Шкальный индикатор напряжения

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобретения - повышение информативности устройства. Устройство содержит блок 1 управления, состоящий из оптически связанных разрядов 1.1, 1.2,..., 1. п, оптоэлектронную шкалу 25, аналоговый ключ 7, генератор 6 импульсов. Введение аналогового мультиплексора 23, дифференциаторов 13.1 и 13.2, сдвигающего блока 22, генератора 24 импульсов, оптоэлектронного ключа 8, элементов И-НЕ 14 и 15, элементов НЕ 16 и 21, выполнение шкалы 25 в виде матрицы светодиодов, выполнение блока 1 с новыми электрическими и оптическими связями обеспечивают отображение изменяющихся контролируемых сигналов в виде длины светящегося столбца, а неизменяющихся в виде положения светящейся метки. 3 ил.

СО103 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si! q 0 01 R 13/00, 19/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИРМ

ПРИ ГКНТ СССР

К ДBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4308809/24-21 (22) 73.09.87 (46) 07.07.89. Бюл.11 25 (72) В.П. Кожемяко, Л.И. Тимченко, Ю.П. Бурштейн, П.Д. Кузнецов, В.П. Гель и Г.Н. Березов (53) 6?1 .317.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1242837, кл. G 01 R 19/00, 1 984.

Авторское свидет»льстно СССР

1250960> кл. С 01 Б I.!/00, 1984. (54) ШКАЛЬНЫЙ И!1ПИКАТОР 11и1!РЯЖЕНИЯ (57) Изобретение отцос итс я к электроизмерительной техник». Цель изобретения — повыше ние информативности индикатора. Ицдит лтор со держит блок 1 управления, состоя—

„„SU„„1492295 А 1 ший из оптически связанных разрядов

1.1,1.?,...1.п оптоэлектронную шкалу 25, анллсговый ключ 7, генерлтор 6 импульс< в. Введение аналогового мультиплексора 23, дифференцилторов 13 .1 и I 3.2, сдвиглющего блокл 22, генеглторл 24 импульсов, оптбэл»ктронного ключа 8, элементов И†HF. 14 и 1 5, элементов НЕ 6 и 21, выполнение шкалы 25 в виде матрицы све голиолов, выполнение блока

I c новыми электрическими и оптиче— скими связями обеспечивают отображ»ни» измеюшихся контролируемвх сигналов в виде длины:св»тяшегося столба, а н»изменяющихся в виде положения светящейся метки. 3 ил, l 492295

Изобретение относится к электроивмерительной технике.

Цель изобретения — повышение информативности устройства за счет

Ьбеспечения индикации изменяющихся контрслируемых сигналов в виде длины светящегося столбца, а неиз— меняющихся — a виде положения светящейся метки.

На фиг. 1 представлена функциональная схема шкального индикатора напряжения; на фиг. 2 и 3 — функциональные схемы сдвигающего блока

15

25 и аналогового мультиплексора.

Индикатор содержит блок 1 управления, состоящий из разрядов 1 .1,,1 . 2,..., I (n - <), l, n, каждый из которых выполнен на первом 2 и втором

3 резисторах, первом фотоприемнике 20

4, кроме первого и последнего разряда 1 .и, втором фотоприемнике 5, кроме последнего разряда I.п, и регенеративном оптроне, Индикатор содержит также первый генератор 6 импульсов, аналоговый ключ 7, оптоэлектронный ключ 8. В каждом регенеративном оптроне первый источник

9 света включен между первой шиной

10 питания и коллектором первого транзистора ll, змиттер которого подключен к общей шине, база — к первому выводу третьего фотоприемника 12, источник 9 оптически связан с фотоприемником 12 своегo разряда и с фотоприемником 5 предыдущего разряда. В каждом разряде блока 1 первые выводы резисторов 2 и 3 подключены к базе транзистора 11, второй вывод резистора 3 подключен 4р к общей шине, второй вывод резистора

2 — к выходу аналогового ключа 7.

