Измерительный прибор с аналоговым отсчетом

 

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИВОР С. АНАЛОГОВЫМ ОТСЧЕТОМ, содержащий преобразователь аналог-код, который через преобразователь кода подключен к блоку группирования констант, соединенному с кольцевым коммутатором и световой шкалой, о тли чающий с я тем, что, с целью упрощения конструкции, в него введен двоичный сумматор, имеющий входы первого и второго слагаемых, причем первые подключены к выходам старших разрядов преобразователя аналог-код, вход второго слагаемого с единичным удельным весом соединен с выходом блока группирования констант, входы ,второго слагаемого с удельным весом не менее двух подключены к пшне логического нуля, выходы сумматора соединены с входами старших разрядов преобразователя кода, выходы стар (Л ших разрядов которого подключены к световой шкале. с г h : ел со °

COIO3 СОВЕТСКИХ

ОО.ИЦ М °

РЕСПУБЛИК (1% 01) (Ю 4 G 01 R 19/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOP|HOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ е1 Yt

«Ц 1

% «1 g °

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЖ (21) 3433128/18-21 (22) 17.03.82 (46) 23.09.87, Бюл. II 35 (71) Институт полупроводников АН

УССР (72) А.В.Бушма, С.В..Свечников, П.Ф.Олексенко и Н.И.Сыпко (53) 621.317.7(088.8) (56) Патент США В 4017796, G . 01 В 19/00, НКИ 324-122, 1977.

Авторское свидетельство СССР

У 607152, G 01 R 19/00, 1978. (54) (57) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР С. АНАЛОГОВЫМ ОТСЧЕТОМ, содержащий преобразователь аналог-код, который через преобразователь кода подключен к блоку группирования констант, соединенному с кольцевым коммутатором и световой шкалой, о т л и ч,а ю— шийся тем, что, с целью упрощения конструкции, в него введен двоичный сумматор, имеющий входы первого и второго слагаемых, причем первые подключены к выходам старших разрядов преобразователя аналог-код, вход второго слагаемого с единичным

/ удельным весом соединен с выходом блока группирования констант, входы . второго слагаемого с удельным весом не менее двух подключены к шине ло гического нуля, выходы сумматора соединены с входами старших разрядов преобразователя кода, выходы старших разрядов которого подключены к световой шкале., С:

1135302

25

35

Изобретение относится к области электроизмерительной техники, в частности к конструкции некоторых узлов электроизмерительных приборов для . образного представления входной величины и может быть использовано при конструировании электроизмерительных и показывающих приборов со световой шкалой.

Известен электроизмерительный прибор с аналоговым отсчетом, содержащий преобразователь аналог-код, подключенный к световой шкале через токоотводящие цепи, и источник тока, также подключенный к световой шкале.

Причем преобразователь аналог-код включает блок усилителя управляющего напряжения и смещающее устройство.

Элементы световой шкалы соединены последовательно.

Недостатком прибора следует считать наличие в конструкции двух сложных блоков — смещающего устройст ва и токоотводящих цепей.

Наиболее близким по технической сущности к описываемому устройству является измерительный прибор, содержащий преобразователь аналог †к, который через преобразователь кода подключен к блоку.группирования констант, соединенному с кольцевым коммутатором и световой шкалой, которая также подключена к преобразователю кода через блок элементов И и блок . элементов ИЛИ, связанные с выходом блока группирования констант. Светоизлучающие элементы шкалы возбуждаются последовательно периодически группами, число которых равно числу младших разрядов матрицы шкалы.

Недостатком прибора является слож. ность конструкции, так как в его структуре имеются два блока, содержащие большое количество элементов: блок элементов И и блок элементов

ИЛИ.

Цель1о предлагаемого изобретения является упрощение конструкции. ,Цель достигается тем, что в измерительный прибор с аналоговым отсчетом,. содержащий преобразователь аналог-код, который через преобразователь кода подключен к блоку группирования констант, соединенному с кольцевым коммутатором и световой шкалой, введен двоичный сумматор, имеющий входы первого и второго слагаемых, причем первые подключены к выходам старших разрядов преобразователя аналог-код, вход .второго слагаемого с единичным удельным весом соединен с выходом блока группирования констант, входы второго слагаемого с удельным весом не менее двух подключены к шине логического нуля, выходы сумматора соединены с входами старших разрядов преобразователя кода, выходы старших разрядов которого подключены к световой шкале.

На чертеже представлена схема измерительного прибора.

В измерительном приборе преобразователь 1 аналог-код через преобразрватель 2 кода соединен с бло-. ком 3 группирования констант, связанным с кольцевым коммутатором 4, световой шкалой 5 и с двоичным сумматором 6, имеющим входы первого и второго слагаемых, причем первые подключены к выходам. старших разрядов преобразователя 1 аналог-код, вход второго слагаемого с единичным удельным весом соединен с выходом блока 3 группирования констант, входы второго слагаемого с удельным весом не менее двух подключены к шине 7 логического нуля, выходы двоичного сумматора 6 .соединены с входами старших. разрядов преобразователя 2 кода, выходы старших разрядов которого подключены к световой шкале 5.

