Цифровой измеритель средних значений механических величин

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для измерения средних значений механических величин. Цель изобретения - расширение области применения за счет обеспечения возможности измерения средних значений механических величин

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5г) 4 Н 03 М 1/50

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н двтоескомь свидктяльствм

llyat Onon

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3942787/24-24 (22) 09.08.85 (46) 23.11.87. Вюл. II 43 (75) А.И.Тихонов (53) 681.325 (088.8) (56) Шляндин В.М. Цифровые измерительные устройства. - N.: Высшая школа, 1981.

Авторское свидетельство СССР

В 577414, кл. С 01 1. 3/24, 1976.

„„Я0„„135442О А 1 (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СРЕДНИХ

ЗНАЧЕНИИ. МЕХАНИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для измерения средних значений механических величин, Цель изобретения — расшире- ние области применения за счет обеспечения возможности измерения средних значений механических величин

135 независимо от длительности измерения.

Устройство содержит датчик 1 с аналоговым выходом, амплитудно-временной преобразователь 2, генератор 3 заполняющих импульсов, генератор 4 тактовых импульсов, два счетчика 5, 6, пять резисторов 7 — 11 сдвига, сумматор. 12, два RS-триггера 13, 14, два Э-триггера 15, 16, три элемента

17-19 ИЛИ, четыре элемента 20-23 И, два формирователя 24,25 импульсов„ элемент 26 задержки, цифровой индикатор 27, датчик 28 с частотным вы4420 ходом и переключатель 29. Введение устройство второго счетчика 6, двух формирователей 24, 25 импульсов и двух RS-триггеров 13, 14, с помощью которых обеспечивается формирование и измерение длительности интервала измерения, позволило расширить область применения устройства. С помощью сумматора 12, первого 5 и второго 6 счетчика и пяти резисторов

7-11 сдвига с соответствующими связями обеспечивается операция вычисления среднего. 1 ил.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для измерения средних значений механических величин.

Цель изобретения — расширение об- 5 ласти применения за счет обеспечения возможности измерения средних значений механических величин независимо от длительности интервала измерения.

На чертеже представлена функциональная схема цифрового измерителя.

Цифровой измеритель содержит датчик 1 с аналоговым выходом, амплитуд15 но-временной преобразователь 2, генератор 3 заполняющих импульсов, генератор 4 тактовых импульсов, два счетчика 5 и 6, пять регистров 7 — 11 сдвига, сумматор 12, два RS-триггера

13 и 14, два D-триггера 15 и 16, три

20 элемента ИЛИ 17-19, четыре элемента

И 20-23, два формирователя 24 и 25 импульсов, элемент 26 задержки„ цифровой индикатор 27 датчик 28 с часР

25 тотным выходом и переключатель 29.

Цифровой измеритель работает следующим образом.

При измерении среднего значения сигнала с выхода датчика 1 с аналоговым выходом, напряжение на выходе ко30 торого пропорционально, например, значению крутящего момента, переключатель 29 подключает вход запуска амплитудно-временного преобразователя 2 к выходу генератора 4 такто- 35 вых импульсов. При использовании од- . новременно датчика 1 с аналоговым и датчика 28 с частотным выходами, например, для измерения средней.мощности на валу двигателя переключатель

29 подключает к входу запуска амплитудно-временного преобразователя 2 выход датчика 28 с частотным выходом.

С поступлением внешнего сигнала

"Пуск", означающего начало измерения, импульсом с выхода первого формирователя 24 обнуляются первый 5 и второй 6 счетчики, первый 15 и второй

16 D-триггеры, второй 8 и третий 9 регистры сдвига и через третий элемент ИЛИ 19 пятый регистр 11 сдвига, а первый RS-триггер 13 устанавливается в состояние "Лог. 1", при этом первый 20 и второй 21 элементы И от крываются, а первый элемент ИЛИ 18 закрывается.

Импульсы генератора 4 тактовых импульсов, запускающие генератор развертывающего напряжения амплитудновременного преобразователя 2, через второй элемент И 21 заполняют второй счетчик 6, работающий в режиме вычитания. Амплитудно-временной преоб" разователь 2 формирует импульсы, длительность которых пропорциональна значению механической величины, измеряемой датчиком 1. Импульсы с выхода амплитудно-временного преобра-. зователя 2 запускают генератор 3 заполняющих импульсов, которые подсчитываются первым счетчиком 5.

С поступлением на вход второго формирователя 25 импульсов внешней команды "Стоп" первый RS-триггер 13

3 13544 устанавливается в состояние "Лог.О", обнуляются первый регистр 7 сдвига и цифровой индикатор 27, устанавливается в состояние "Лог. 1" второй

RS-триггер 14, блокируются первый

20 и второй 21 элементы И и открывается первый элемент ИЛИ 18. На этом заканчивается процесс измерения сигнала, при этом содержимое счетчика

5 соответствует интегральному значению измеряемой механической величины, а содержимое счетчика 6 пропорционально количеству измерений текущего значения механической величины или интервалу измерения.