Индикатор также содержит первый 1 3.1 и второй 13.2 дифференциаторы, первый

14 и второй 15 элементы И-НЕ, первый 45 элемент HE 16 „ в каждом разряде

1.1, 1.2,...,1(n-<), In первый диод 17, кроме двух последних разрядов, второй источник 18 света, кроме двух последних разрядов, второй диод I 9, кроме последнего разряда, третий резистор

20, кроме двух последних разрядов, вторые элементы НЕ 21, сдвигающий блок 22, аналоговый мультиплексор

23, второй генератор 24 импульсов, матрицу 25 светодиодов в качестве оптоэлвктронной шкалы. Первый вывод фотоприемника 5 первого разряда 1 .1 подключен к базе транзистора 11, а вт рой нынод — g шине 26 гашения ер .з диод 9. Катоды диодов 17 всех разрядов, кроме первого и последнего, подключены к коллекторам транзисто— ров 11, а аноды подключены между первыми выводами резисторов 20 и источников 1 8,,оптически связанных с фотоприемниками 4 последующих разрядов, кроме последнего. Вторые выводы источников 18 и резисторов 20 соответственно подклеены к общей шине и шине 1 0 питания. Базы транзисторов

I1 всех разрядов, кроме перого и последнего, через фотоприемники 4

5 и диоды 1 9 подключены к шине 26 гашения. Вторые выводы всех фотоприемников 12 подключены к выходу эле— мента И-HF. 14, первый вход которого подключен к выходу генератора 6, а второй вход — к выходу элемента И-HE

I5 и управляющему входу ключа 7. Первый вход элемента И-НЕ 15 подключен к выходу дифференциатора 13.2, а второй вход — к выходу элемента

НЕ 16, вход которого подключен к выходу дифференциатора 13.1, управ— ляющий вход которого подключен к шине 10 питания. Выход элемента И-HF. 15 подключен к входу ключа 8, входы которого подключены к шинам 10 и 27 питания, а выход — к шине 26 гашения.

Входы дифференциаторов 13.1 и 13.2 объединены и подключены к входу ключа 7 и к выходу мультиппексора 23, ко-.орый содержит и аналоговых входов и п адресных входов, подключенных к и первым выходам сдвигающего блока 22 соответствующих разрядов.

Выход генератора 24 подключен к информационному входу блока 22 с входом установки в исходное положение.

Коллекторы транзисторов 11 всех разрядов через элементь1 НЕ 21 соединены с входами матрицы 25, вторые входы которой соединены с вторыми выходами блока 22.

Сдвигающий блок 22 (фиг. 2) содержит транзисторы 28, источники

29 и 30 света, фотоприемники 31 -33, резисторы 34-38, конденсатор 39, элемент HE 40, счетный триггер 41.

В каждом разряде 42.1, 42,2,...,42..п блока 22 база транзистора 28 подключена к первым выводам фотоприемников 3 и 32 и резистора 36, первый вывод источника 29 и катод диода 43 подключены к коллектору транзистора 28, соединенному с вторым выходом разряда.

Эм!!тте>р р(!н.ill« <1р;> 8 !! <<.«>!»й вын«д резис f«I»; 1(ff(>ilK:ff>(>If В1 !!« >д(>!(! < > I f f IIK;i подкл(>чен к пере<(>(<у в1,!в«лу р<.зиг r<;—

pa 37, вторые выводы ре. ilf(т«р >в 17 и 38 подключены к шине 10 питания, вторые выводы фотоприемников 31

32 четных разрядов 42.2, 42,4...., подключе "ы к инверсному выходу триг— гера 41, а нечетных разрядов 42.1, 42.3,... — к прямому выходу триггера

41 . Источник 29 оптически связан с фотоприемником 32 свое;о рлзрзда и с фотоприемником 31 последующего разряда, а источник 29 света последнего разряда 42.п оптически свя— зан с фотоприемником 31 перв«го разряда 42.1 . В первом разряде 42.1 па— раллельно фотоприемнику 31 подклю— чен фотоприемник 33, инверсный выход триггера 41 подключее! к его D-входу.

Первые выводы резистора 34 и конденсатора 39 объединены и подключены к входу элемента HF 40, а вторые выводы подкпючены к шине I 0 питания и общей шине соответственно.

