RU2132043C1 - Gear for autonomous measurement of physical quantities - Google Patents
Gear for autonomous measurement of physical quantities Download PDFInfo
- Publication number
- RU2132043C1 RU2132043C1 RU97119459A RU97119459A RU2132043C1 RU 2132043 C1 RU2132043 C1 RU 2132043C1 RU 97119459 A RU97119459 A RU 97119459A RU 97119459 A RU97119459 A RU 97119459A RU 2132043 C1 RU2132043 C1 RU 2132043C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- gear
- switch
- comparator
- Prior art date
Links
Landscapes
- Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в измерительных системах, функционирующих автономно от человека на всех этапах от восприятия до обработки и использования измерительной информации. The invention relates to measuring equipment and can be used in measuring systems that operate autonomously from a person at all stages from perception to processing and use of measurement information.
Известно устройство для автономных измерений физических величин, реализованное согласно способу [1]. A device for autonomous measurements of physical quantities, implemented according to the method [1].
Недостатком данного устройства является низкое быстродействие. The disadvantage of this device is the low speed.
Известно устройство для автономных измерений физических величин, реализованное согласно способу [2], содержащее два блока измерительных преобразователей, два коммутатора, компаратор, инвертор и делитель. A device for offline measurements of physical quantities, implemented according to the method [2], containing two blocks of measuring transducers, two switches, a comparator, an inverter and a divider.
Недостатком этого устройства является недостаточное быстродействие. The disadvantage of this device is the lack of performance.
Целью изобретения является повышение быстродействия устройства. The aim of the invention is to improve the performance of the device.
На чертеже показана схема устройства для автономных измерений физических величин. The drawing shows a diagram of a device for autonomous measurements of physical quantities.
Устройство содержит два блока 1 и 2 измерительных преобразователей, выходы которых соединены соответственно с первыми и вторыми входами первого 3 и второго 4 управляемых коммутаторов, компаратор 5, прямой вход которого подключен к выходу первого 1 блока измерительных преобразователей, а инверсный - к выходу второго 2 блока измерительных преобразователей. Выход компаратора 5 является одним из выходов устройства и соединен напрямую с управляющим входом первого 3 коммутатора и через инвертор 6 - с управляющим входом второго 4 коммутатора, выход которого соединен с входом делителя 7, который имеет N выходов. Устройство содержит также N выходных компараторов и (N-1) группу элементов, включающих инвертор 9, коммутатор 10 и сумматор 11. В каждой такой группе выход инвертора 9 соединен со вторым входом коммутатора 10, выход которого соединен со вторым входом сумматора 11, выход которого соединен с первым входом сумматора 11 последующей группы и инверсным входом соответствующего выходного компаратора 8, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора 10 последующей группы. Выход первого 3 коммутатора соединен с прямыми входами N выходных компараторов 8. Первый выход делителя 7 соединен с первым входом сумматора 11 первой группы и инверсным входом первого выходного компаратора 8, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора 10 первой группы. Последующие (N-1) выходов делителя 7 соединены с входами инверторов 9 и первыми входами коммутаторов 10 соответствующих групп. Выходы N выходных компараторов 8 являются информационными выходами устройства. The device contains two blocks 1 and 2 of the measuring transducers, the outputs of which are connected respectively to the first and second inputs of the first 3 and second 4 managed switches, a comparator 5, the direct input of which is connected to the output of the first 1 block of measuring transducers, and the inverse to the output of the second 2 blocks measuring transducers. The output of the comparator 5 is one of the outputs of the device and is connected directly to the control input of the first 3 switch and through the inverter 6 to the control input of the second 4 switch, the output of which is connected to the input of the divider 7, which has N outputs. The device also contains N output comparators and (N-1) a group of elements including an inverter 9, a switch 10 and an adder 11. In each such group, the output of the inverter 9 is connected to the second input of the switch 10, the output of which is connected to the second input of the adder 11, the output of which connected to the first input of the adder 11 of the subsequent group and the inverse input of the corresponding output comparator 8, the output of which is connected to the control input of the switch 10 of the subsequent group. The output of the first 3 switch is connected to the direct inputs of the N output comparators 8. The first output of the divider 7 is connected to the first input of the adder 11 of the first group and the inverse input of the first output comparator 8, the output of which is connected to the control input of the switch 10 of the first group. The subsequent (N-1) outputs of the divider 7 are connected to the inputs of the inverters 9 and the first inputs of the switches 10 of the corresponding groups. The outputs N of the output comparators 8 are information outputs of the device.
