оединен с выхгщами элементов И уровней срабатывания и отпускания и вторым входом выходного формирователя, второй вход первого ключа соединен с О со инверсным выходом триггера сраврсения и S-входом триггера четности, прямой выход триггера сравнения соеСО динен с первыми входами ключа суммаto тора и ключа триггера четности, втоо рые входы которых соответственно соединены с выходами аналого-цифрового преобразователя и тактового генератора , а выходы - соответственно с первыми входами элементов И вычитания и счетным входом триггера четности , прямой выход триггера четности соединен с вторым входом одного из элементов И вычитания, а второй вход другого элемента И вычитания соедиисн с инверсным выходом трипера четшхти , входом введе 1ного (юрмироЕзателя

СОЮЗ СОБЕТСКИХ

С01.1ИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

31511 H 03 К 5/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3338729/ 18-21 (22) 22.09.81 (46) 07.05.84. Бюл. 1" 17

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ (72) A.И. Андрющенко, Ю.А.1 аляс, В.П.Канунников, В.H .Покатаев, С.Г.Ткачев и А.К.Флоров (53) 621.317.7 (088.8) (56) 1. Яковлев В.H. Импульсные генераторы на транзисторах.

"Техника", Киев, 1968, с.323.

2. Авторское свидетельство СССР

У 459847, кл. G 05 В 1/01, 09.11.72 (прототип). (54) (57) ПОРОГОВОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее блок сравнения, соединенный прямым входом через первый ключ с шиной входного сигнала, прямым выходом через выходной формирователь с шиной выходного сигнала, отличающее с я тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей путем изменения порога срабатывания и отпускания в зависимости от скорости нарастания входного сигнала, в него введены и элементов И уровней срабатывания и п элементов И уровней отпускания, блок памяти, два триггера уровня, триггер сравнения, элемент задержки, входной ключ, аналого-цифровой преобразователь, ограничитель, тактовый генератор, ключ триггера четности, ключ сумматора, два элемента И вычитания, сумматор, триггер четности, элемент И четности, формирователь, два двухвходовых элемента И, дешифратор, причем пер„.80„„1091З26 А вый вход аналого — цифрового преобра— зователя соединен с выходом тактового генератора, второй вход через входной ключ — с шиной входного сигнала, второй вход входного ключа соединен через элемент задержки с инверсным ьыходом блока сравнения, шина входного сигнала через ограничитель соединена с входом тактового генератора, инверсный выход блока сравнения соединен с Б-входом триггера сравнения, R- входами триггеров уровня и с первыми входами элементов И уровней срабатывания, вторые входы одних из которых соединены с прямым выходом одного триггера уровня, а других — другого триггера уровня, третьи входы — с соответствующими выходами блока памяти, инверсный вход блока спавнения соединен с выходами элементов И уровней срабатывания и отпускання и вторым входом выходного формирователя, второй вход первого ключа соединен с инверсным выходом триггера сравнения и S-входом триггера четности, прямой выход триггера сравнения соединен с первыми входами ключа сумматора и ключа триггера четности, вторые входы которых соответственно соединены с выходами аналого-цифрового преобразователя и тактового генератора, а выходы — соответственно с первыми входами элементов И вычитания и счетным входом триггера четности, прямой выход триггера четности соединен с вторым входом одного из элементов И вычитания, а второй вход другого элемента И вычитания соединс н с инверсным выходом триггера четнико†ти, входом введенного формирователя

1091326 и одним из входов элемента И четности, другой вход которого соединен с инверсным выходом формирователя, а выход соединен с R-входом триггера сравнения, Bblxopbl элементов И вычитания соединены с входами сумматора, выходы которого соединены с входами дешифратора, подключенного через двухвходовые элементы И к S-входам триггеров уровня, вторые входы двухвходовых элементов И соединены с пряИзобретение относится к импульсной технике и может быть использовано, например в измерительных устройствах преобразования сигналов частотных датчиков, формирования пря- 5 моугольных импульсов на напряжения произвольной формы и т.д.

Известны пороговые устройства, основанные на сравнении опорного напряжения с напряжением, действующим на входной шине, содержащие триггер Шмитта с эмиттерным повторителем f! ).

Недостатками укаэанных пороговых устройств являются фиксированные

15 значения порогов срабатывания, что не позволяет при работе учитывать особенности входного сигнала (например, скорости нарастания входного напряжения).

Наиболее близким к предлагаемому является пороговое устройство, содержащее блок сравнения, соединенный прямым входом через первый ключ

c IllHHoA BxoPHoI о сигHBJIB> IIPHMQA выход котороro через выходной формирователь соединен с шиной выходного сигнала (2 ).