Шиной логического нуля может служить положительная или отрицательная шина источника питания в зависимости от типа используемых логических элементов, либо специальный элемент

"Константа логического нуля".

Измерительный прибор работает следующим образом.

На вход измерительного прибора, которым является вход преобразователя 1 аналог-код, подается измеряемая величина, на его выходе в результате преобразования формируется многоразрядный двоичный код, соответствующий входной величине. Код младших разря1 дов подводится к преобразователю 2 кода, выполняющего трансформацию поступающего двоичного кода в линейный.

Код старших разрядов подводится на входы первого слагаемого двоичного сумматора 6. Последний осуществляет двоичное сложение числа старших разрядов с числом, подводимым на входы второго слагаемого. Это число форми1135302

45

55 руется шиной 7, с которой потенциал логического нуля поступает на входы второго слагаемого с удельным весом не менее двух, и блоком 3 группирования констант, с выхода которого потенциал подводится на вход второго слагаемого с единичным удельным весом сумматора 6, Код суммы с выхода сумматора 6 трансформируется преобразователем 2 в линейный. Этот код поступает.на шины старших разрядов световой шкалы 5. Линейный код младших разрядов подводится к блоку 3 группирования констант. В этот же блок поступают импульсные последовательности с выходов кольцевого ком. мутатора 4. Частота следования импульсов выбирается выше критической частоты слияния мельканий (более 2030 Гц). Импульсы на выходах кольцевого коммутатора 4 сдвинуты и взаимно не перекрываются во времени. Эти же импульсы одновременно подводятся на шины младших разрядов матрицы световой шкалы 5.

Блок 3 группирования констант выполняет логическую функцию шх2ИИЛИ, где m — количество младших разрядов в матрице шкалы 5. Таким образом блок 3 выполняет пространственно временное сопоставление выходного линейного кода преобразователя 2 с импульсными последовательностями коммутатора 4 и генерирует логическую единицу в случае совпадения и логический нуль при несовпадении. соответствующих входных потенциалов.

Очевидно, что совпадение возникает при появлении импульсов на выходах коммутатора 4, соответствующих числам, которые не превьппают число младших разрядов в измеряемой величине.

В этом случае логическая единица поступает на вход второго слагаемого с единичным удельным весом суммато ра 6 и прибавляется к обрабатываемому числу старших разрядов. Код суммы с выхода сумматора 6 преобразуется преобразователем 2 в линейный код и подводится к шинам старших разрядов шкалы 5.

« При отсутствии совпадения в блоке 3 группирования констант на его выходе поддерживается потенциал логического нуля и в результате к шинам старших разрядов шкалы 5 подводится линейный код числа старших разрядов.

Полный цикл отображения измеряемой величины на шкале 5 состоит из

m тактов. В течение каждого такта возбуждаются элементы одного из младших разрядов шкалы 5. Причем при возбуждении младших разрядов с меньшим удельным весом, чем у индицируемого числа, старшие разряды возбуждаются линейным кодом числа старших разрядов плюс единица. Эту единицу-сигнал переноса генерирует блок 3 группирования констант и вводит в канал обработки кода старших разрядов через сумматор 6.

Введение в измерительный прибор с аналоговым отсчетом двоичного сумматора, имеющего входы первого и второго слагаемых, первые из которых: подключены к выходам старших разрядов преобразователя аналог-код, вход второго слагаемого с единичным упельным весом соединен с выходом блока группирования констант, входы второго слагаемого с удельным весом не менее двух подключены к шине логического нуля, выходы сумматора сое динены с входами старших разрядов преобразователя кодов, выходы старших разрядов которого подключены к световой шкале, позволяет упростить конструкцию прибора при сохранении независимого управления элементами шкалы, так как предлагаемая структура имеет более простую техническую реализацию введения сигналов переноса в канал обработки кода старших разрядов при сохранении m-тактного режима возбуждения шкалы, обеспечивающего независимое управление ее элементами.

Упрощение достигается путем со:кращения числа логических элементов, при котором (n-1) элемент И и п элементов ИЛИ заменяются одним логическим элементом — K-разрядным двоичным сумматорам, причем n »k.(íàïðèмер если п=16, то К=4 !), где п,k — количество разрядов в линейном и двоичном представлении кода старших разрядов, соответственно.

Кроме того, значительно сокращается число межблочных связей. В прототипе обработка кода старших разрядов проходила в следующем порядке: преобразователь аналог-код — k-разрядная связь — преобразователь кода — празрядная связь, блок элементов И—

1135302 (2п -1) — разрядная связь — блок элементов ИЛИ вЂ” п-разрядная связь— световая .шкала. В предлагаемом устройстве обработка кода старших разрядов проходит в следующем порядке: преобразователь аналог-код — k-разрядная связь — двоичный сумматор—

k-разрядная связь-преобразователь кода — п-разрядная связь †. световая шкала. Очевидно, что четыре связи прототипа с общей разрядностью (4п+

+ k-1) заменены тремя связями с общей разрядностью (2k + n). При n=16 и k=4, количество электрических соединений в устройстве сократилось на (4 16+4-1)- (2 4+16)= 43. Изменения в конструкции устройства позволили повысить его технологичность и. надежность за счет сокращения числа корпусов стандартных логических элементов и электрических соединений между, ними.