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
При работе блоков 1 и 2 измерительных преобразователей на их выходах получают соответственно значения U1 и U2, несущие информацию об измеряемых величинах, которые характеризуют какое-либо свойство объектов. Значения U1 и U2 с выходов блоков 1 и 2 поступают соответственно на прямой и инверсный входы компаратора 5, который осуществляет операцию их сравнения. При этом его выходной сигнал несет информацию о том, какое из двух значений U1 или U2 измеряемых величин больше (или меньше) по отношению друг к другу. Сигнал с выхода компаратора 5 управляет работой первого 3 и второго 4 коммутаторов. При этом на управляющий вход первого 3 коммутатора он поступает непосредственно, а на управляющий вход второго 4 коммутатора - через инвертор 6. Если U1<U2, то на выход первого 3 коммутатора с его первого входа подается значение U1, а на выход второго 4 коммутатора с его второго входа подается значение U2. Если U1>U2, на выход первого 3 коммутатора с его второго входа подается значение U2, а на выход второго 4 коммутатора с его первого входа - значение U1. Таким образом, на выходе первого 3 коммутатора всегда находится меньшее из двух значений U1 или U2, в то время как на выходе второго 4 коммутатора всегда находится большее из них.When the units 1 and 2 of the measuring transducers are operating, the outputs U 1 and U 2 , respectively, carry information on the measured quantities that characterize any property of the objects, respectively. The values of U 1 and U 2 from the outputs of blocks 1 and 2 are respectively supplied to the direct and inverse inputs of the comparator 5, which performs the operation of comparing them. Moreover, its output signal carries information about which of the two values U 1 or U 2 of the measured values is greater (or less) with respect to each other. The signal from the output of the comparator 5 controls the operation of the first 3 and second 4 switches. At the same time, it goes directly to the control input of the first 3 switches, and to the control input of the second 4 switches through inverter 6. If U 1 <U 2 , then the value of U 1 is supplied to the output of the first 3 switches from its first input, and the output of the second 4 of the switch from its second input, the value U 2 is supplied. If U 1> U 2, 3 on the output of the first switch to its second input is fed U 2 value and to the output of the second switch 4 with its first input - the value U 1. Thus, the output of the first 3 switch is always the smaller of the two values U 1 or U 2 , while the output of the second 4 switch is always the larger of them.
Пусть для определенности U1<U2. Тогда на выходе первого 3 коммутатора будет присутствовать значение U1, а на выходе второго 4 коммутатора - значение U2. Последнее поступает на вход делителя 7, который осуществляет N раз деление U2 на основание системы счисления, в которой будет представлен результат измерения, возведенное в соответствующую степень. При двоичной системе счисления на выходах делителя 7 будут присутствовать N значений U2/21, U2/22, U2/23 ..., U2/2N. Число выходов делителя 7 соответствует числу разрядов представления результата измерения. При этом точность результата измерения будет определяться младшим разрядом, вес которого равен U2/2N. Таким образом, чем больше N, тем выше точность измерения и лучше разрешающая способность устройства.For definiteness, let U 1 <U 2 . Then at the output of the first 3 switch will be the value of U 1 , and at the output of the second 4 switch - the value of U 2 . The latter goes to the input of the divider 7, which carries out N division U 2 on the basis of the number system, in which the measurement result raised to the appropriate degree will be presented. When at the outputs of the binary radix divider 7 will present N values U 2/2 1, U 2/2 2, U 2/2 3 ..., U 2/2 N. The number of outputs of the divider 7 corresponds to the number of bits representing the measurement result. The accuracy of the measurement result is determined by the least significant bit whose weight is equal to U 2/2 N. Thus, the larger N, the higher the measurement accuracy and the better the resolution of the device.
