Цифровой измеритель пикового значения импульсных воздействий

 

ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПИКОВОГО ЗНАЧЕНИЯ ИМПУЛЬСНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ, содержащий генератор импульсов, счетчик импульсов и цифроаналоговый преобразователь, входы которого соответственно подключены к разрядш выходам счетчика импульсов, о т л кчающийся тем, что, с целью повышения надеж1}ости, в него введены реверсивный регистр сдвига, эле .менгы И, элемент ИЛИ-НЕ и компаратор , первый вход которого соединен с входной шиной измерителя, второй вход - с выходом цифроаналогового преобразователя, а прямой и инверсный выходы - соответственно с первым и вторым входами управления реверсивного регистра сдвига, тактовый вход которого подключен к выходу элемента ИПИ-НЕ, а выходы реверсивного регистра сдвига соединены соответ-ственно с первыми входами элемен- , . тов И, вторые входы которых объединены между собой, кроме входа первого элемента И, и подключены к выходу генератора импульсов и к первому входу элемента ИЛИ-НЕ, второй (Я G вход которого соединен с выходом первого элемента И, а третий вход с выходом последнего разряда реверсивного регистра сдвига, при этом второй вход первого элемента И подключен к инверсному выходу компаратора , причем выходы элементов И, кроме первого элемента И, соединешл о с соответствующими счетными входами VI счетчика импульсов. со 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (! 9) (I )) 4(5!) Н 03 M 1/38

ГОсудАРстВенный комитет СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГПФ

1, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ )-,:.

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3688460/24-24 (22) 09.01.84 (46) 15.07 ° 85. Бюл. И - 26 (72) А.Б.Жуков, М.В.Осипов и В.М.Сидоров (71) Новосибирский электротехнический институт (53) 681.325(088.8) (56) Нетребенко И.А. Компенсационные схемы амплитудных вольтметров и указателей экстремума. М., "Энергия", 1967, с. 25-26, рис. 1-11 и 1-12.

Шляндин В.М. Цифровые электроизмерительные приборы. М., "Энергия", - 1972, с. 255, рис. 68 (прототип). (54)(57) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПИКОВО- .

ГО знАчения импульсных ВОздейстВий, содержащий генератор импульсов, счетчик импульсов и цифроаналоговый . преобразователь, входы которого соответственно подключены к разрядным выходам счетчика импульсов, о т л и .ч а ю шийся тем, что, с целью повыиения надежности, в него введены реверсивный регистр сдвига, элементы И, элемент ИЛИ-НЕ и компаратор, первый вход которого соединен с входной шиной измерителя, второй вход — с выходом цифроаналогового преобразователя, а прямой и инверсный выходы — соответственно с первым и вторым входами управления реверсивного регистра сдвига, тактовый .вход которого подключен к выходу элемента ИПИ-НЕ, а выходы реверсивного регистра сдвига соединены соответ,-, ственно с первыми входами элементов И, вторые входы которых объединены между собой, кроме входа первого элемента И, и подключены к выходу генератора импульсов и к первому входу элемента ИЛИ-НЕ, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И, а третий вход— с выходом последнего разряда ревер.— сивного регистра сдвига, при этом второй вход первого элемента И подключен к инверсному выходу компаратора, причем выходы элементов И, кроме первого элемента И, соединены с соответствующими счетными входами счетчика импульсов.

1!67734. Поставленная цель достигается тем,5> что в устройство, содержащее генератор импульсов, счетчик импульсов и цифроаналоговый преобразователь, Изобретение относится к автоматике и измерительной технике и может использоваться при построении регистраторов ударного импульса для измерения его максимальной амплитуды.

Известен цифровой измеритель пикового значения импульсных воздействий,.соцержащий регистр памяти, схему сравнения кодов и аналого-циф-! ровой преобразователь с поразрядным уравновешиванием, выходные шины которого связаны с соответствующими вхо° ° дами схемы сравнения кодов, вторые входы которой подключены к соответствующим выходам регистра памяти, при- 15 чем аналого-цифровой преобразователь содержит нуль-орган, цифро-аналоговый преобразователь, схему управления, состоящую из регистра и распределителя импульсов (1) .