Недостатками известного порогового устройства являются фиксированные значения порогов его срабатывания и отпускания, что не позволяет в процессе работы изменять (устанавливать) их в зависимости от особенностей входного сигнала (например, скорости его нарастания), т.е. огра- З5 чивает его функциональные возможности.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем

40 мым выходом введенного формирователя, первые входы элементов И уровней отпускания соединены с прямым выхог дом блока сравнения, вторые входы одних из них подключены к прямому выходу одного, а других — другого триггеров уровня, третьи входы элементов И уровней отпускания подключены к соответствующим выходам блока памяти. изменения порога срабатывания и отпускания устройства в зависимости от скорости нарастания входного сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в пороговое устройство, содержащее блок сравнения, соединенный прямым входом через первый ключ с шиной входного сигнала, прямым выходом через выходной формирователь с шиной выходного сигнала, введены и элементов И уровней срабатывания и п элементов И уровней отпускания, блок памяти, два триггера уровня, триггер сравнения, элемент задержки, входной ключ, аналого-цифровой преобразователь, ограничитель, тактовый генератор, ключ триггера четности, ключ сумматора, дйа элемента И вычитания, сумматор, триггер четности, элемент И четности, формирователь, два двухвходовых элемента И, дешифратор, причем первый вход аналогоцифрового преобразователя соединен с выходом тактового генератора, второй вход через входной ключ — с шиной входного сигнала, второй вход входного ключа соединен через элемент задержки с инверсным выходом блока сравнения, шина входного сигнала через ограничитель соединена с входом тактового генератора, инверсный выход блока сравнения соединен с

S-входом триггера сравнения, R-входами триггеров уровня и с первыми входами элементов И уровней срабатывания, вторые входы одних из которых соединены с прямым выходом одного триггера уровня, а других— другого триггера уровня, третьи вхо1091326 ды — с соответствующими выходами блока памяти, инверсный вход блока сравнения соединен с выходами элементов И уровней срабатывания и отпускания и вторым входом выходного фор- 5 рователя,второй вход первого ключа соединен с инверсным выходом триггера сравнения и S-входом триггера четности, прямой выход триггера сравнения соединен с первыми входами ключа сумматора и ключа триггера четности, вторые входы которых соответственно соединены с выходами анало го-цифрового преобразователя и такто-, вого генератора, а выходы — соответ- 1 ственно с первыми входами элементов И вычитания и счетным входом триггера четности, прямой выход триггера четности соединен с вторым входом одного из элементов И вычитания, а второй вход другого элемента И вычитания соединен с инверсным выходом триггера четности, входом введенного формирователя и одним из входов элемента И четности, другой вход которого соЕдинен с инверсным выходом формирдвателя, а выход соединен с R-входом триггера сравнения, выходы элементов И вычитания соединены с входами сумматора, выходы зр которого соединены с входами дешифратора, подключенного через двухвходовые элементы И к S-входам триггеров уровня, вторые входы двухвходовых элементов И соединены с прямым выходом введенного формирователя, первые входы элементов И уровней отпускания соединены с прямым выходом блока сравнения, вторые входы одних из них подключены к прямому выходу 4р одного, а других — другого триггеров уровня, третьи входы элементов И уровней отпускания подключены к соответствующим выходам блока памяти.

На фиг.l показана структурная 45 схема предлагаемого устройства, на фиг.2 — входной сигнал устройства; на фиг.3 — выходной сигнал устройства.

Предлагаемое устройство (фиг.l) содержит блок 1 сравнения (операционный усилитель), соединенный IjpH мым входом с шиной 2 входного сигнала, через первый ключ 3, а по инверсному входу через элементы И уровня срабатывания и отпускания 4 — 7 с блоком 8 памяти. Прямой вход блока сравнения соединен через выходной формирователь 9 с шиной 10 выходного сигнала и двумя параллельно связанными входами элементов И 4 — 5, передающими порог отпускания устройства. Инверсный выход блока 1 сравнения соединен с двумя параллельно связанными входами элементов И 6-7, передающими порог сраба.тывания устройства, входами двух триггеров 11 и 12 уровня, входом элемента И 5, триггера 13 сравнения и через элемент 14 задержки с одним из входов ключа 15, вход которого соединен с шиной 2, а выход с входом АЦП 16. Шина 2, кроме того, соединена через ограничитель 17 с тактовым генератором 18. Выход тактового генератора 18 связан с вторым входом АЦП !6 и одним из входов ключа 19 триггера четности.

Второй вход ключа 19 соединен с одним из входов ключа 20 сумматора и прямым выходом триггера 13 сравнения.

Второй вход ключа 20 соединен с выходом АЦП 16, а выход — с параллельно соединенными входами двух элементов И 21-22 вычитания, выходы которых подключены к входам сумматора 23, а вторые входы к прямому и инверсному выходам триггера 24 четности, счетный вход которого связан с выходом ключа 19, а вход S с инверсным выходом триггера 13 сравнения. Прямой выход триггера 24 четности соединен с входом элемента И 21. Инверсный выход триггера 24 четности связан с входом элемента И 22, входом элемента И 25 четности и входом формирователя 26, прямой выход которого связан с параллельно включенными входами двухвходовых элементов И 27 — 28, вторые входы которых связаны с выходами дешифратора 29, работающего от выходов сумматора 23. Элементы И 27-28 соединены с S — входами триггеров уровня !1-12. Элементы в схеме используются по прямому назначению, поэтому дополнительного пояснения цели их использования не требуют.