Сигнал с выхода первого 3 коммутатора поступает на прямые входы выходных компараторов 8. В данном случае для определенности это будет сигнал U1.The signal from the output of the first 3 switch goes to the direct inputs of the output comparators 8. In this case, for definiteness, this will be the signal U 1 .
Сигнал U2/21 с первого выхода делителя 7 поступает на инверсный вход первого выходного компаратора 8. Если U1<U2/21, то на выходе (обозначим его A1) этого компаратора будет уровень логического нуля. Если U1>U2/21, то на его выходе буде уровень логической единицы, то есть
(1)
Сигнал U2/22 со второго выхода делителя 7 поступает непосредственно на первый вход коммутатора 10 первой группы элементов 9, 10, 11, а на второй его вход - через инвертор 9. На управляющий вход этого коммутатора поступает сигнал A1 с выхода первого выходного компаратора 8. Если сигнал A1=1, то на выходе коммутатора 10 первой группы будет присутствовать сигнал U2/22. Если сигнал A1= 0, то на выходе этого коммутатора будет присутствовать инверсный сигнал (-U2/22). Сигнал с выхода коммутатора 10 первой группы поступает на второй вход сумматора 11 этой же группы, первый вход которого объединен с инверсным входом первого выходного компаратора 8, и, следовательно, на него поступает сигнал U2/21. В итоге на выходе этого сумматора будем иметь сигнал
(2)
Сигнал X1 поступает на инверсный вход второго выходного компаратора 8, на прямой вход которого поступает сигнал U1 с выхода первого 3 коммутатора. Если U1<X1, то на выходе (обозначим его A2) этого компаратора будет уровень логического нуля. Если U1>X1, то на его выходе будет уровень логической единицы, то есть
(3)
Сигнал U2/23 с третьего выхода делителя 7 поступает аналогично предыдущему случаю непосредственно на первый вход коммутатора 10 второй группы элементов 9, 10, 11, а на второй его вход - через инвертор 9. На управляющий вход этого коммутатора поступает сигнал A2 с выхода второго выходного компаратора 8. Если сигнал A2=1, то на выходе коммутатора 10 второй группы будет присутствовать сигнал U2/23. Если A2=0, то на выходе этого коммутатора будет присутствовать инверсный сигнал (-U2/23). Сигнал с выхода коммутатора 10 второй группы поступает на второй вход сумматора 11 этой же группы, первый вход которого объединен с инверсным входом второго выходного компаратора 8 и, следовательно, на него поступает сигнал X1, определяемый выражением (2). В итоге на выходе этого сумматора будем иметь сигнал
(4)
Сигнал X2 поступает на инверсный вход третьего выходного компаратора 8, на прямой вход которого поступает сигнал U1 с выхода первого 3 коммутатора. Если U1<X2, то на выходе (обозначим его A3) этого компаратора будет уровень логического нуля. Если U1>X2, то на его выходе будет уровень логической единицы, то есть
(5)
Аналогично работают последующие группы элементов 9, 10, 11. При этом на выходе сумматора 11 последней (N-1) группы элементов 9, 10, 11 будем иметь сигнал XN-1 следующего вида
(6)
Сигнал XN-1 поступает на инверсный вход последнего N-ого выходного компаратора 8, на прямой вход которого поступает сигнал U1 с выхода первого 3 коммутатора. Если U1<XN-1, то на выходе (обозначим его AN) этого компаратора будет уровень логического нуля. Если U1>XN-1, то на его выходе будет уровень логической единицы, то есть
(7)
Таким образом, двоичный код, зафиксированный на выходах компараторов 5 и 8, будет соответствовать результату измерения. Здесь выходной сигнал компаратора 5 несет информацию о том, какое из двух значений U1 или U2 измеряемых величин больше (или меньше) по отношению друг к другу, а сигналы A1, A2,... AN выходных компараторов 8 соответствуют информационным разрядам. При этом A1 является старшим разрядом, a AN - младшим разрядом.The signal U 2/2 1 7 the first divider output is supplied to the inverting input of the first output of the comparator 8. When U 1 <U 2/2 1, the output (denoted by A 1) of the comparator is logic-zero level. If U 1> U 2/2 1, then its output Buda logic one level, that is,
(1)
