Селектор импульсов по длительности


 


Владельцы патента RU 2565531:

Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" (RU)

Изобретение относится к области электронной техники. Технический результат - возможность одновременного контроля напряжения от нескольких источников и времени, в течение которого измеряемое напряжение превышает заданный уровень, что в свою очередь, при использовании селектора импульсов по длительности в схемах защиты от перегрузки по току, позволяет осуществлять защиту одновременно по двум критериям: по току и по длительности. Для этого селектор импульсов по длительности содержит: два счетчика, генератор тактов, элемент И, мультиплексор, два запоминающих устройства, коммутатор, оперативное запоминающее устройство, шину адреса, аналогово-цифровой преобразователь, компаратор и демультиплексор, выходы которого являются выходами селектора импульсов по длительности. 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано при создании устройств для контроля амплитуды и длительности сигналов от нескольких независимых источников.

Известен селектор импульсов по длительности, см., например, описанный в [1], содержащий первый и второй счетчики, генератор, выход которого соединен с синхровходом первого счетчика, дешифратор, вход селектора импульсов по длительности, элемент И, выход которого является выходом селектора импульсов по длительности, при этом выходы второго счетчика соединены с соответствующими входами дешифратора.

Недостаток этого селектора импульсов по длительности состоит в том, что он может контролировать длительность только одного импульсного сигнала. И поэтому для контроля сигналов от нескольких источников необходимо использовать соответствующее количество селекторов.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является селектор импульсов по длительности [2], содержащий первый и второй счетчики, генератор тактов, выход t1 которого соединен с синхровходом первого счетчика, элемент И, выход селектора импульсов по длительности, мультиплексор, постоянное запоминающее устройство, коммутатор, оперативное запоминающее устройство и шину адреса, при этом выходы первого счетчика являются шиной адреса селектора импульсов по длительности и соединены с соответствующими адресными входами мультиплексора, постоянного запоминающего устройства и оперативного запоминающего устройства, выходы которого соединены с соответствующими вторыми входами коммутатора, с первыми входами которого соединены соответствующие выходы постоянного запоминающего устройства, входы мультиплексора являются входами селектора импульсов по длительности, выходы коммутатора соединены с соответствующими D-входам второго счетчика, вход предварительной установки которого соединен с выходом t2 генератора тактов, а синхровход второго счетчика соединен с выходом t3 генератора тактов и вторым входом элемента И, первый вход которого соединен с входом управления коммутатора, при этом выходы второго счетчика также соединены с соответствующими D-входами оперативного запоминающего устройства, синхровход которого соединен с выходом t4 генератора тактов.

Однако селектор импульсов по длительности позволяет проводить контроль длительности сигналов от нескольких источников, но не может быть использован для контроля превышения напряжения от каждого источника в течение упомянутой длительности.

Задача изобретения - расширение функциональных возможностей, а именно возможность одновременного контроля напряжения от нескольких источников (например, датчиков тока, стоящих в цепи нагрузок) и времени, в течение которого измеряемое напряжение превышает заданный уровень, что в свою очередь при использовании селектора импульсов по длительности в схемах защиты от перегрузки по току позволяет осуществлять защиту одновременно по двум критериям: по току и по длительности.

Эта задача достигается тем, что в селектор импульсов по длительности, содержащий первый и второй счетчики, генератор тактов, выход t1 которого соединен с синхровходом первого счетчика, элемент И, выходы селектора импульсов по длительности, мультиплексор, входы которого являются входами селектора импульсов по длительности, первое запоминающее устройство, коммутатор, оперативное запоминающее устройство и шину адреса, при этом выходы первого счетчика являются шиной адреса селектора импульсов по длительности и соединены с соответствующими адресными входами мультиплексора, первого запоминающего устройства и оперативного запоминающего устройства, выходы которого соединены с соответствующими вторыми входами коммутатора, с первыми входами которого соединены соответствующие выходы первого запоминающего устройства, выходы коммутатора соединены с соответствующими D-входами второго счетчика, вход предварительной установки которого соединен с выходом t2 генератора тактов, а синхровход второго счетчика соединен с выходом t3 генератора тактов и вторым входом элемента И, первый вход которого соединен с входом управления коммутатора, при этом выходы второго счетчика соединены с соответствующими D-входами оперативного запоминающего устройства, синхровход которого соединен с выходом t4 генератора тактов, дополнительно введены аналогово-цифровой преобразователь, второе запоминающее устройство, компаратор и демультиплексор, при этом выход мультиплексора соединен с входом аналогово-цифрового преобразователя, выходы которого соединены с соответствующими А-входами компаратора, В-входы которого соединены с соответствующими выходами второго запоминающего устройства, выход компаратора соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен с входом демультиплексора, а выходы последнего являются выходами селектора импульсов по длительности, адресные входы второго запоминающего устройства и демультиплексора соединены с шиной адреса селектора импульсов по длительности, выход переноса второго счетчика соединен с третьим входом элемента И, выход tп генератора тактов соединен с входом запуска аналогово-цифрового преобразователя.

