Устройство для цифровой регистрации электрических сигналов

 

Изобретение касается измерений и регистрации электрических величин и может быть использовано при исследованиях различных продолжительных электрических процессов с достаточно длительными участками очень малых изменений исследуемого параметра, например электродных потенциалов металлов при коррозии последних в морской воде. Цель изобретения - расширение класса решаемых задач за счет увеличения времени регистрации электрических сигналов без увеличения емкости накопителя. Для достижения поставленной цели в устройство, содержащее генератор тактовых импульсов 3, компаратор 6,первый D-триггер 7,реверсивный счетчик 1, блок 15 памяти, цифроаналоговый преобразователь 2, дополнительно введены мультиплексор 14, счетчики 4 и 5, дешифраторы 12 и 13, второй D-триггер 8,RS-триггеры 16, 17, 18, элементы ИЛИ 11, 19, 24, 26, элементы И,9,10,21,22,23, элементы 20, 25 задержки. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

Я," р. <>+> p q ! L1 - ЛНЦ .. ; Г1 3 1 - ;, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTGPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ХОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2)) 4294592/24- (22) 07,08,87 (46) )5.04.89. Бюл. № 14 (7) ) Южное отделение Института океанологии им. П.И.Ширшова (72) А.М.Агафонников, Ю.M.Êîðoâèí и В.Ю.Маслов (53) 68 1.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 11645449, кл. G 01 D 9/02, 1985.

Подымов И.С., Улановский И.Б.

Автономный прибор для измерения и регистрации электродных потенциалов различных металлов. — Защита металлов, т.XIII, 1977, № 6, с.749-751. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОЙ РЕГИСТРАЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение касается измерений и регистрации электрических величин и может быть использовано при исследованиях различных продолжительных

ÄÄSUÄÄ 1472920 А 1 (5!)4 С 06 F 15 74 G 01 D 9/02 электрических процессов с достаточно длительными участками очень малых изменений исследуемого параметра, например -электродных потенциалов металлов при коррозии последних в морской воде. Цель изобретения — расширение класса решаемых задач за счет увеличения времени регистрации электрических сигналов без увеличения емкости накопителя. Для достижения поставленной цели в устройство, содержащее генератор тактовых импульсов 3, компаратор 6, первый D-триггер 7, реверсивный счетчик 1, блок 15 памяти, цифроаналоговый преобразователь

2, дополнительно введены мультиплексор 14, счетчики 4 и 5, дешифраторы

12 и 13, второй D-триггер 8, RS-триггеры 16, 17, 18, элементы ИЛИ ll, 19, 24, 26, элементы И 9, 10,.21, 22, 23, элементы 20, 25 задержкч. 1 ил.

1472920

Изобретение относится к измерениям и регистрации электрических величин и может быть использовано при исследованиях различных продолжитель5 ных электрических процессов с достаточно длительными участками очень малых изменений исследуемого параметра, например электродных потенциалов металлов при коррозии последних в морской воде.

Цель изобретения " расширение класса решаемых задач за счет увеличения времени регистрации электрических сигналов без увеличения емкости накопителя.

Сущность изобретения заключается в том,,что в зависимости от скорости,. протекания процесса на регистрацию подаются либо отсчеты с выхода анало- 20 го-цифрового преобразователя через заданные фиксированные интервалы вре-, мени (если скорость процесса выше некоторой пороговой), либо интервалы времени между единичными приращени- 25 ями сигнала с учетом знака приращения (если скорость процесса ниже пороговой), а для опознавания типа записанного числа в нем выделяется двухразрядная зона признаков.

На чертеже показана функциональная схема устройства.

Устройство содержит реверсивный счетчик 1, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 2, генератор 3 тактовых импульсов, счетчики 4 и 5, компаратор 6, D-триггеры 7 и 8, элементы И 9 и 10, элемент ИЛИ 11, дешифра.торы 12 и 13, мультиплексор 14, блок

15 памяти, RS-триггеры 16 — 18, эле- 40 мент ИЛИ 19, элемент 20 задержки, элементы И 21 — 23, элемент ИЛИ 24, элемент 25 задержки и элемент ИЛИ 26.

Устройство работает следующим образом. 45

Известно, что при неизменном входном сигнале выходной отсчет АЦП, состоящего из реверсивного счетчика 1, БЯП 2, генератора 3 тактовых импульсов, компаратора 6 и D-триггера 7, колеблется с тактовой частотой на

+1 младшего разряда. Чтобы эти колебания не передавались на регистрацию, в устройство введен второй D-триггер

8 с элементами И 9 и 10 и ИЛИ ll, Пусть в некотором такте на выходе компаратора 6 установился высокий потенциал l, соответствующий случаю, когда выходной отсчет АЦП меньше величины входного сигнала. Через полтакта приходит счетный импульс с второго выхода генератора 3, который устанавливает "1" на прямом выходе триггера 7, которая переводит счетчик 1 в режим сложения (триггер 8 пока не рассматривают). Следующий тактовый импульс с первого выхода генератора 3 увеличивает выходной отсчет АЦП на 1 младшего разряда, на выходе компаратора 6 устанавливается низкий потенциал и приходящий через полтакта счетный импульс устанавливает "1" на прямом выходе триггера 8 (переписывая ее с триггера 7) и "0" на прямом выходе триггера 7. Таким образом, триггеры 7 и 8 оказываются в противоположных состояниях, следовательно, при неизменном входном сигнале они будут в каждом такте менять свое состояние, но в противоположных направлениях. Вследствие этого на выходах элементов И 9 и 10 и элемента

