Цифровое устройство для измерения импульсных напряжений

Цифровое устройство для измерения импульсных напряжений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(и) 676933

ОПИСА11ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Со иапистических

Республик (Ñi) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлс:;о 20.02.75 (21) 2109015/18-21 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 30.07.79. Бюллетень № 28 (45) Дата опубликования описания 01.08.79 (51) М.Кл.з б 01 R 13/02

Государственнык комитет

СССР (53) УДК 621.317.726 (088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения А. С. Якшин, О. Н. Новиков, Д. A. Гречинский, В. А. Клочко и В. Г. Рыгалин (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ИМПУЛЬСНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

Изобретение относится к цифровым измерительным системам, а именно к устройствам для измерения параметров ударных импульсов с автоматическим выбором диапазона измерений.

Известно устройство для измерения напряжений, содержащее преобразователь напряжения в число импульсов, счетчики импульсов, блок задания циклов измерения, формирователь импульсов управления, блок эталонных элементов, триггеры, схемы совпадений, индикатор переполнения на верхнем пределе измерения и индикатор пределов измерения (Ц.

Это устройство обеспечивает переход с одного предела измерения на другой, при этом прибор продолжает работать на данном пределе до тех пор, пока статическая величина или параметр динамически изменяющегося процесса не выйдет за пределы выбранного диапазона измерений.

Недостатки этого устройства состоят в том, что оно не позволяет изменять предел измерения для импульсных напряжений изза сравнительно невысокого быстродействия.

Наиболее близким техническим решением,к изобретению является цифровое устройство для измерения импульсных напряжений, содержащее нуль-органы, одни входы которых соединены с выходом цифроаналогового преобразователя, а другой вход первого нуль-органа соединен с другим входом второго нуль-органа через делитель напряжения, выходы нуль-органов соедине5 ны с блоком логических элементов, к счетному входу которого подключен генератор опорных импульсов, к выходам блока логических элементов подключены счетные декады младшего и старшего разрядов, выхо10 ды которых соединены с входами цифроаналогового преобразователя f2l.

Недостаток этого устройства состоит также в недостаточно высоком быстродей ствии, в результате чего снижается оператив15 ность измерения параметров ударного импульса.

Цель изобретения заключается в повышении быстродействия цифрового устройства для измерения импульсных напряже20 ний.

Поставленная цель достигается за счет того, что в цифровое устройство для измерения импульсных напряжений, содержащее нуль-органы, одни входы которых соедине25 ны с выходом цифро-аналогового преобразователя, а другой вход первого нуль-органа соединен с другим входом второго нульоргана через делитель напряжения, выходы нуль-органов соединены с блоком логичеЗО ских элементов, к счетному входу которого

676933 подключен генератор опорных импульсов, к выходам блока логических элементов подключены счетные декады младшего и старшего разрядов, выходы которых соединены с входами цифро-аналогового преобразователя, введены три усилителя с различными коэффициентами усиления, три ключа, операционный усилитель, дополнительный нульорган, формирователь импульса, двоичный счетчик, четыре элемента И, ждущий мультивибратор и источник опорного напряжения, входы трех усилителей с различными коэффициентами усиления соединены между собой и подключены к входной шине устройства, выход каждого из усилителей соединен с первым входом соответствующего ключа, выходы трех ключей соединены между собой и подключены к входу операционного усилителя, выход которого подключен к одному входу первого нуль-органа, соединенного с делителем напряжен|ия, и к первому входу дополнительного нуль-органа, второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения, выход дополнительного нуль-органа через формирователь импульса подключен к первому входу первого элемента И, второй вход которого соединен с генератором опорных импульсов, выход первого элемента И подключен к первому входу второго элемента И и к ждущему мультивибратору,,выход которого соединен с вторым входом второго элемента И и по шине сброса со счетной декадой старшего разряда, выход второго элемента И соединен с входом двоичного счетчика, один выход которого соединен с вторым входом первого ключа, а другие выходы двоичного счетчика — с входами третьего и четвертого элементов И, выходы которых подключены к вторым входам соответственно второго и третьего ключей.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для измерения импульсных напряжений; на фиг. 2 — эпюры, поясняющие р а боту устр ой ств а.

