Устройство для контроля напряжений

 

Изобретение относится к области цифровой измерительной техники и может быть использовано для автоматического контроля постоянного напряжения . Целью изобретения является повьшение быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что производится одновременное сравнение напряжения с двумя допусками, представленными в виде цифровых кодов. Трансляция цифровых кодов в величины напряжений нижнего допуска (нд) и верхнего допуска (Uj), с которыми сравнивается Цц, происходит с помощью элементов сравнения, согласующего усилителя, интегрирующих элементов, переключателя , формирователя импульсов переключения и записи, генератора импульсных последовательностей. Заданный код преобразуется в пропорциональную скважность импульсов, которые стабилизируются по амплитуде и интегрируются RC-звеньями. Величина выходных напряжений КС-звеньев пропорциональна коду, стабильность их зависит только от стабильности амплитуды импульсов и не зависит от периода следования импульсов и параметров RC-звеньев. Компаратор сравнивает эти напряжения с контролируемым напряжением Ux. Быстродействие устройства определяется периодом тактовых импульсов, 3 ил., 1 табл. с б (Л со 4 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Л0„„134339 (50 4 С 05 В 23/02 ч, !.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4060437/24-24 (22) 23.04.86 (46) 07.10.87. Бюл. У 37 (72) Н.А.Горяйнов и Г.В.Печенкин (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1004959, кл. С 05 В 1/01, 1981.

Авторское свидетельство СССР !

III 1183943, кл. С 05 В 23/02, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ НАПРЯЖЕНИЙ (57) Изобретение относится к области цифровой измерительной техники и может быть использовано для автоматического контроля постоянного напряжения. Целью изобретения является повышение быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что производится одновременное сравнение напряжения с двумя допусками, представленными в виде цифровых кодов. Трансляция цифровых кодов в величины напряжений нижнего допуска (U„a) и верхнего допуска (П „), с которыми сравнивается U„ происходит с помощью элементов сравнения, согласующего усилителя, интегрирующих элементов, переключателя, формирователя импульсов переключения и записи, генератора импульсных последовательностей. Заданный код преобразуется в пропорциональную скважность импульсов, которые стабилизируются по амплитуде и интегрируются RC-звеньями, Величина выходных напряжений RC-звеньев пропорциональна коду, стабильность их зависит только от стабильности амплитуды импульсов и не зависит от периода следования импульсов и параметров

RC-звеньев. Компаратор сравнивает эти напряжения с контролируемым напряжением П». Быстродействие устройства определяется периодом тактовых импульсов, 3 ил., 1 табл.

1343392

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может быть использовано для автоматического контроля постоянного напряжения.

Целью изобретения является повышение быстродействия.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства для контроля напряжений; на фиг. 2 и 3 — диаграммы его работы.

Устройство содержит генератор 1 импульсных последовательностей, компаратор 2, элементы 3 и 4 сравнения кодов, триггеры 5 и 6, согласующий усилитель 7, генератор 8 тактовых импульсов, счетчик 9, переключаетль

10, второй 11 и третий 12 входы устройства, первый 13 и второй 14 выходы устройства, первый вход 15 устройства, первый 16 и второй 17 интеграторы, формирователь 18 импульсов переключения и записи, первый 19, второй

20, третий 21 и четвертый 22 входы переключателя, выход 23 переключателя, первый 24, второй 25, третий 26 и четвертый 27 выходы формирователя импульсов переключения и записи, первый 28 и второй 29 выходы формирователя импульсов переключения и записи.

Генератор 1 импульсньгх последовательностей имеет первые выходы, на которых формируется двоичный цифровой код, и второй выход, на котором формируются импульсы тактовой частоты, Генератор 1 может быть вь<полнен, например, на основе суммирующего счетчика 9 импульсов, выходы разрядов которого являются первыми выходами генератора 1.

Н» второй выход генератора 1 и на счетный вход счетчика 9 поступают импульсы с вьгхода тактового генератора.

Устройство работает следующим образом.

На входы 11 и 12 устройства задается код напряжения нижнего и верхнего допусков. При подаче питающего напряжения запускается генератор 8 импульсов. Импульсы с выхода генератора 8 поступают на вход 24 формирователя 18 импульсов переключения и записи, а также на вход счетчика 9, I3 результате чего цифровой код на выходах разрядов счетчика 9 пос.педовательно увеличивает свое значение.