На фиг.1 приведена блок-схема селектора импульсов по длительности, где 1 - входы селектора импульсов по длительности, 2 - мультиплексор, 3 - аналогово-цифровой преобразователь, 4 - компаратор, 5 - первое запоминающее устройство, 6 - элемент И, 7 - демультиплексор, 8 - первый счетчик, 9 - шина адреса, 10 - выходы селектора импульсов по длительности, 11 - генератор тактов, 12 - второе запоминающее устройство, 13 - коммутатор, 14 - второй счетчик, 15 - оперативное запоминающее устройство.

В селекторе импульсов по длительности выход t1 генератор тактов 11 соединен с синхровходом первого счетчика 8, при этом выходы первого счетчика 8 являются шиной адреса 9 селектора импульсов по длительности и соединены с соответствующими адресными входами мультиплексора 2, первого запоминающего устройства 5, второго запоминающего устройства 12, оперативного запоминающего устройства 15 и демультиплексора 7. Входы мультиплексора 2 являются входами селектора импульсов по длительности. Выходы оперативного запоминающего устройства 15 соединены с соответствующими вторыми входами коммутатора 13, с первыми входами которого соединены соответствующие выходы первого запоминающего устройства 5, выходы коммутатора соединены с соответствующими D-входами второго счетчика 14, вход предварительной установки которого соединен с выходом t2 генератора тактов 11. Синхровход второго счетчика 14 соединен с выходом t3 генератора тактов 11 и вторым входом элемента И 6, первый вход которого соединен с входом управления коммутатора 13 и выходом компаратора 4. Выходы второго счетчика 14 соединены с соответствующими D-входами оперативного запоминающего устройства 15, синхровход которого соединен с выходом t4 генератора тактов 11. Выход мультиплексора 2 соединен с входом аналогово-цифрового преобразователя 3, выходы которого соединены с соответствующими А-входами компаратора 4, В-входы которого соединены с соответствующими выходами второго запоминающего устройства 12. Выход элемента И 6 соединен с входом демультиплексора 7, а выходы последнего являются выходами селектора импульсов по длительности. Выход переноса второго счетчика 14 соединен с третьим входом элемента И 6. Выход tп генератора тактов 11 соединен с входом запуска аналогово-цифрового преобразователя 3.

Первое запоминающее устройство 5 и второе запоминающее устройство 12 выдает на своем выходе код, соответствующий установленному на его адресном входе адресу. Коммутатор 13, при низком уровне на его входе управления, соединяет первые входы с соответствующими выходами, а при высоком уровне на его входе управления - вторые входы с соответствующими выходами. Второй счетчик 14 уменьшает свое состояние на единицу по переднему фронту импульса на синхровходе и осуществляет запись кода, установленного на D-входах, по появлению импульса на входе предварительной установки. На выходе переноса второго счетчика 14 высокий уровень появляется, когда счетчик находится в нулевом состоянии. Оперативное запоминающее устройство 15 осуществляет запись кода, установленного на D-входах, по появлению импульса на синхровходе и выдает его на своем выходе для соответствующего адреса хранения. Генератор тактов 9 формирует последовательность импульсов на своих выходах t1, tп, t2, t3 и t4. Вначале появляется импульс на выходе t1, после его окончания, через определенную задержку, появляется импульс на выходе tп, после его окончания через время, не меньшее, чем время преобразования в аналогово-цифровом преобразователе 3 на выходе t2, после его окончания - на выходе t3 и т.д., после окончания импульса на выходе t4 вновь следует импульс на выходе t1. Аналогово-цифровой преобразователь 3 по импульсу на входе запуска осуществляет преобразование входного напряжения. У компаратора 4 на выходе высокий уровень, когда число на А-входе больше, чем число на его В-входе.