В процессе обработки результата измерения, т.е. вычисления среднего значения, первый импульс генератора 3 заполняющих импульсов через элемент

ИЛИ 18 записывает уровень "Лог, 1" во второй D-триггер 16, при этом второй RS-триггер 14 устанавливается в состояние "Лог, О", а второй элемент ИЛИ 17 открывается. Импульсом с 25 выхода второго D-триггера 16 осуществляется запись содержимого младших разрядов первого счетчика 5 в регистр

9 сдвига, а содержимого старших разрядов — в регистр 11 сдвига по первому параллельному входу. При этом в первый разряд регистра 7 сдвига заносится уровень "Лог. 1" ° Регистр

7 сдвига помимо формирования результата измерения используется в каче35 стве счетчика для выявления заполнения всех без исключения разрядов этого регистра.

С приходом второго импульса генеРатора 3 УРовень Лог. 1 с выхода 4 второго D-триггера 16 через открытый элемент ИЛИ 17 записывается в первый разряд регистра 8 сдвига, что приводит к обнулению регистра 10 сдвига.

Третий импульс генератора 3 сдвига45 ет уровень "Лог. 1" на выход второго разряда регистра 8 сдвига, в результате в регистр 10 сдвига записывается информация с выхода сумматора

12, равная сумме содержимого регистра 11 сдвига и второго счетчика 6, в котором содержится информация в дополнительном коде. При этом, если результат сложения положительное число, то инверсный выход старшего разряда регистра 10 сдвига имеет уровень

"Лог. 1", в противном случае - "Лог.О".

Четвертый импульс генератора 3 сдвигает "Лог. 1" в третий разряд

4 регистра 8 сдвига, передний фронт которого через элемент 26 задержки воздействует на сдвигающие входы одновременно регистров 7, 9 — 11 сдвига. Элемент 26 задержки, в качестве которого может быть использована, например, последовательная цепь иэ нескольких логических элементов И, необходим для того, чтобы до сдвига успели закончиться переходные процессы предыдущего такта при выполнении операции записи в регистр 10.

В результате содержимое регистров

7, .9 — 11 сдвигается на одну позицию в сторону старших Разрядов, так что содержимое старшего разряда регистра

9 сдвига переносится в младший разряд регистров 10 и 11, а младщий разряд регистра 9 принимает состояние

"Лог. 0".

Пятый импульс генератора 3 сдвигает "Лог. 1" на выход четвертого

Разряда регистра 8, которым открываются элементы И 22 и 23. При этом

"Лог. 1" появляется на выходе того из них, на вход которого поступает

"Лог. 1" с соответствующего выхода первого разряда регистра 7 сдвига.

Так, например, если результат сложения в предыдущем до сдвига также был положительным, старший разряд результата "Лог. 1" имеется на прямом выходе первого разряда регистра

7, в противном случае — на инверсном выходе первого разряда этого регистра. В первом случае (в этом пятом такте) "Лог. 1" появляется на выходе элемента И 22, которым обнулен регистр 11 сдвига, и в результате в следующем шестом такте импульсом с выхода первого D-триггера 15 разрешена запись в регистр 11 содержимого регистра 10 и управление передано через элемент ИЛИ 18 вновь на последовательный вход второго регистра 8, во втором случае содержимое регистра

11 остается без изменений и управление передано через элемент И 23 и элемент ИЛИ 18 (минуя D-триггер 15) на вход регистра 8. Далее повторяются те же операции, которые описаны начиная с второго такта.

В четвертом регистре 11 сдвига, в отличие от остальных регистров, с помощью мультиплексирования организовано для параллельных входа записи и два входа разрешения записи.

Такое построение четвертого регист- .

1354420

25 ра 11 сдвига может быть реализовано следующим образом. Параллельные входы записи собственно регистра сдвига соединены с выходами группы элементов ИЛИ, первые и вторые выходы которых соответственно подключены к выходам соответственно первой и второй групп элементов И. Первые входы элементов И первой и второй групп являются соответственно первым и вторым параллельными входами четвертого регистра сдвига. При этом вход разрешения записи собственно ре гистра подключен к выходу элемента

ИЛИ, первый вход которого объединен с вторыми входами элементов И первой группы и являются первым входом разрешения записи регистра 11 сдвига, а второй вход элемента ИЛИ объединен с вторыми входами элементов И второй группы и являются вторым входом разрешения записи регистра 11 сдвига.

