Устройство для измерения параметров периодических импульсных сигналов

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при измерении амплитудно-временных параметров импульсных сигналов выпуклой четырехугольной формы длительностью десятки микросекунд - сотни миллисекунд. Устройство для измерения параметров периодических импульсных сигналов содержит цифроаналоговый преобразователь 4, аналоговый сумматор 3, пороговый элемент 2, однокристальную микроэвм 5, контрол- ;лер 6прерываний,кнопку 1 СБРОС, аналого-цифровой определитель 7 экстресл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК цр 4 С 01 R 29/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4167338/24-21

; (22) 25.12 ° 86 (46) 30.06.88. Бюл. Il 24 (71) Отделение Всесоюзного научноисследовательского института электромеханики (72) В.А.Гагарин (53) 621.317.7(088.8) (56) Гитис Э.И. Преобразователи информации -для электронных цифровых вычислительных устройств. M.: 1975; с.314-316.

Циделко В.Д., Иванов Б.P. Принципы построения аналого-цифровых опре- . делителей экстремума. - Измерение, . контроль, автоматизация, 1977, В 3, .с.21-29.

„„SU„„1406532 А1 (54) УСТЮИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПЕРИОДИЧЕСКИХ ЙЧПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при измерении амплитудно-временных параметров импульсных сигналов выпуклой четырехугольной формы длительностью десятки микросекунд - сотни миллисекунд. Устройство для изме- . рения параметров периодических им" " пульсных сигналов содеркит цифроаналоговый преобразователь 4, аналоговый сумматор 3, пороговый элемент 2, однокристальную микроЗВМ 5, контрол.:лер бпрерываний,кнопку1 1 СБРОС, аналого-цифровой определйтель 7 экстре1406532 мума, выполненный, например, по комбинированной схеме на базе одновибратора 8, пикового детектора 9 и аналого-цифрового преобразователя 10.

Устройство имеет расширенные функцио1

Изобретение относится к импульс-! ной технике, а именно к измерению амплитудно-временных параметров (амплитуда, спад вершины, длительность фронта, импульса и среза) импульсHtm cHrHasros выпуклой четырехуголь ной формы длительностью десятки мик,,росекунд — сотни миллисекунд.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей, заключающихся в определении амплитудно-временных координат другой характерной точки импульса, что позволит ри. использовании в автоматизирован1ных системах контроля электротехниЧеских иэделий, иметь более полную артину о- состоянии объекта контроля и работоспособности его в условиях эксплуатации.

На фиг.1 представлена электрическая структурная схема предлагаемого устройства;на фиг.2 — временные ди аграммы работы устройства.

Устройство содержит кнопку 1 СБРОС, пороговый элемент 2, аналоговый сумматор 3, цифроаналоговый преобразователь 4 (ЦАП), однокристальную микроЭВМ 5, контроллер 6 прерываний, и аналого-цифровой определитель 7 экстремума, выполненный, например, по комбинированной схеме на базе одноВибратора 8, пикового детектора 9 и аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 10, причем вход устройства соединен с первым входом аналогового

Сумматора, к второму входу которого

Подключен выход цифроаналогового преОбразователя, выход сумматора связан с входом порогового элемента и аналоговым входом аналого-цифрового определителя экстремума, первый вход контроллера прерываний соединен с выходом порогового элемента, второй вход контроллера прерываний — с выходом аналого-цифрового определителя экснальные возможности, заключающиеся в определении амплитудно-временных координат другой характерной точки импульса. 2 ил. тремума, выход контроллера прерываний связан с входом "Прерывание" однокристальной микроЭВМ, шины "Данные", "Адрес", "Запись" и "Чтение" однокристальной(микроЭВМ подключены к соответствующим шинам цифроаналогового преобразователя, аналого-цифрового определителя экстремума и контроллера прерываний, первый вывод

1О кнопки "Сброс" соединен с шиной питаний, а второй — с входами "Сброс" цифроаналогового преобразователя, аналого-цифрового определителя экс7 тремума, однокристальной микроЭВМ

15 и контроллера прерываний.