Селектор импульсов по длительности работает следующим образом. По каждому такту, поступающему с выхода t1 генератора тактов 11 на синхровход первого счетчика 8 (счетчика адреса), его состояние увеличивается на единицу, в результате первый счетчик 8 последовательно устанавливает на своем выходе адреса, соответствующие источникам напряжения. Код с выхода первого счетчика 8 поступает на шину адреса 9, в результате чего мультиплексор 2 подсоединяет соответствующий вход селектора импульсов по длительности 1 к входу аналогово-цифрового преобразователя 3. По такту tп, поступающему с выхода генератора тактов 11, на аналогово-цифровой преобразователь 3, последний преобразует входное напряжение в цифровую форму (число), которое поступит на А-вход компаратора 4. В это время на В-входе компаратора 4 код, поступающий с выхода второго запоминающего устройства 12, соответствующий адресу установленному на шине адреса 9.

В случае если напряжение, подаваемое на вход селектора импульсов по длительности 1 (например, на вход n, которому соответствует адрес NN), меньше, чем пороговый уровень - число на А-входе компаратора 4 меньше, чем число на его В-входе, на выходе компаратора 4 низкий уровень. Таким образом, во втором запоминающем устройстве 12 хранится информация о пороговых уровнях по напряжению, с которыми сравниваются сигналы, поступающие на входы селектора импульсов по длительности 1. Низкий уровень с выхода компаратора 4 поступит на вход управления коммутатора 13, в результате чего выходы первого запоминающего устройства 5 будут подсоединены (через первые входы коммутатора 13) к соответствующим D-входам второго счетчика 14. Очередной такт с выхода t2 генератора тактов 11, поступив на вход предварительной установки второго счетчика 14, запишет в него соответствующий адресу NN код из первого запоминающего устройства 5. Следующий тактовый импульс с выхода t3 генератора тактов 11, поступив на синхровход второго счетчика 14, уменьшит его состояние на единицу, одновременно с этим тактовый импульс поступит на второй вход элемента И 6, однако низкий логический уровень на первом входе элемента И 3, поступающий с выхода компаратора 4, не пропустит этот тактовый импульс на вход демультиплексора 7 и соответственно на выход n селектора импульсов по длительности 10. Очередной такт с выхода t4 генератора тактов 11, поступив на синхровход оперативного запоминающего устройства 15, перепишет в него код из второго счетчика 14. Таким образом, в оперативном запоминающем устройстве 15, при низком (меньше, чем пороговый уровень) уровне напряжения на n входе селектора импульсов по длительности 1, по адресу NN будет храниться уменьшенное на единицу содержимое первого запоминающего устройства 5.

В случае появления высокого напряжения (выше, чем пороговый уровень, записанный во втором запоминающем устройстве 12) на n входе селектора импульсов по длительности 1, высокий уровень с выхода компаратора 4 (А>В) поступит на вход управления коммутатора 13, в результате чего выходы оперативного запоминающего устройства 15 будут подсоединены (через вторые входы коммутатора 13) к соответствующим D-входам второго счетчика 14. Очередной такт с выхода t2 генератора тактов 11, поступив на вход предварительной установки второго счетчика 14, запишет в него код из оперативного запоминающего устройства 15, хранящийся там по адресу NN. Следующий тактовый импульс с выхода t3 генератора тактов 11, поступив на синхровход второго счетчика 14, уменьшит его состояние на единицу, одновременно с этим тактовый импульс поступит на второй вход элемента И 6, однако низкий логический уровень на третьем входе элемента И 6, поступающий с выхода переноса второго счетчика 14, не пропустит этот тактовый импульс на вход демультиплексора 7 и соответственно на выход n селектора импульсов по длительности 10. Очередной такт с выхода t4 генератора тактов 11, поступив на синхровход оперативного запоминающего устройства 15, перепишет в него код из второго счетчика 14. Таким образом, в оперативном запоминающем устройстве 15, при наличии высокого напряжения на n входе селектора импульсов по длительности 1, хранящийся по адресу NN код будет уменьшаться на единицу в моменты следования тактовых импульсов с выхода t4 генератора тактов 11 при состоянии NN шины адреса 9.