The signal U 2/2 2 with the second output of the divider 7 is supplied directly to a first input of the switch 10 of the first group of elements 9, 10, 11, and on its second input - the inverter 9. At this switch control input receives the signal A 1 output from the first output comparator 8. If the signal A 1 = 1, the output switch 10 of the first group will be present signal U 2/2 2. If the signal A 1 = 0, the output of the switch will be present negated signal (-U 2/2 2). The signal output from the switch 10 of the first group is supplied to a second input of the adder 11 of the same group, of which a first input is combined with the inverted input of the first output of the comparator 8, and therefore, it receives the signal U 2/2 1. As a result, at the output of this adder we will have a signal
(2)
The signal X 1 is fed to the inverse input of the second output comparator 8, the direct input of which receives the signal U 1 from the output of the first 3 switch. If U 1 <X 1 , then the output (denoted by A 2 ) of this comparator will be the level of logical zero. If U 1 > X 1 , then its output will be the level of a logical unit, i.e.
(3)
The signal U 2/2 3 7 output of the third divider receives the previous case directly to the first input of the switch 10 of the second group of elements 9, 10, 11, and on its second input - the inverter 9. At this switch control input receives the signal from A 2 output from the second output of the comparator 8. If the signal A 2 = 1, the output switch 10 of the second group will be present U 2/2 3 signal. If A 2 = 0, the output of the switch will be present negated signal (-U 2/2 3). The signal from the output of the switch 10 of the second group is fed to the second input of the adder 11 of the same group, the first input of which is combined with the inverse input of the second output comparator 8 and, therefore, the signal X 1 defined by expression (2) is supplied to it. As a result, at the output of this adder we will have a signal
(4)
The signal X 2 is fed to the inverse input of the third output comparator 8, the direct input of which receives the signal U 1 from the output of the first 3 switch. If U 1 <X 2 , then the output (denoted by A 3 ) of this comparator will be the level of logical zero. If U 1 > X 2 , then its output will be the level of a logical unit, i.e.
(5)
The subsequent groups of elements 9, 10, 11 work similarly. At the same time, at the output of the adder 11 of the last (N-1) group of elements 9, 10, 11, we will have a signal X N-1 of the following form
(6)
The signal X N-1 is fed to the inverse input of the last N-th output comparator 8, the direct input of which receives the signal U 1 from the output of the first 3 switch. If U 1 <X N-1 , then the output (denoted by A N ) of this comparator will be the level of logical zero. If U 1 > X N-1 , then its output will be the level of a logical unit, i.e.
(7)
Thus, the binary code fixed at the outputs of the comparators 5 and 8 will correspond to the measurement result. Here, the output signal of the comparator 5 carries information about which of the two values U 1 or U 2 of the measured values is greater (or less) with respect to each other, and the signals A 1 , A 2 , ... A N of the output comparators 8 correspond to information discharges. Moreover, A 1 is the most significant digit, and A A N is the least significant digit.
Дальнейшая обработка результата измерения может быть выполнена в цифровом виде. Математически результат измерения, связывающий значения U1 и U2, записывается следующим образом:
если U1<U2, то
U1=U2[A1(1/21)+ A2(1/22)+...+ AN(1/2N)], (8)
если U1>U2, то
U2=U1[A1(l/21)+A2(l/22)+... +AN(1/2N)], (9)
где A1, A2,...,AN - данные (биты информации), записанные в компараторах 8.Further processing of the measurement result can be performed digitally. Mathematically, the measurement result, connecting the values of U 1 and U 2 , is written as follows:
if U 1 <U 2 , then
U 1 = U 2 [A 1 (1/2 1 ) + A 2 (1/2 2 ) + ... + A N (1/2 N )], (8)
if U 1 > U 2 then
U 2 = U 1 [A 1 (l / 2 1 ) + A 2 (l / 2 2 ) + ... + A N (1/2 N )], (9)
where A 1 , A 2 , ..., A N - data (bits of information) recorded in comparators 8.