После очередного сдвига содержимо го первого регистра 7 сдвига, когда заполнены все разряды результата ("Лог. 1" занесенная для целей счета в первом такте в младший разряд регистра 7, оказывается в старшем разряде этого регистра), сигнал

"Лог. 1" с выхода старшего разряда закрывает элемент ИЛИ 18 что является признаком окончания обработки результата измерения. Результат, среднее значение измеряемой механической величины„ в двоичной форме содержится в регистре 7 сдвига, причем старший разряд результата содержится в предпоследнем разряде этого регистра. Этот же результат в десятичном виде отражается цифровым индикатором 27.

Формула изобретения

Цифровой измеритель средних значений механических величин, содержащий цифровой индикатор, последовательно соединенные датчик с аналоговым выходом, амплитудно-временной преобразователь, генератор заполняющих импульсов и первый элемент И, а также первый счетчик, датчик с частотным выходом, генератор тактовых импульсов и переключатель, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно частотного датчика и генератора тактовых импульсов, о т л и ч а ю щ и и с ÿ тем, 30

50 что, с целью расширения области применения за счет обеспечения измерения средних значений механических величин независимо от длительности интервала измерения, в него введены второй счетчик, два формирователя импульсов, paa RS-триггера, второй, третий и четвертый элементы И, три элемента ИЛИ, два D-триггера, пять регистров сдвига, сумматор и элемент задержки, выход первого элемента И подключен к счетному входу первого счетчика, счетный вход второго счетчика через второй элемент И соединен с выходом генератора тактовых импульсов, выход переключателя подключен к входу запуска амплитудно-временного преобразователя, вторые входы первого и второго элементов И объединены и соединены с выходом первого RS-триггера и объединены с первым входом первого элемента ИЛИ, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходу генератора заполняющих импульсов и к выходу старшего разряда первого регистра сдвига, выход первого элемента ИЛИ подключен к входам синхронизации первого и второго

D-триггеров и второго регистра сдвига вход записи которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, первый и второй выходы второго регистра сдвига соединены с входами соответственно установки в "0" и разрешения записи третьего регистра сдвига, третий выход второго регистра сдвига подключен к входу элемента задержки, четвертый выход — к первым входам третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с прямым и инверсным выходами младшего разряда первого регистра сдвига, выход третьего элемента И подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ и к информационному входу первого D-тригг ера, выход четвертого элемента И соединен с первым входом второго элемента ИЛИ,.второй вход которого соединен с выходом второго D-триггера и объединен с R-входом второго RS-триггера, с входом установки в "1" младшего разряда первого регистра сдвига, с первым входом разрешения записи четвертого регистра сдвига и с входом разрешения записи пятого регистра сдвига, третий вход второго элемента ИЛИ соединен с

Составитель Н.Капитанов

Редактор М.Бланар Техред М.Ходанич Корректор М.Шароши

Заказ 5714/55 Тираж 900 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

135 выходом первого D-триггера и вторым входом разрешения записи четвертого регистра сдвига, вход установки в

"0" которого соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, входы синхронизации первого, третьего, четвертого и пятого регистров сдвига объединены и подключены к выходу элемента за.— держки, последовательные входы записи третьего и четвертого регистров сдвига объединены и подключены к последовательному выходу пятого регистра сдвига, последовательный вход записи которого соединен с шиной нулевого потенциала, а параллельные входы соединены с соответствующими выходами младших разрядов первого счетчика, выходы старших разрядов которого соединены с соответствующими первыми параллельными входами записи четвертого регистра сдвига, вторые параллельные входы записи которого соединены с соответствующими параллельными выходами третьего регистра сдвига, выходы четвертого регистра сдвига подключены к соответствующим первым входам сумматора, вторые входы которого соединены с соответствующими выходами второго

8 счетчика, а выходы соединены с соответствующими параллельными входами третьего регистра сдвига, вйходы всех разрядов первого регистра сдвига, кроме старшего и инверсного выхода первого разряда, соединены с соответствующими информационными входами цифрового индикатора, после1O довательный выход третьего регистра сдвига соединен с последовательным входом записи первого регистра, вход. установки в "0" которого объединен с входом установки в "0" цифрового индикатора и соединен с R-входомпервого и S-входом второго RS-триггеров и подключен к, выходу первого формирователя импульсов, вход которого является входной шиной "Стоп", выход второго RS-триггера соединен с ин. формационным входом второго D-триггера, вход второго формирователя импульсов является входной шиной "Пуск", а его выход соединен с входами устаZg нонки в "0" первого и второго Dтриггеров, первого и второго счетчиков, второго и пятого регистров сдвига, с вторым входом третьего элемента ИЛИ и S-входом первого RS-триггера. !