В случае если контролируемое напряжение на n входе селектора импульсов по длительности 1 станет ниже порогового уровня до окончания допустимого (контролируемого) времени Тn, то низкое напряжение с выхода мультиплексора 2, поступив на вход аналогово-цифрового преобразователя 3, уменьшит код на А-входе компаратора 4. В результате чего низкий уровень с выхода компаратора 4 поступит на вход управления коммутатора 13, и коммутатор 13 подсоединит выходы первого запоминающего устройства 5 к соответствующим D-входам второго счетчика 14. Очередные такты с выходов t2, t3, t4 генератора тактов 11 приведут селектор импульсов по длительности в исходное состояние (в оперативном запоминающем устройстве 15 по адресу NN будет записан код на единицу меньше, чем код, хранящийся в первом запоминающем устройстве 5). А в случае если контролируемое напряжение на n входе селектора импульсов по длительности 1 не уменьшится (ниже порогового уровня) до окончания контролируемого времени Тn, то по очередному такту с выхода t3 генератора тактов 11 состояние второго счетчика 14 станет нулевым. В результате этого высокий уровень с выхода переноса второго счетчика 14 поступит на третий вход элемента И 6 и позволит такту с выхода t3 генератора тактов 11 пройти на вход демультиплексора 7 и далее на n выход селектора импульсов по длительности 10, сформировав таким образом сообщение: «на n входе селектора импульсов по длительности 1 напряжение, превышающее допустимый порог, присутствует дольше допустимого времени Тn». Код Мn, предварительно записываемый в первое запоминающее устройство 5, определяет какое количество импульсов t3 генератора тактов 11 должно быть сформировано при состоянии NN шины адреса 9 для получения интервала времени Тn. Таким образом, в первом запоминающем устройстве 5 хранится информация о пороговых уровнях по длительности с которыми сравниваются сигналы, поступающие на входы селектора импульсов по длительности 1.

Эффект от использования предлагаемого селектора импульсов по длительности в том, что он обладает расширенными функциональными возможностями, позволяет проводить контроль напряжения от нескольких источников одновременно и при этом контролировать время, в течение которого напряжение превышает заданный пороговый уровень. А прототип позволяет контролировать только длительность сигнала от нескольких источников.

В случае использования предлагаемого селектора импульсов по длительности в многоканальных коммутаторах напряжения он позволяет осуществлять защиту нескольких нагрузок (потребителей), источника и силовых элементов коммутаторов напряжения от перегрузки, анализируя сигналы с датчиков тока (в виде напряжения) в цепи каждой нагрузки.

При использовании прототипа в режиме защиты нескольких нагрузок и источника от перегрузки с одновременным контролем напряжения (с датчиков тока) и времени, в течение которого эти токи протекают через нагрузки, необходимо снабдить прототип компараторами (на каждом входе) для контроля превышения допустимого уровня напряжения, что потребует гораздо больших аппаратных затрат по сравнению с предлагаемым решением.

Предлагаемый селектор импульсов может быть легко перенастроен для изменения порогов по времени и по напряжению за счет внесения в первое 5 и второе 12 запоминающие устройства других значений.

Запоминающее устройство в прототипе позволяет проводить перенастройку по времени, но в нем отсутствует возможность изменения пороговых значений по амплитуде (по напряжению). Реализации такой возможности в отдельных компараторах напряжения для селектора прототипа приведет к усложнению и увеличению аппаратных затрат.

Это позволяет говорить об упрощении, повышении надежности и снижении стоимости электронных устройств, использующих предлагаемый селектор импульсов по длительности.

Предлагаемая совокупность признаков в рассмотренных автором решениях не встречалась для решения поставленной задачи и не следует явным образом из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критериям "новизна" и "изобретательский уровень". В качестве элементов для реализации устройства можно использовать программируемые логические матрицы или логические элементы цифровых микросхем и микросхемы аналогово-цифровых преобразователей.

Литература

1. Патент Российской Федерации №2010422, кл. Н03K 5/26, Н03H 17/00 от 16. 12. 91. Селектор импульсов по длительности.

2. Патент Российской Федерации №2332783, кл. Н03K 5/26 от 24.07.2006. Селектор импульсов по длительности.