ИЛИ 11 будут "0" (отсутствие приращений). Если же входной сигнал изменится, то на выходе компаратора 6 В, течение по крайней мере двух тактов будет неизменный потенциал, вследствие чего во втором такте оба тригге-. ра 7 и 8 окажутся в одинаковом состоянии. Соответственно "1" появится либо на выходе элемента И 9 (при положительном приращении), либо на выходе элемента И 10 (при отрицательном приращении), а также на выходе элемента ИЛИ 11.

Анализ скорости процесса производится с помощью счетчика 4, который считает тактовые импульсы от генератора 3, и дешифратора 12, определяющего пороговое значение скорости протекания процесса. Если импульс приращения на выходе элемента ИЛИ 11 появится раньше, чем счетчик 4 насчитает количество тактов, установленное в дешифраторе 12, процесс считается быстрым. При этом "1" с выхода элемента ИЛИ 11 перебрасывает RS-триггер 16, выходное напряжение которого запрещает перебрасывание RS-триггера 17, воздействуя на его первый вход сброса, и открывает элемент И

21, при этом на управляющем входе мультиплексора 14 устанавливается комбинация, открывающая его третий вход и разрешающая регистрацию младших разрядов выходного отсчета АЦП.

Интервал регистрации отсчетов АЦП

1472920 устанавливается заданием числа в дешифраторе 13. Как только счетчик 4 насчитает установленное в дешифраторе 13 количество тактовых импульсов, на выходе дешифратора 13 появляется

"1", которая, пройдя через открытый элемент И 21 и элемент ИЛИ 26 подается на управляющий вход блока 15 памяти, который производит запись слова с информационного выхода мультиплексора, а затем осуществляет переход к следующей ячейке (зоне ) накопителя, подготавливая ее к записи очередного слова. Одновременно управляющая "1", пройдя элемент ИЛИ 19 и элемент 20 задержки, возвращает в исходное состояние RS-триггер 16 и счетчик 4. Задержка в элементах 20 и 25 выбирается такой, чтобы в блоке памяти была произведена запись. Признак регистрируемого числа задается соответствующей распайкой разрядов зоны признаков на всех входных шинах мультиплексора.. 25

Если же счетчик 4 насчитывает установленное в дешифраторе 12 число тактов до появления импульса приращения на выходе элемента ИЛИ 11, процесс считается медленным, при этом на выходе дешифратора 12 появляется импульс, который перебрасывает RSтриггер 17, "1" с выхода которого запрещает опрокидывание RS-триггера 16, открывает элемент И 22 (на третий вход которого подается "1" с инверсного выхода RS-триггера 18) и устанавливает новый адрес на управляющем входе мультиплексора 14. При этом в последнем открывается первый вход и 40 на регистрацию пропускается число, записанное в счетчике 4. Теперь счетчик 4 является измерителем интервала времени с момента прихода последнего импульса приращения. Как только на выходе элемента ИЛИ 11 появится, импульс приращения, он проходит через открытый элемент И 22, элемент ИЛИ

26 и поступает на управляющий вход блока 15 памяти. Соответственно в блоке памяти производится запись сосчитанного в счетчике 4 количества тактовых импульсов с признаком числа и знаком приращения. Последний определяется выходным сигналом элемента

И 9, который поступает на регистрацию на один из разрядов зоны признаков первой входной шины мультиплексора 14. Одновременно импульс с выхода элемента И 22 пройдя через элемент ИЛИ 19 и элемент 20 задержки, устанавливает в исходное состояние

RS-триггер 17 и счетчик 4, воздействуя на их R-входы.

Если регистрируемый процесс настолько медленный, что очередной импульс единичного приращения не поступает до полного заполнения счетчика

4, то последний переполняется и образующийся сигнал переноса поступает на счетный вход счетчика 5 и на вход установки в "1" RS-триггера 18, изме-. няя состояние последнего. При этом

"1" с его прямого выхода открывает элемент И 23 и устанавливает новый адрес на управляющем входе мультиплексора 14, которым открывается второй вход мультиплексора 14, а "0" с его инверсного выхода запирает элемент И 22. Как только на выходе элемента ИЛИ 11 появится импульс приращения, он проходит через открытый элемент И 23, элемент, ИЛИ 26 и поступает на управляющий вход блока 15 памяти, инициируя в нем запись содержимого счетчика 5 {с его признаком)

Одновременно этот импульс, пройдя через элемент ИЛИ 24 и элемент 25 saдержки, устанавливает в исходное состояние RS-триггер 18 и счетчик 5.