Изменение кода на выходах разрядов счетчика 9 происходит дискретно с частотой следования тактовых импульсов. Элементы 3 и 4 сравнения сравнивают коды с выходов разрядов счетчика 9 импульсов с кодами, установленными на входах 11 и 12 устройства, В результате сравнения на выходе элементов 3 и 4 формируются прямоугольные импульсы U « « U>< (фиг. 3):

1, при Y,, N „

М =

1О при где N — текущее значение кода на выходах разрядов счетчика 9; новленно 5 ro на входах 11 и 12 °

Период Т следования этих импульсов U» è U < (фиг, 3) определяется числом разрядов двоичного счетчика 9 импульсов:

20 Т=Т 2, (2) где Т вЂ” период тактовых импульсов генератора 8;

n — число разрядов двоичного счетчика 9.

25 Импульсы с выхода элементов 3 и 4 сравнения поступают на вход согласующего усилителя 7. На выходе усилителя 7 формируются импульсы стабильной амплитуды (U ). СтабилизироЗ0 ванные по амплитуде импульсы с выходов 30 и 31 усилителя 7 поступают на входы интеграторов 16 и 17, где усредняются, в результате чего на выходе интегрирующих элементов 16, 17 устанавливаются постоянные напряжения U,6 и Ц„ (фиг. 2):

Цнд о Т s <<д о т (3) где U, — амплитуда импульсов на вы40 ходах 30 и 31 согласующего усилителя 7; длительность импульсов.

Длительность импульсов определяется двоичным кодом, установленным

45 на входах 11 и 12 устройства:

=«<

С„=Т а 2 (4) где а, — номер разряда двоично-кодированного числа; знак (цифра) двоичной системы счисления, который принимает значения 0 и 1.

С учетом формул (2) и (4) выходные напряжения U„ H U интеграторов 16 и 17 определяются следующим выражением:

T +u; 2 ь«

U =U нд, вд T Т о

1343392 (5) 50

Из формулы (5) видно, что точность напряжений П„, U» определяется только стабильностью амплитуды UÃ, импульсов и не зависит от стабильнос ти периода Т тактовых импульсов и параметров интегрирующих элементов

16 и 17. Благодаря этому обеспечивается высокая точность установки напряжений U u U в соответствии с кодом, установленным на входах 11 и 12 устройства.

Величина переменной составляющей напряжений U„ H Uä может быть уменьшена до пренебрежимо малой величины соответствующим увеличением постоянной времени интегрирующих элементов 16 и 17.

Напряжения U „ и U с выходов интегрирующих элементов 16 и 17 поступают на переключатель 10, с помощью которого поочередно подключаются к второму входу компаратора.

Управление переключателем 10 осушествляется с помощью формирователя 18

4 импульсов переключения и записи, который может быть выполнен на стандартных узлах с применением микросхем.

Таким образом, в процессе работы устройства на втором входе компаратора 2 формируется прямоугольное напряжение U, верхнее значение которого определяется кодом на входах 12 устройства, а нижнее кодом на входах 11 устройства, По переднему фронту импульса U записи логическое состояние выхода компаратора 2 записывается в триггер 5, по переднему фронту импульса Uz записи — в триггер 6, При Выполнении условия П„ П„ 0 4 устройство формирует на выходах 13 и 14 уровни логического нуля (лог °

"0"), что соответствует состоянию

"Норма|, Это происходит следующим образом.

В момент t изменяются уровни сигналов на выходах 26 и 27 переключения формирователя 18 соответственно на лог. "0" и лог, "1", при этом происходит подключение на второй код компаратора 2 напряжения 0„„, и уровень лог. "1" на выходе компаратора 2 изменяется на ур вень лог."0". В момент по переднему фронту импуль10

45 са тактовой частоты Г„, на выходе 28 формирователя 18 формируется передний фронт импульса записи U . l1o переднему фронту импульса записи U,g в триггер 5 с выхода компаратора 2 записывается уровень лог "0", который устанавливается на прямом выходе триггера 5 и выходе 13 устройства.