Устройство для измерения импульсных напряжений содержит нуль-органы I и 2 с делителем 8 напряжения, блок 4 логических элементов, счетные декады 5 и б младшего и старшего разрядов, цифро-аналоговый преобразователь 7, генератор 8 опорных импульсов, усилители 9 — 11 с различными коэффицентами усиления, ключи 12 — 14, операционный усилитель 15, дополнительный нуль-орган Iб, формирователь,17 импульса, двоичный счетчик 18 на триггерах 19 и 20, элементы И 21, 22, 28 и 24, ждущий мультивибратор 25, источник 2б опорного напряжения, шины 27 и 28 сброса.

Устройство работает следующим обра:oM.

Импулысом сброса (фиг. 2к), поступающим на шину 28 сброса, двоичный счетчик

18 на триггерах 19 и 20 устанавливается в нулевое положение. Входной измеряемый

25 зо

65 импульс напряжения подается одновременно на три усилителя 9 — 11 с различными коэффициентами усиления. При этом сигнал с выхода элемента И 24 открывает ключ

14 и входной измеряемый импульс напряжения с выхода усилителя 11,,имеющего наибольший коэффициент усиления, поступает на вход операционного усилителя 15.

Если амплитуда импульса напряжения имеет большую вели чину, усилитель,11 и операционный усилитель,15 входят в насыщение. На входы нуль-органа Iб подаются сигналы с выхода операционного усилителя 15 и с источника 25 опорного напряжения. Величина опорного напряжения выбирается равной максимальному значению напряжения на выходе цифро-аналогового преобразователя 7. Если напряжение на выходе операционного усилителя 15 превышает величину опорного напряжения, нуль-орган 16 срабатывает (фиг. 2б) и положительный потенциал с выхода формирователя 17 импульса поступает .на вход элемента И 21.

Одновременно на другой вход элемента И

21 подаются импульсы опорной частоты с генератора 8 опорных импульсов (фиг. 2в).

На выходе элемента И 21 появляются импульсы (фиг. 2г), которые проходят через элемент И 22 и поступают на вход двоичного счетчика 18 (фиг. 2е). По заднему фронту импульса с выхода элемента И 21 срабатывает ждущий мультивибратор 25 (фиг.

2д). Нулевой перепад с выхода ждущего мультивибратора 25 также поступает на вход элемента И 22 и запрещает прохождение,импульса с выхода элемента И 21 на вход двоичного счетчика 18 до окончания переходных процессов операционного усилителя 15.

После прохождения первого импульса с выхода элемента И 21 триггер 19 двоичного счетчика,18 опрокидывается и сигнал с выхода элемента И 24 (фиг. 2ж) закрывает ключ 14 и открывает ключ И, который подключает выход усилителя 11.

Если напряжение на выходе операционного усилителя 15 продолжает превышать опорное, то после прохождения импульса с выхода ждущего мультивибратора 25 опи-. санный процесс повторяется. При этом ключ

18 закрывается (фиг. 2з), а ключ 12 открывается и к входу операционного усилителя

15 подключается усилитель 9 с наименьшим коэффициентом усиления.

Ка,к только напряжение на выходе операционного усилителя 15 (фиг. 2а) станет меньше опорного, срабатывает нуль-орган

Iб и на выходе элемента И 21 появляется нулевой потенциал (фиг. 2и).

Напряжение с выхода операционного усилителя 15 поступает,на входы нуль-органов 1 и 2 и начинается измерение амплитуды импульса. Одновременно по шине 27 сброса с выхода ждущего мультивибратора

25 подаются импульсы сброса так, что из676933

55 мерение амплитуды импульса нг;инзется по окончании процесса выбора соответствующего диапазона измерения.