Устройство работает следующим образом.

Процесс измерения амплитудно-временных координат характерных точек

2О импульса (А и В) рассмотрим на примере импульса положительной полярности с экстремумом, расположенным в первой (по оси времени) из характерных точек А и В (точка А).

Процесс измерения состоит из двух тактов, в течение каждого из которых анализируется один импульс импульсной последовательности.

Для запуска программы работы устройства, записанной в постоянном запоминающем устройстве микроЭВМ 5, оператор должен нажать (без фикса ции) кнопку "Сброс". Под действием импульса напряжения U все цифровые

35 узлы устройства сбрасываются в исходное состояние, после чего ЭВМ 5 начинает выборку команд рабочей программы из собственного ПЗУ, начиная с нулевого адреса. При этом происхо40 дит исходная инициализация всех программируемых узлов устройства: в IlPdI выдается код смещения N,,обеспечивающий на его выходе (точка В) нулевой смещающий сигнал; контроллер. 6

45 подготавливается к приему сигналов

1406532 такте; з прерываний, АЦП 10 подготавливается к началу преобразования.

Устройство переходит в режим ожидания первого импульса импульсной последовательности. При превьппении входным сигналом уровня срабатывания порогового элемента (U„) последний вьщает на вход контроллера 6 сигнал прерывания, который после обработки поступает яа вход "Прерывание" микроЭВМ 5. МикроЭВМ 5,приняв этот сигнал прерывания, включает таймер, встроенный в микроЭВМ,который начинает измерение временного интервала.

Одновременно фронт сигнала с выхода элемента 2 запускает одяовибратор 8, который вырабатывает короткий импульс сброса детектора 9, подготавливая последний к определению экстремального значения входного сигнала.

В момент (t>) достижения входным сигналом экстремального значения аналого-цифровой определитель 7 экстремума вьщает сигнал прерывания. 25

МикроЭВМ, получив этот запрос прерывания, вьщает через локальную магистраль команду запуска АЦП 10 в код экстремального значения сигнала (N Ä). После этого микроЭВМ считывает из таймера текущее значение временного интервала, равное Тф (длительность фронта). Значения N „и Т

,заносятся в оперативное запоминаю щее устройство (ОЗУ) микроЭВМ для ! последующей обработки.

После этого микроЭВМ переходит в режим непрерывного опроса контроллера 6 прерываний. В момент обратного перехода входным сигналом порогового 4О уровня (ц ) сигнал на входе контроллера переходит из единичного состояния в нулевое. Приняв этот переход, микроЭВМ останавливает счет времени в таймере, а значение длительности л импульса Т„, зафиксированное в этот момент в таймере, ИП переписывает в

ОЗУ.

В паузе между первым и вторым импульсами микроЭВМ осуществляет следующие расчеты, необходимые для управления цифроаналоговым преобразователем при обработке второго импульса

ТФР

DN=N 55 вАТ - Т

4 где D N — элементарное приращение входного кода ЦАП во втором

Ти — время преобразования ЦАП.

После этого миюроЭВМ выдает в ЦАП код 11 - И94 Ф что приводит к появлению на выходе ЦАП напряжения, равного по абсолютной величине U>, но противоположного по знаку. В паузе между первым и вторым импульсами входной последовательности ЭВМ переияициализирует контроллер 6 на работу в такте 2, после чего устройство переходит в режим ожидания.