Селектор импульсов по длительности, содержащий первый и второй счетчики, генератор тактов, выход t1 которого соединен с синхровходом первого счетчика, элемент И, выходы селектора импульсов по длительности, мультиплексор, входы которого являются входами селектора импульсов по длительности, первое запоминающее устройство, коммутатор, оперативное запоминающее устройство и шину адреса, при этом выходы первого счетчика являются шиной адреса селектора импульсов по длительности и соединены с соответствующими адресными входами мультиплексора, первого запоминающего устройства и оперативного запоминающего устройства, выходы которого соединены с соответствующими вторыми входами коммутатора, с первыми входами которого соединены соответствующие выходы первого запоминающего устройства, выходы коммутатора соединены с соответствующими D-входами второго счетчика, вход предварительной установки которого соединен с выходом t2 генератора тактов, а синхровход второго счетчика соединен с выходом t3 генератора тактов и вторым входом элемента И, первый вход которого соединен с входом управления коммутатора, при этом выходы второго счетчика соединены с соответствующими D-входами оперативного запоминающего устройства, синхровход которого соединен с выходом t4 генератора тактов, отличающийся тем, что в него дополнительно введены аналогово-цифровой преобразователь, второе запоминающее устройство, компаратор и демультиплексор, при этом выход мультиплексора соединен с входом аналогово-цифрового преобразователя, выходы которого соединены с соответствующими А-входами компаратора, В-входы которого соединены с соответствующими выходами второго запоминающего устройства, выход компаратора соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен с входом демультиплексора, а выходы последнего являются выходами селектора импульсов по длительности, адресные входы второго запоминающего устройства и демультиплексора соединены с шиной адреса селектора импульсов по длительности, выход переноса второго счетчика соединен с третьим входом элемента И, выход tп генератора тактов соединен с входом запуска аналогово-цифрового преобразователя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области импульсной техники, в частности к селекторам по периоду следования, и к области головок самонаведения. Технический результат заключается в уменьшении времени поиска и обеспечении перехода в режим слежения при отказе одного из каналов в диапазоне возможных частот вращения.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для построения средств автоматики, функциональных узлов систем управления. Техническим результатом является реализация операции supramed (τ1,…,τ7), где τ1,…,τ7 есть длительности положительных импульсных сигналов x1,…,x7∈{0,1}, синхронизированных по переднему фронту.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для построения средств автоматики, функциональных узлов систем управления. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения обработки пяти импульсных сигналов.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для построения средств автоматики, функциональных узлов систем управления. Техническим результатом является возможность воспроизведения операции min(τ1, τ2) либо операции mах(τ1, τ2), где τ1, τ2 есть длительности положительных импульсных сигналов х1, х2 ∈ {0, 1}, синхронизированных по переднему фронту.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для логической обработки синхронизированных по переднему фронту положительных импульсных сигналов x1,…,xn∈{0,1}, имеющих длительности τ1,…,τn.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для построения средств автоматики, функциональных узлов систем управления. .

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для построения средств автоматики, функциональных узлов систем управления и др. .

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для построения средств автоматики, функциональных узлов систем управления. .

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для построения средств автоматики, функциональных узлов систем управления и др. .

Изобретение относится к области импульсной техники, в частности к селекторам импульсов по периоду следования. .

Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано в многоканальных источниках питания с защитой от перегрузки по току для защиты нагрузок, ключей коммутатора и источника напряжения. Техническим результатом является обеспечение защиты от перегрузок по току и по длительности сигналов. Селектор импульсов по длительности содержит первый и второй счетчики, генератор тактов, первый элемент И, выходы селектора импульсов по длительности, мультиплексор, первое запоминающее устройство, первый коммутатор, первое оперативное запоминающее устройство и шину адреса, а также дополнительно аналогово-цифровой преобразователь, второе, третье и четвертое запоминающие устройства, первый и второй компараторы, второй коммутатор, третий счетчик, второе оперативное запоминающее устройство, второй элемент И, элемент ИЛИ и демультиплексор. 1 ил.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для построения средств автоматики, функциональных узлов систем управления. Технический результат заключается в упрощении схемы соединений и уменьшении аппаратурной сложности селектора временных интервалов.. Селектор временных интервалов предназначен для выбора из кортежа (τ1, …, τn) компоненты τ(r), занимающей заданное r-e (r∈{1, …, n}) место в отношении порядка τ(1)≤…≤τ(n), полученном неубывающим ранжированием компонент τ1, …, τn, где τ1, …, τn есть временные интервалы, определяемые длительностями синхронизированных по переднему фронту положительных импульсных сигналов х1, …, xn∈{0, 1}, и может быть использован в системах автоматического регулирования и управления как средство предварительной обработки информации. Селектор временных интервалов содержит постоянное запоминающее устройство (1), n-1 замыкающих ключей (21, …, 2n-1) и n-1 размыкающих ключей (31, …, 3n-1). За счет указанных элементов не пересекаются их соединения и обеспечивается меньшее значение показателя аппаратурной сложности. 2 ил.
Наверх