Информация о представлении результата измерения в виде (8) или (9) записана в компараторе 5. Как было показано выше, сигнал с выхода компаратора 5 несет информацию о том, какое из двух значений U1 или U2 больше (или меньше) по отношению друг к другу.Information on the representation of the measurement result in the form of (8) or (9) is recorded in the comparator 5. As shown above, the signal from the output of the comparator 5 carries information about which of the two values U 1 or U 2 is greater (or less) with respect to to each other.
Данное устройство позволяет повысить быстродействие по сравнению с аналогом [1] в 2N раз, а по сравнению с прототипом [2] в N раз, если суммарное время переходных процессов в группах элементов 9, 10, 11 не превышает периода тактовой частоты стробирующих генераторов.This device allows to increase the speed compared to the analogue [1] by 2 N times, and compared to the prototype [2] by N times, if the total transient time in the groups of elements 9, 10, 11 does not exceed the clock period of the gating generators.
Источники информации
1. А.С. СССР N 1824521, МКИ G 01 D 21/00. Бюл. N 24, 1993.Sources of information
1. A.S. USSR N 1824521, MKI G 01 D 21/00. Bull. N 24, 1993.
2. Патент РФ N 2063613, МКИ G 01 D 21/00. Бюл. N 19, 1996. 2. RF patent N 2063613, MKI G 01 D 21/00. Bull. N 19, 1996.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97119459A RU2132043C1 (en) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | Gear for autonomous measurement of physical quantities |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97119459A RU2132043C1 (en) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | Gear for autonomous measurement of physical quantities |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2132043C1 true RU2132043C1 (en) | 1999-06-20 |
Family
ID=20199311
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97119459A RU2132043C1 (en) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | Gear for autonomous measurement of physical quantities |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2132043C1 (en) |
-
1997
- 1997-11-27 RU RU97119459A patent/RU2132043C1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2132043C1 (en) | Gear for autonomous measurement of physical quantities | |
RU58825U1 (en) | ANALOG-DIGITAL CONVERTER | |
RU2092794C1 (en) | Device for autonomous measurement of physical quantities | |
RU2028730C1 (en) | Analog-to-digital converter | |
RU2110886C1 (en) | Analog-to-digital converter | |
SU857982A1 (en) | Square rooting device | |
SU902245A1 (en) | Device for measuring digital-analogue converter error | |
SU752170A1 (en) | Digital meter of signal effective value | |
SU1008901A1 (en) | Analogue-digital converter | |
SU1003332A1 (en) | Voltage-to-code converter | |
SU780188A1 (en) | Multichannel analogue-digital converter | |
SU817999A1 (en) | Device for measuring digital-analogue converter error | |
RU2066923C1 (en) | Analog-to-digital converter for parallel comparison | |
RU2087869C1 (en) | Device for autonomous measurement of physical quantities | |
SU1367156A1 (en) | Parallel-series a-d converter | |
SU723772A1 (en) | Digital voltmeter of signal effective values | |
RU2101859C1 (en) | Balancing analog-to-digital converter | |
SU741458A1 (en) | Converter of single pulse voltage to code | |
SU767774A1 (en) | Spectral analyzer | |
SU657607A1 (en) | Digit-wise coding analogue-digital converter | |
SU813478A1 (en) | Graphic information readout device | |
RU2117389C1 (en) | Analog-to-digital conversion unit | |
SU955048A1 (en) | Random process generator | |
SU621087A1 (en) | Analogue-digital converter | |
SU864550A2 (en) | Device for measuring distribution function of random errors of analogue-digital converters |