Это означает, что U -U„ . В момент времени С изменяются уровни сигнаЭ лов на выходах 26 и 27 переключения формирователя 18 соответственно на лог. 1 и лог. "0", при этом происходит подключение на второй вход компаратора 2 напряжения U, и уровень лог, "0" на выходе компаратора 2 изменяется на уровень лог ° "1" ° В MG— мент по переднему фронту импульса тактовой частоты U на выходе 29 формирователя 18 формируется передний фронт импульса записи Uz . По переднему фронту импульса записи U в триггер 6 с выхода компаратора 2 записывается уровень лог, "1", в результате чего на инверсном выходе триггера 6 и выходе 14 устройства устанавливается уровень лог. 0 °

Это означает, что U„ U . Далее процесс повторяется, На прямом выходе триггера 5, выходе 13 устройства, на инверсном выходе триггера 6, выходе 14 устройства поддерживаются уровни лог. 0", что соответствует состоянию "Норма", При условии U„ -U „ U в момент по переднему фронту импульса записи П формирователя 18 с выхода компаратора 2 в триггер 5 записывается уровень лог. "1", который устанавливается на прямом выходе триггера 5 и выходе 13 устройства. Это означает, что U„-.U„» а логические уровни выходов 13 и 14 соответствуют состоянию

"Меньше нормы .

При условии U„> Пп„ U „в момент по переднему фронту импульса записи U формирователя 18 с выхода компаратора 2 в триггер 6 записывается уровень лог. "0", в результате чего на инверсном выходе триггера 6 и выходе 14 устройства устанавливается уровень лог. " 1", а на выходе триггера 6 и выходе 13 устройства — уровень лог. "0", Это означает, что

U П„, а логические уровни выходов

13 и 14 соответствуют состоянию,"Больше нормы".

5 134339

Триггеры 5 и 6 через установочные входы устанавливают один другой в исходное положение, благодаря чему кодовые состояния выходов устройства, 5 когда одновременно выдается и Меньше нормы" и "Больше нормы", являются запрещенными, а их появление свидетельствует о неисправности устройства контроля, 10

Таблица логических состояний выходов 13 и 14 устройства имеет следующий вид.

"Норма

11нд Нк вд 20 н

"Меньше нормы

"Больше нормы"

"Неисправность

Формула и з обретения

Устройство для контроля напряжений, содержащее компаратор, два DБыстродействие устройства определяется периодом следования тактовых импульсов, т.е. за один период следо1 лния TQKToI3bIx HMIIульсов контролируе мое напряжение U сравнивается с напряжением Ннд и Uâä

11ри многоканальном контроле напряжений элементы сравнения кодов, согласующий усилитель, интегрирующие элементы, переключатель, генератор импульсных последовательностей и формирователь импульсов переключения и записи являются общими, а в каждом канале устанавливается компаратор 45 и два триггера (не показаны). триггера, два элемента сравнения кодов и генератор импульсных последова. тельностей, первый вход компаратора соединен с первым входом устройства для контроля напряжений, выход компаратора подключен к D-входам первого и второго D-триггеров, первый и второй элементы сравнения кодов соединены первыми входами соответственно с вторым и третьим входами устройства для контроля напряжений, вторые входы первого и второго элементов сравнения кодов подключены к первому выходу генератора импульсных последовательностей, выход первого

D-триггера соединен с первым выходом устройства и с S-входом второго Dтриггера, выход которого соединен с

R-входом первого D-триггера и вторым выходом устройства, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, вввдены формирователь импульсов переключения и эаписи, переключатель, два интегратора и согласующий усилитель, причем второй выход генератора импульсных последовательностей соединен с первым входом формирователя импульсов переключения и записи, второй вход кэторого подключен к первому выходу генератора импульсных последовательностей, выходы первого и второго элементов сравнения кодов соединены соответственно с первым и вторым входами согласующего усилителя, первый выход согласующего усилителя подключен через первый интегратор к первому входу переключателя, второй вход которого через второй интегратор соединен с вторым выходом согласующего усилителя, первый и второй выходы формирователя импульсов переключения и записи соединены соответственно с третьим и четвертым входами переключателя, выход которого подключен к второму входу компаратора, третий и четвертый выходы формирователя импульсов переключения и записи соединены соответственно с С-входами первого и второго D-триггеров.

1343 392

Фие 2

1343392

Uo

Й6 н8 /зТ

Vo

V17

i/И

Йсг. 3

Составитель С.Никишов

Редактор В.Данко Техред Л.Кравчук Корректор С.Черни

Заказ 4821/48 Тирах 863 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4