Выход элемента НЕ 40 подключен к

S-входу триггера 41 и к второму выводу источника 30 света, который оптически связан с фотоприемником 33 первого разряда 42.1, первый вывод источника 30 подключен к второму выводу резистора 35, первый вывод

KoToDor подключен к общей шине. АНоды диодов 43 соединены с первыми выходами блока 22 и через резисторы

38 с шиной 10 питания.

Аналоговый мультиплексор 23 (фиг. 3) содержит транзистор 44, источники 45 света, фотоприемники 46, резисторы 47 и 48, диоды 49, причем к анодам диодов 49 подключены соответствующие аналоговые входы муль— типлексора 23, а к катодам — первые выводы фотоприемников 46, вторые выводы которых объединены и подключены к первому вь>воду рези"тора 4l.

Первые выводы источников 45 п=дкпючены к соответствующим адресным входам мультиплексора 23, а вторые вы— воды — к шине 10 питания. (!отоприемники 46 оптически связаны с соответствующими источниками 45, второй вывод резистора 47 годключен к базе транзистора 44, коллектор которого подключен к шине 10, первый вывод резистора 48 подключен к, эмиттеру транзистора 44 и к вь(ходу мульти>

<1 I(ко< ра 23, нт«р< !", ны>><1>l, резистс ра

- 8 11< >;!к. п<>не 1! к >е>11!(11! ш!!не .

Индикатор работает следу(>п!и>< «бр;<зсм. (, 1!а шины 10 и 27 подается г<олежит< явное и «три!1;>тепьн(>е и !пряжение цит;!ния. В первый момент при включе нии питан1:я н,1 входе элемента

ПЕ 40 присутстпует "низкий" уровень, е <>«тв етствую11!!!!! логическому нулю, tt « l I на выходе — появляется высокий уровень, соответствующий логической единице. Через источник 30 света в

15 резистор 35 течет ток, который возбуядает истоник 30. Так как на Sвходе триггера 41 "высокий" уровень, на ег« грямом вых<.де также высокий ур«вень. Сопро-.ивление фотоприемника

2р 33 падает и чере него течет ток, который с-ткрывает транзистор 28 первого разряда 42.1 .Через источник 29 света первого разряда течет тос, который возбуждает его, на фотоприем28 ник 32 первого разряда поступает оптический сигнал, в результате чего в базу транзистора 28 течет дополнительный ток, который еще больше открывает транзистор 28. Таким образом, Зр на выходе первого разряда 42.1 присутствуетт низкий потенциал, фотоприемник 31 второго разряда 42.2 roтов к отпираник>, Но так как на инверсе!ом выходе триггера 41 присутст- :ует "низкии" уровень, ток через него не течет.

С приходом счетного импульса генератор 24 на счетный вход сдвигающего блока 22, ча прямом выходе триггера

4р 41 пояэляется низкий" уровень, на инверсном — высокий уровень. Поскольку фстоприемник 31 второго разряда >2.2 готов к отп!!ранию, через него течет ток в базу транзистора 28 второго

4В разряда и открывает его, через источник 29 света течет ток, на фотоприемнике 32 второго разряда присутствует огтический сигнал, через фотоприемник 32 дополнительный ток течет в базу транзистора 28, который еще больше открывается, на выходе второго разряда 42.2 присутствует "низкий" уровень . Так как на вторых выводах фотоприемников 31 и 32 первого разряда 42.1 блока 22 присутствует "низкий уровень, то в базу транзистора

28 этого разряда ток не течет, что приводит к его запиранию, на выходе первого разряда 42.1 появляется

1492295 высокий уровень. С приходом следУющегo импульса на счетный вход триггера 41 возбуждается третий разряд 42.3 и т д. Так как фотоприемник 31 первого разряда 42,1 оптически связан с источником 29 света последнего разряда 42.п, тс процесс продолжается по кольцу, т.е. сдвигающий блок 22 работает в кольцевом режиме. С выходов блока 22 сигналы поступают на адресные входы аналогового мультиплексора 23. В первый момент, когда на выходе первого разряда 42.1 присутствует "низкий" уровень, соответствующий логическому нулю, а на всех других выходах