Недостатком данного устройства является низкое быстродействие.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является цифровой измеритель пикового значе- д ния импульсных воздействий, содержа—, щий аналоговый сумматор (вычитатель), усилитель, модулятор, генератор импульсов, набор пороговых схем, набор источников опорных напряжений, З0 счетчик импульсов, цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен с одним из входов аналогового сумматора, причем второй вход аналогового сумматора соединен с входной шиной, а его выход. через усилитель

35 связан с одним из входов модулятора, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов, кроме того, выход модулятора соединен со

40 связанными между собой первыми входами пороговых схем, вторые входы пороговых схем подключены к источникам опорных напряжений соответственно, а выходы пороговых схем соединены со счетными входами соответствующих раз.рядов счетчика импульсов, выходы ко- . торого соединены соответственно с ,входами цифро-аналогового преобразова теля (2j

Недостаток известного устройства— низкая надежность.

Цель изобретения — повышение надежности. входы которого соответственно подключены к разрядным выходам счетчика импульсов, введены .реверсивный регистр сдвига, элементы И, элемент ИЛИ-НЕ и компаратор, первый вход которого соединен с входной шиной измерителя, а второй вход— с выходом цифроаналогового преобразователя, а прямой и инверсный выходы — соответственно с первым и вторым входами управления реверсивного регистра сдвига, тактовый вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ-НЕ, а выходы соединены соответственно с первыми входами элементов И, вторые входы которых объединены между собой, кроме входа первого элемента И, и подключены к выходу генератора импульсов и к первому входу элемента ИЛИ-НЕ, второй вход которого соединен с выходоМ первого элемента И, а третий вход — с выходом последнего разряда реверсивного регистра сдвига, при этом второй вход первого элемента И подключен к инверсному выходу компаратора, причем выходы элементов И, кроме первого элемента И, соединены с соответствующими счетными входами счетчика импульсов.

На фиг. 1 представлена блок-схема цифрового измерителя пикового значения импульсных воздействий; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства. ,Цифровой измеритель пикового значения импульсных воздействий содержит генератор 1 импульсов (ГИ), реверсивный регистр 2 сдвига, блок элементов И 3, счетчик 4 импульсов (СТ2), цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 5, компаратор 6 и элемент ИЛИ-НЕ 7.

Выход элемента ИЛИ-НЕ 7 соединен с тактовым входом реверсивного регистра сдвига (RC) 2, а первый вход с,объединенными между собой вторыми . входами блока элементов И 3, кроме первого элемента И 3-1, и выходом

ГИ 1. Второй вход элемента ИЛИ-НЕ 7 связан с выходом первого элемента И 3-1 блока 3, а третий — с выходом последней ячейки реверсивного регистра 2 сдвига. Первый и второй входы управления работой реверсивного регистра 2 сдвига соответственно подключены к прямому и инверсному выходу компарато- . первый вход которого связан с вх ной шиной измерите"

11677 ля, а второй соединен с выходом

ЦАП 5. Выходы реверсивного регистра 2 сдвига подключены соответственно к первым входам блока элементов И 3, выходы которых, кроме первого,.связаны с соответствующими г.. . счетными входами счетчика 4 импуль-. сов, а выходы счетчика 4 импульсов соединены с соответствующими входами

ЦАП 5. Кроме того, выход первого раз-!О ряда реверсивного регистра сдвига 2 подключен к первому входу первого элемента И 3-1 блока 3, второй вход которого связан с инверсным выходом компаратора 6. !5

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии счетчик 4 импульсов находится в нулевом состоянии, а в первой ячейке реверси!з.ного регистра 2 сдвига записана ло- гическая "1".

Управление работой реверсивного регистра 2 сдвига осуществляется при помощи сигналов; поступающих 25 ,. на его входы S< и S> с прямого и инверсного выходов компаратора 6, В зависимости от этих сигналов изме няется режим работы регистра 2 сдвига. С приходом тактового импульса при .)

S! = 1 . и $ = 0 осуществляется

2 сдвиг "1" из первого. разряда реверсив1

l ного регистра 2 сдвига во второй, т.е. сдвиг "1" вправо, а при S = 0 и $ = 1 осуществляется сдвиг "1 » в обратную сторону, т.е. влево.

Элемент ИЛИ-HR 7 введен в схему цифрового измерителя для предотвращения сдвига "1" из первой ячейки влево и из старшей ячейки вправо, так»о как в противном случае реверсивный регистр 2 сдвига полностью обнуляется, что приводит к нарушению работоспособности устройства. При наличии "О»» на втором и третьем входе: элемента ИЛИ-HE 7 разрешается прохождение тактовых импульсов от генератора 1 импульсов на счетный вход. реверсивного регистра 2 сдвига. Как

ЪФ только "1".перепишется в старший,разряд реверсивного регистра 2 сдви- га элемент ИЛИ-НЕ 7 запрещает про« хождение тактовых импульсов, и соответственно, запрещается сдвиг "1": вправо. Как только "!" запишется в ;55 первый разряд реверсивного регистра 2 сдвига и если на инверсном вы ходе будет присутствовать уровень

34 4 логической "1", элемент ИЛИ-EER 7 запирается, и запрещает .сдвиг "1" влево.