Измеряемый вход|ной сигнал поступает непосредственно на вход нуль-органа 1, выходное напряжение которого управляет поступлением счетных импульсов на 1счетную декаду 5 младшего раз ряда. На вход нульоргана 2, управляющего счетной декадой б старшего разряда, измеряемое напряжение поступает через делитель напряжения с коэффициентом передачи 0,85 — 0,9. Значения резисторов делителя 8 напряжения подобраны таким образом, что по окончании поступления счетных импульсов в счетную декаду б старшего разряда на вход счетной декады 5 младшего разряда до момента сравнения напряжений поступит еще десять-пятнадцать импульсов.

Таким образом, нуль-орган 2 сработает раньше, чем нуль-орган 1, и на вход счетной декады б старшего разряда импульсы могут поступать только с выхода счетной декады младшего разряда через блок 4 логических элементов, В процессе измерения пикового значения ударного импульса напряжение на выходе цифро-аналогового преобразователя 7, подключенного к вторым входам нуль-органов

1 и 2, будет повышаться до тех пор, пока не сравняется с измеряемым входным напряжением. В этом случае блок 4 логических элементов перестает управлять работой счетных декад 5 и б младшего и старшего разрядов и процесс измерения заканчивается.

Цифровое устрой ство для измерения импульсных напряжений с автоматическим выбором диапазона измерения обладает высоким быстродействием, поэтому может быть использовано не только при измерении ударных импульсов, но и в пиковых цифровых вольтметрах, что значительно повышает эффективность использования предложенного устройства в народном хозяйстве.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения изобретения составит ориентировочно 55 тыс. руб.

Формула изобретения

Цифровое устройство для измерения импульсных напряжений, содержащее нульорганы, одни входы которых соединены с выходом цифро-аналогового преобразовате5

l5

45 ля, а другой вход первого нуль-органа соединен с другим входом второго нуль-органа через делитель напряжения, выходы нуль-органов соединены с блоком логических элементов, к счетному входу которого подключен генератор опорных импульсов, к выходам блока логических элементов подключены счетные декады младшего и старшего разрядов, выходы которых соединены с входами цифро-аналогового преобразователя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия измерения, в него введены три усилителя с различными коэффициентами у1силения, три ключа, операционный усилитель, дополнительный нульорган, формирователь импульса, двоичный счетчик, четыре элемента И, ждущий мультивибратор и источник опорного напряжения, входы трех усилителей с различными коэффициентами усиления соединены между ссбой и подключены к входной шине устройства, выход каждого усилителя соединеы с первым входом соответствующего ключа„ выходы трех ключей соединены между собой и подключены к входу операционного усилителя, выход которого подключен к одному входу первого нуль-органа, соединенного с делителем напряжения, и к первому входу „îïîëíèòåëüíîãî нуль-органа, второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения, выход дополнительного нуль-органа через формирователь импульса подключен к первому входу первого элемента И, второй вход которого соединен с генератором опорных импульсов, выход первого элемента И подключен к первому входу второго элемента И и к ждущему мультивибратору, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И и по шине сброса со счетной декадой старшего разряда, выход второго элемента И соединен с входом двоичного счетчика, один выход которого соединен с вторым входом первого ключа, а другпс выходы двоичного счетчика — с входами третьего и четвертого элементов И, выходы которых подключены к вторым входам соответственно второго и третьего ключей.

Источники информации, принятые во внимание при эиспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

М 241539, кл. С О1 К 15/08, 1969.

2. Патент США Л 3286253,,кл. 340-347, 1966.

676933

Риз 2

Составитель Т. Веремейкнна

Техред Е. Жаворонкова

Корректор С. Файн

Редактор Н. Суханова

Заказ 696/939 Изд. № 445 Тираж 1090 Подписное

НПО <Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»