42.2,...,42.n — "высокие" уровни, соответствующие логическим единицам, через источник 45 света первого адресного входа мультиплексора 23 течет ток, который возбуждает его, на фотоприемнике 46 присутствует оптический сигнал, черед диод

49, фотоприемник 46, резистор 47 в базу транзистора 44 течет ток, открывающий транзистор 44. Так как последний включен по схеме эмиттерного повторителя, то на выходе аналогового мультиплексора 23 появляется потенциал, соответствующий потенциалу на первом аналоговом входе мультиплексора 23. С появлением "низкого уровня на втором адресном входе мультиплексора 23 на его выходе появляется потенциал, соответствующий потенциалу на его втором аналоговом входе и т.д. Таким образом, на выходе мультиплексора 23 появляюТся по очереди все потенциалы, которые присутствуют на его аналоговых ходах. Аналоговый сигнал с выхода мультиплексора 23 поступает на входы дифференциаторов 1 3.1, 13 .2. Здесь возможны три ситуации, когда Б„ )11л. ;

11 и - Un- э где значения аналогового сигнала в данный и предшествующий моменты времени.

Рассмотрим работу дифференциаторов для первого случая, когда U„i U

Входное напряжение поступает на входы дифференциаторов 13.! и 13..2 .

Так как напряжение возрастает, то это приводит к отпиранию дифференциатора 13.1 и еще большему отпиранию дифференциачора 13.2, что определяется их порогом срабатывания, на выходах дифференциатора появляются

1О !

55 низкие уровни.. Так как на первый вход элемента И-HE )5 поступает низкий урсвень, то на его выходе появляется высокий уровень.

Во втором случае, когда напряжение уменьшается (U„ < U< ), зто приводит к запиранию дифференциатора

13.2 и еще большему запиранию дифференциатора 13.1, вследствие чего на их выходах присутствуют высокие уровни. На выходе элемента НЕ

16 появляется "низкий" уровень, а на выходе элемента И-НЕ 15 — "высокий уровень.

Рассмотрим работу дифференциаторов в третьем случае, когда Un = Un-<

Дифференциатор 13.1 открыт, дифференциатср 13.2 закрыт, на выходе дифференциатора 13.1 присутствует низкии уровень, на выходе дифференциатора 1 3.2 — "высокий" уровень, на выходе элемента НЕ 16 появляется высокий" уровень, на выходе элемента И-HE l 5 — "низкий" уровень.

Таким образом, в первом и втором случаях на выходе элемента И-НЕ 15 присутствует "высокий уровень, поступающий »а вход оптоэлектронного ключа 8, на выход которого коммутируется тот же уровень. На управляющий вход аналогового ключа 7 поступает высокий уровень, аналоговый ключ 7 срабатывает, с его выхода снимается входное напряжение Uq< которое подается на вторые выводы резисторов 2 и те разряды, у которых порог срабатывания U p Usq, переходят в возбужденное состояние.

В результате входное напряжение представляется в виде светящегося столбика (на шине 26 гашения присутствует высокий уровень).

В третьем случае, когда Un на выходе элемента И-НЕ 15 присутствует "низкий уровень, поступающий на вход оптоэлектронного ключа 8, на выходе которого коммутируется высокий" уровень отрицательного потенциала. На выходе первого элемента И-НЕ 14 появляется "высокий" уровень, так как íà его втором входе присутствует "низкий" уровень, а так как на управляющем входе аналогового ключа 7 сигнал отсутствует, то на его выходе присутствует нулевой уровень напряжения. В связи с тем, что на шине 26 гашения присутствует высокий" уро1492295

10 вень атрида гельного напряжения, на— чинается обнуление всех возбужденных разрядон (через фотоприемники

4 и 5 и диоды 19), кроме последнего.

В результате входное напряжение отображаетс я н виде светящейся точ ки, позиция которой соответствует величине светящегося столбика. Следовательно, отображение изменяющегося напряжения производится в ниде светящегося столбика, а неизменяющегося — н виде светящейся точки.