Источник питания устройства на схеме условно не показан. Количество элементов И 4 — 7, 21-22, 27-28 может быть сколь угодно велико.

Исходное состояние устройства (питание подано, входной сигнал отсутствует) соответствует следующему состоянию прямых выходов функциональка сравнения, где сравнивлется с П р„.

При их равенстве в момент t. (фиг. 3) блок 1 сравнения срабатывает и формирует на прямом выходе напряжение, поступающие на формирователь 9, формирующее на шине 10 напряжение U „

9Ь!х1 t соответствующее U „. Одновременно запрещается прохождение напряжения через ключ 15 и напряжения Б р„ через элемент зацержки на инверсный вход блока l сравнения. При снижении в момент времени t входного сигнала до величины U блок сравнения ат возвращается в исходное состояние.

При этом на шине 10 сформируется задний фронт выходного импульса.

Перепад напряжения на инверсном выходе блока I сравнения возвращает по входам R триггеры 11 и 12 и по входу S триггер 13 в исходное состояние и через элемент 14 задержки включает ключ 15. Устройство возвращается в исходное состояние.

В дальнейшем устройство работает аналогичным образом.

В случае, если с дешифратора 29 поступит управляющий сигнал с другого выхода (например с выхода) через элемент И 28 срабатывает триггер 12, который разрешит прохождение напряср1и Uîòï через элементы И 4 и 7. При этом ьыходной формирователь 9 будет формировать выходной импульс мплитудой вы„ п т.д.

Эффект от внедрения устройства достигается путем, что его основная характеристика (например срабатывания и отпускания) устанавливается с учетом особенностей действующего входного сигнала (например его крутизны). В результате при использовании порогового устройства в измерительных преобразователях по"".âляется воэможность достижения опти— мальных результатов, учитывающих реакцию системы (последствие системы) после достижения анализируемым напряжением пороговых значений.

В результате может быть повышена точность преобразователей и всего комплекса автоматических $ còðoéñòâ.

В качестве примера использования порогового устройства рассмотрена система заполнения резервуара с применением датчика уровня непрерывного действия (например иотенциометрического). При различных скоростях заполнения бака, скорость изменения

S !091326 Ь пых узлов: триггер 24 — 0 четности (низкий уровень напряжения); триггер 13 — 1 сравнения (высокий уровень напряжения ; триггеры 11 и 12 уровня — 0; блок 1 - 0 сравне5 ния; формирователь 26 — 0; формирователь 9 — исходный уровень; ключи 3,19 и 20 - О.

Устройство работает следующим образом. !

О

При достижении входным напряжением U (фиг.2) на шине 2 величины, превышающей напряжение Бо„р ограничителя 17, запускается генераТор 18, формирующий импульс, запускающий АЦЛ 16 и опрокидывающий через ключ 19, разрешенный триггером 13, триггер 24. Количество импуль-. сов, пропорциональное U, с АЦП 16 через ключ 20, также разрешенные триггером 13, через элемент И 22, запишется на первый вход сумматора 23.

Второй импульс генератора 18 опрокинет триггер 24 и через ключ 20, элемент И 21 запишет с выхода АЦП 21 количество импульсов, пропорциональное U,,на шину 2 сумматора 23. На

-выходе сумматора после этого количество импульсов пропорционально

U>-U . Эти импульсы поступают на дешифратор 29 и формируют на одном из его выходов напряжение. Появление единицы на инверсном выходе триггера 24 одновременно с разрешением элемента И 22 запускает формирователь 26, который с прямого выхода разрешает прохождение сигнала с одного из выходов дешифратора 29 (например первого) через элемент И 27, на вход S триггера 11 опрокидывая !

О его. Триггер 1 по прямому выходу разрешит прохождение сигналов через элементы И 5 и 6. При этом прохождение сигналов напряжения U „ из блока 8 памяти также разрешено с инверсйого выхода блока 1 сравнения. По45 этому напряжения U< „ оказывается приложенным к инверсному выходу блока 1 сравнения. После окончания действия импульсов с формирователя 26, напряжение с его инверсного выхода опрокидывает через элемент И 25 триггер 13, запрещает прохождение сигна,лов через ключи 19 и 20, разрешает прохождение сигналов через ключ 3 и опрокидывает триггер 24 в исходное состояние.

Входное йлпряжение U „ через ключ 3 посгyплеr »л прямой вход. блоIC91326 выходного напряжения датчика уровня также будет различна. Если система имеет постоянное запаздывание выключения насоса при достижении за-данного уровня, то ошибка в заполнении бака будет прямо пропорциональна скорости заполнения.

Введение анализа скорости заполнения резервуара (скорости изменения выходного напряжения датчика уровня1 позволяет устанавливать порог срабатывания с учетом запаздывания системы, что при соответствую5 щей зависимости порогов срабатывания от крутизны приводит к практически полному исключению погрешности при различной производительности насосов.!

091326

Составитель Л.Николаева

Техрсд С.Мигунова Корректор Л.Пилипенко

Редактор A.Âëàñåíêo

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4

Заказ 3098/53 Тираж 862

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5