Импульсное воздействие поступает на входную шину устройства. Так как счетчик 4 импульсов находится в нулевом состоянии, то выходное напряжение ЦАП 5 равно нулю, при этом

U>< > Б...Компаратор 6 срабатыВых 4н4 вает и на его прямом выходе появляется сигнал логической "1", а на

его инверсном - "0". Эти логические сигналы поступают на входы управления реверсивного регистра 2 сдвига и осуществляют сдвиг "1" из первой ячейки во вторую. Элемент И 3-2 блока 3 открывается, и тактовый импульс с выхода генератора импульсов 1 поступает на счетный вход первого триггера счетчика 4 импульсов.

По заднему фронту тактового импульса данный триггер устанавливается в единичное состояние. Ври помощи ЦАП 5 код счетчика импульсов преобразуется в напряжение U„,,„ „„, которое пос.тупает на первый вход компаратора 6.

На первом такте преобразователя

Usbix „„ = q» так как в единичном состоянии находится только триггер младшего разряда счетчика 4 импульсов (q — величина. одного кванта преобразования). Затеи происходит сравнение Пах с Uа „,,„„° Если изменяет свое состояние. Элемент ИЛИНЕ 7 открыт, и вторым тактовым импульсом "!", записанная во второй ячейке реверсивного регистра 2 сдвиг га, сдвигается в его третью ячейку

Элемент И 3-2 блока 3 запирается» а элемент И 3-3 блока 3 открывается, и по заднему фронту второго тактового импульса второй триггер счетчика 4 импульсов переводится в еди- ничное состояние. Тогда U

q + 2q (фиг. 2), так как в единичном состоянии будет находиться первый и второй триггеры счетчика 4 импульсов. В дальнейшем процесс преобразования повторяется. При сдвиге "1" в реверсивном регистре 2 сдвига вправо выходное напряжение будет изменяться в следующей последователь. ности

Uqb»itin= qg + 2q< + 4Яс + . ° ° »

n 2

2 q<„ где п - число управляемых разрядов счетчика импульсов, зависящее от скорости изменения входного сигнала.

I.

Как только Uaz < Пв„„ „„„происходит

11677 сдвиг "1" в регистре 2 сдвига "влево", тем самым уменьшается величина приращения выходного сигнала ЦАП 5, т.е. уменьшается его скорость нарастания (фиг. 2, такт 4). Таким образом, осуществляется слежение за передним фронтом импульсного воздействия. Как только "1" в реверсивном регистре 2 сдвига, при ее сдвиге влево достигнет первого его разряда, 10

1 все элементы И 3-2 - 3-6 блока 3 закрываются, что предотвращает посупление тактовых импульсов на счетые входы счетчика 4 импульсов. Изменение состояний триггеров счетчи- 15 ка 4 импульсов прекращается и на его выходе фиксируется двоичный код, который соответствует пиковому значению импульсного воздействия. Одновременно элемент ИЛИ-HF. 7 запрещает 20 прохождение тактовых импульсов натактовый вход реверсивного регистра 2, предотвращая тем самым полное

его обнуление..

Для конкретного импульсного воз- 25 действия (фиг. *2 линия 1) изменение Ugb y д„ (линия .II) можно пред— ставить в следующем виде:

"ры цап= qg> + 2q< + 4с11 + 2qg< +

+ q + 2q + q + О в

34 6 тогда код счетчика импульсов, соответствующий пиковому значению импульсного воздействия, представляется комбинацией 00001101. При высокой частоте дискретизации по времени цифровой измеритель пикового значения импульсных воздействий способен с высокой точностью измерять в цифровом виде напряжение, равное пиковому значению импульсного воздействия с плавно изменяющимися фронтами.

Высокая частота дискретизации, в предложенном устройстве достигается за счет того, что очередной отсчет текущего значения, получается не за и последовательных сравнений входного сигнала, с напряжением обратной связи, а всего за одно сравнение. Кроме того, в предложенном устроистве предусмотрено изменение величины приращений в зависимости от скорости нарастания входного импульсного сигнала, Таким образом, благодаря наличию одного компаратора, цифрового реверсивного регистра сдвига и простейших логических схем И и ИЛИ-НЕ предлагаемое устройство более надежно по сравнению с поототипом.

1 367734

Составитель А.Кузнецов

Редактор И.Ковальчук Техред Л.Микеш Корректор10.Тигор

Заказ 4445/54 Тирам 872 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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