С выходов разрядов 1,t, l .2,..., 1 ..n информация поступает на входы элементов НЕ 21, на выходах которых имеется высокий уровень, если соответствующий разряд возбужден. Час— тота импульсов с генератора 6 в два-три раза больше, чем с генаратора 24. При этом каждому разряду аналогового мультиплексора 23 соответствует определенное количество возбужденных снетодиодон матрицы 25.

При этом, если величина входного напряжения изменяется, то она отображается в ниде совокупности возбужденных столбцов, соответствующих возбужденным разрядач, а если нен виде одной метки (точки), состетствующей старшему, возбужденному разряду, ч-о повышает информативность индикатора. формула изобретения

Шкальный индикатор напряжения, содержащий оптоэлектронную пкалу, блок управления, состоящий из и а«тически связанных разрядов, первый вход которого соединен с выхо,aом аналогового ключа, второй вход с общей шиной, первый генератор им..:Ьсьвсв, о тл ич а ющ ий с я тем, ч-.о, с целью повьппения информативности, в него введены аналоговый мультиплексор, два дифференциатора, сдвигающий блок, второй генератор импульсов, оптоэлектронный ключ, дна элемента И-НЕ, первый элемент lE и вторые элементы

НЕ, оптоэлектронная шкала выполнена на матрице светодиодов, а каждый иэ разрядов блока управления, кроме первого, предпоследнего и последнего, выполнен на первом и втором источниках света, первом, втором и третьем фотоприемниках, транзисторе, первом и втором диодах, первом, втором и третьем реэис10

35

55 через последовательно соединенные второй источник света и второй диод, база транзистора каждого разряда, кроме первого и последнего, подключена к пятому входу блока упе ранления через последовательно соединенные первый и второй фотоприемники и второй диод, первый источник света каждого разряда оптически связан с третьим фотоприемником этого же разряда и вторым фотоприемником предыдущего разряда, первый фотоприемник каждого разряда оптически связан с вторым источником света предыдущего разряда, и аналоговых входов аналогового мультиплексора подключенык входам устройства, и адресных входов — к и перным выходам сдвигающего блока, а выход соедийен с входами аналогового ключа и двух торах, первый разряд выполнен на первом и втором источниках света, первом и втором фотоприемниках, транзисторе, первом и втором диодах, перном, втором и третьем резисторах, последний и предло"ледний разряды выполнены на первом источнике света, третьем фотоприемнике, транзисторе, первом и втором резисторах, предпоследний разряд снабжен также первым и вторым фотоприемниками и вторым диодом, база транзистора каждого разряда подключена к первому входу блока управления через первый резистор, к второму входу блока управления через второй резистор, к третьему входу блока управления и выходу перного элемента И-НЕ через третий фотоприемник, коллектор транзистора каждого разряда подключен к четвертому входу блока управления и первой шине питания через первый источник света, а к соответствующему выходу блока управления непосредствен«o, эмиттер транзистора каждого разряда подключен к второму входу блока управления, коллектор транзистора каждого разряда, кроме предпоследнего и последнего, подключен к объединенным первым выводам второго источника света и третьего .резистора через первый диод, вторые выводы которых соединены соответственно с вторым и четвертым входами блока управления, база транзистора первого разряда подключена к пятому входу блока управления, шине гашения и ныходу оптоэлектронного ключа

12! 492295 сов, пернь1й и нторой входы оптоэлектронного кл.уча соединены с первой и нт.. рой шиной питания соответс -пендифференциаторов, первый вход вто рого элемента И-НЕ:подключен к выходу первого дифференциатора через первый элемент НЕ, второй вход — к выходу второго дифференциатора, а выход — к управляющим зходам аналогового и оптоэлектронного ключей и второму входу первого элемента И-HF, первый вход которого соединен с выходом первого генератора импульно, первые входы матрицы светодиодов подключены к выходам вторых элемен— тон IIF., вторые входы — к вторым выходам сдвигающего блока, информационный вход которо о сэединен с выхо— дом второго генератора импуль—

1О сов

Ри1

Составитель С. Рыбин

Те хред А. Кравчук

Корректор И. Горная

Редактор И. Горная

Заказ 3873/48 Тираж 7IЗ Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

11303э, Москва, Ж-33, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101