Предлагаемый измерительный прибор с аналоговым отсчетом был реализован с использованием промышленных узлов от прибора -4310 производства Житомирского завода "Электроизмеритель" на цифровых интегральных микросхемах серии KI55 и рассчитан на работу со световой шкалой из 100 светодиодных элементов, выполненных в виде

20 корпусов АЛС317Б. Входным сигналом прибора служило напряжение постоянного тока от 0 до 2В (2В соответствовали светящейся линии из 100 элементов шкалы). От прибора Щ-4310 был использован преобразователь аналог-код с дополнительной памятью на

2 микросхемах К155 ТИ5. Состав и принцип функционирования этого блока приведен в заводском техническом описании Р92,002.10. На выходе преобразователя аналог.-код измеряемая величина представлялась параллельным двоично десятичным кодом 8-4-2-1 на 2 десятичных разряда.

Частота повторения цикла индикации была 100 Гц, а длительность импульсов с выходов кольцевого коммутатора составляла 1 мс. Преобразователь кода был выполнен на микросхемах К155ИДЗ и 4 1/2 микросхемах

К155ЛИI. При световой шкале из 100 светодиодов, включенной матрицей

10х10, число входов преобразователя кода старших разрядов K-4. Четырехразрядный сумматор был собран на! микросхеме К155 ИМЗ. Шиной логического нуля служила общая шина источника питания. Блок группирования

5 констант был собран на 2 — — микро—

4 .схемы К)55ЛА8. Кольцевой коммутатор2 на 1 микросхеме К155ИДЗ 1 — — микI

3 росхеме К155ЛКI, 1 микросхеме

К155ЛАЗ и 1 микросхеме К155ИЕ2. Выходы преобразователя кодов старших разрядов и выходы кольцевого коммутатора были подключены к 10 шинам столбцов (старших разрядов) и 10 шинам строк (младших разрядов) матрицы

10х10=100, в виде которой были включены элементы светодиодной шкалы.

Работа прибора рассмотрена при измерении напряжения 1,46В. Преобразователь аналог-код представляет это напряжение в виде кода Olll 0011, Код младших разрядов 0011 поступает на вход преобразователя кода, на вы25 ходе которого имеем код 0000000111.

На 10 выходах кольцевого коммутатора в течение периода возбуждения элементов шкалы 10 мс имеем сдвинутые друг относительно друга импульсы длительностью I мс. Первый импульс появляется на выходе, соответствующем младшему разряду с удельным весом 1.

На выходе блока группирования констант,. куда подводится сигнал от кольцевого коммутатора и преобразователя кода младших разрядов, генерируется логическая единица в течение первых трех импульсов коммутатора. В течение семи остальных — логический нуль. Потенциал. с выхода блока группирования констант подводится к сумматору, где происходит сложение одноразрядного числа с кодом старших разрядов.

В течение трех первых импульсов

45 коммутатора к коду старших разрядов прибавляется единица: на выходе сумматора оказывается код 1000. В течение остальных семи импульсов цикла

50 к коду старших разрядов прибавляется нуль; .на выходе сумматора оказывается код 0111. Эти коды подводятся к преобразователю кода старших разрядов, на выходе которого генери55 руется соответственно код

00llllll11 и код 000lllllll. Учитывая, что логическая единица соответствует протеканию возбуждающего тока через элемент, находящийся на

1135302

Составитель Т.Корнилов

Техред М.Дидык Корректор С.Шекмар

Редактор П. Горькова

Заказ 4358

Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4. пересечении выбранных шин младшего и старшего разрядов шкалы, в течение первых трех импульсов коммутатора произойдет возбуждение восьми элементов каждого из первых трех младших разрядов, а в течение семи остальных — семи элементов каждого из семи младших разрядов с удельным весом от 4 до 10.

В результате за десять тактов в определенной последовательности произойдет возбуждение 73 элементов шкалы, соответствующих входному напряжению 1,46 В.

После возбуждения младшего разряда с удельным весом 10 цикл повторяется сначала. Поскольку частота повторения цикла вьппе критической частоты слияния мельканий, оператор будет наблюдать на шкале светящуюся линию из 73 элементов, Длина линии изменяется в зависи5 мости от изменения измеряемой величины.

Время протекания возбуждающего тока через каждый элемент шкалы 1 мс.

Независимое управление каждым элементом осуществляется по шинам старших разрядов синхронно с подачей импульсов от кольцевого коммутатора на соответствующую шину младшего разря15 да.

Описываемое техническое решение обладает повьппенной надежностью благодаря уменьшению числа логических элементов и электрических соединений в схеме.