При поступлении второго импульса и превьппении сигналом на входе элемента

2 уровня Uä элемент 2 выдает на вход контроллера 6 сигнал прерывания, который поступает затем на вход микроЭВМ, которая, приняв этот сигнал прерывания, включает таймер, который начинает измерение временного интервала. Одновременно одновибратор 8 формирует импульс сброса предьдущего состояния пикового детектора 9. После включения таймера микроЭВМ через шины локальной магистрали в промежутке времени от до точки С выдает в

ЦАП один за другим последовательно нарастающие (на а N) коды через интервалы времени, равные Т„ . Управляемый этой последовательностью кодов

ЦАП формирует яа входе сумматора 3 ступенчато яарастающий.по линейному закону сигнал, изменяющийся от экстремального значения до нуля, причем величина ступени по оси времени равна Тиру а по Оси амплитуд — ДЦ . DNЭ где пц — значение выходного сигнала

ЦАП, соответствующее весу его младшего разряда.

В результате совместного действия на входе сумматора 3 входного сигнала и сигнала ЦАП сигнал на выходе сумматора 3 имеет вид, представленный диаграммой (фиг.2), Дальнейшая работа устройства происходит также, как и.в первом такте, с той лишь разницей, что в данном случае микроЭВМ считывает с записью в ОЗУ значения кодов экстремума амплитуды Ng и времени Т (длительности вершины). Пос" ле этого микроЭВМ производит вычисление оставшихся неизвестных параметров импульса

Ns = 1 1зв + 1 1св

Т = Т вЂ” Т вЂ” Т с п Ф в

N y — Ns

К =

Nas

5 1406 где Л вЂ” цифровой код мгновенного

Э значения импульса в точке В;

N - цифровой код смещения, поступающий на вход ЦАП в момент времени t, К - сйад вершины импульса.

Результаты измерения параметров импульсной последовательности могут быть выданы из ОЗУ микроЭВМ во внеш- 10 .нее устройство, подключаемое к рас ; смотренной локальной магистрали, либо к порту ввода/вывода ЭВМ (на фиг.1 ; не показано).

При анализе импульса с экстремаль- 15 ной точкой,, находящейся во второй (по оси времени) характерной точке,, работа устройства во втором такте

I аналогична описанной с той лишь раэУ ницей, что форма выходного сигнала 20 ЦАП имеет. не линейно нарастающий, а !, линейно убывающий вид.

Технический эффект предлагаемого устройства заключается в расширении .функциональных возможностей устрой- >6 ства для определения амплитудно-временных параметров характерной точки

:импульса — точки экстремума за счет !

:придания ему качественно нового свойства — способности определять ампли- 30 тудно-временные параметры второй характерной точки периодического импульсного сигнала, имеющего форму вы пуклого .четырехугольника, что позво-! ляет иметь полную информацию о коцт- 35 .ролируемом процессе или устройстве..формула изобретения

Устройство для измерения парамет ров периодических импульсных сигна- 40

532

6 лов содержащее аналого-цифровой определитель экстремума, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, заключающихся в определении амплитудно-временных координат другой характерной точки импульса, оно снабжено цифроаналоговым преобразователем, аналоговым сумматором, пороговым элементом, однокристальной микроЭВМ, контроллером прерываний и кнопкой

"Сброс", причем вход устройства соединен с первым входом аналогового сумматора, к второму входу которого подключен выход цифроаналогового преобразователя, выход сумматора соединен с входом порогового элемента и аналоговым входом аналого-цифрового определителя экстремума, первый вход контроллера прерываний соединен с выходом порогового элемента, второй вход контроллера прерываний — с выходом аналого-цифрового определителя экстремума, выход контроллера прерываний соединен с входом ".Прерывание" однокристальной микроЭВМ, шины локальной магистрали "Данные", "Адрес", "Запись" и "Чтение" однокристальной микроЭВМ подключены к соответствующим шинам цифроаналогового преобразователя, аналого-цифрового определителя экстремума и контроллера прерываний, первый вывод кнопки "Сброс" соединен с шиной питания, а второйс входами "Сброс" цифроаналогового преобразователя, аналого-цифрового определителя экстремума, однокристальной микроЭВМ и контроллера прерываний.

1406532

tPve. 2

Тирам 772

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытйй

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

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

Редактор Ю.Середа

Заказ 3188/41

Составитель Л.Сорокина

Техред Л. Сердюкова Корректор Г.Реиетник