Соответственно устанавливается новая адресная комбинация, открывающая на первый вход мультиплексора 14. При этом открывается элемент И 22 и поскольку действие импульса приращения на выходе элемента ИЛИ 11 еще продолжается, на выходе элемента К 22 появляется сигнал, который, пройдя через, элемент ИЛИ 26 на управляющий вход блока 15 памяти, вызывает запись в накопителе содержимого счетчика 4, как описано выше с последующей установкой в "0" счетчика 4 и

RS-триггера 17.

В .случае еще более медленного процесса, когда до прихода импульса приращения переполняется также счетчик 5, импульс переноса с выхода последнего поступает через элемент ИЛИ

26 на управляющий вход блока 15 памяти и в последнем записывается нулевое содержимое счетчика 5, что является дополнительным признаком того, что записан максимальный временной интервал от последнего импульса приращения. Одновременно этот импульс переноса, пройдя через элемент ИЛИ 24

5 и элемент 25 задержки, устанавливает ди в исходное состояние счетчик 5 и RS- ге триггер 18. Таких максимальных интер- вт валов может быть записано сколько со

40 аь

50 угодно до прихода очередного импульса приращения.

Считывание записанной в накопителе информации производится с помощью ЭВМ через дополнительное устройство, в которое помещается накопитель и которое обеспечивает связь с адресными и информационными входамивыходами ЭВМ.

Таким, образом, предлагаемое устройство позволяет регистрировать либо временные интервалы между единичными приращениями с учетом их знака на участках медленного изменения сигнала, за счет -чего достигается значительная экономия емкости накопителя, либо выборки отсчетов сигнала через фиксированный интервал времени на участках быстрого изменения сигнала. формула и з о б р е т е н и я

Устройство для цифровой регистрации электрических сигналов, содержащее генератор тактовых импульсов, компаратор, первый D-триггер, реверсивный счетчик, блок памяти, цифроаналоговый преобразователь, информационные входы которого соединены с выходами реверсивного счетчика, а выход - с первым информационным входом компаратора, второй информационный вход которого является информационным входом устройства, информационный вход первого D-триггера соединен с выходом компаратора, прямой выход первого 9-триггера - с реверсивным входом реверсивного счетчика, первый и второй выходы генератора тактовых импульсов соединены со счетным входом реверсивного счетчика и входом синхронизации первого D-триггера соответственно, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения класса решаемых задач за счет увеличения времени регистрации электрических сигналов без увеличения емкости накопителя, в него введены мультиплексор, два счетчика, два дешифратора, второй D-триггер, три RS-триггера, пять элементов И, четыре элемента ИЛИ и два элемента задержки, причем информа.; ционный вход второго D-триггера соенен с прямым выходом первого D-тригра, входы синхронизации первого и

oporo D-триггеров соединены между

5 бой, их прямые выходы соединены с первым и вторым входами первого элемента И соответственно, а инверсные выходы - с первым и вторым входами второго элемента И соответственно, !

0 выходы первого и второго элементов И соединены с первым и вторым входами первого элемента ИЛИ соответственно,, выход которого соединен с входом установки в "1" первого RS-триггера и с первыми входами третьего и четвертого элементов И, счетный вход первого счетчика соединен с первым выходом генератора тактовых импульсов, выход признака переноса пер2п вого счетчика соединен со счетным вх:— дом второго счетчика и с входом установки в "1" второго RS-триггера, а информационные выходы первого счет" чика соединены с информационными вхо25 дами первого и второго дешифраторов и первым информационным входом мультиплексора, второй и третий информационные входы которого соединены соответственно с информационными выЗО ходами второго счетчика и с младшими разрядами цифроаналогового преобразователя, информационный выход мультиплексора соединен с информационным входом блока памяти, информационный выход первого дешифратора сое ) динен с входом установки в "1" третьего RS-триггера, информационный выход второго дешифратора соединен с первым входом пятого элемента И, второй вход которого соединен с прямым выходом первого RS-триггера и первым входом сброса третьего RS-триггера, выход пятого элемента И соединен с первыми входами второго и третьего элементов ИЛИ, прямой выход второго RS-триггера соединен с вторым входом третьего элемента И, первым входом сброса первого RS-триггера и первым управляющим входом мультиплексора„ прямой выход второго RS-триггера соединен с вторым управляющим входом мультиплексора и вторым входом четвертого элемента И, а его инверсный выход — с третьим входом третьего элемента И, выход которого соединен с вторыми входами второго и третьего элементов ИЛИ, выход которого соединен че1472920

Составитель К.Дураков

Редактор А.Лежнина Техред Л.Олийнык Корректор М. Васильева

Заказ 1713/49 Тираж бб7 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðîä, ул. Гагарина, 101 рез первый элемент задержки с вторыми входами сброса первого и третьего

RS-триггеров и с входом сброса первого счетчика, выход четвертого элемента И соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ и третьим входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом записи-считывания блока памяти, информационный выход которого является информационным выходом устройства, выход признака переноса второго счетчика соединен с четвертым входом второго элемента

ИЛИ и вторым входом четвертого эле.мента ИЛИ, выход которого через второй элемент задержки соединен с вхо- . дами сброса второго RS-триггера и второго счетчика, а выход первого

10 элемента И соединен с первым информационным входом мультиплексора.