SU1481888A1

SU1481888A1 - Преобразователь амплитуда-код нестационарных механических колебаний

Info

Publication number: SU1481888A1
Application number: SU874201252A
Authority: SU
Inventors: Евгений Александрович Оленев; Лев Николаевич Шарыгин; Игорь Юрьевич Громов
Original assignee: Предприятие П/Я Г-4205; Владимирский политехнический институт
Priority date: 1987-03-02
Filing date: 1987-03-02
Publication date: 1989-05-23

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано при обработке сигналов датчиков. Целью изобретени вл етс повышение точности измерений и расширение функциональных возможностей. Преобразователь содержит блок логических элементов, ваыполненный на элементах И, элементах ИЛИ, триггерах, счетчиках импульсов, блоке сравнени и генераторе импульсов, а также датчик, усилитель, детектор, нуль-орган, преобразователь частота-код и преобразователь напр жение-частота. Устройство позвол ет при небольших аппаратурных затратах повысить точность измерени и расширить диапазон измер емых амплитуд. 1 ил.

Description

1

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано цри обработке сигналов датчиков .

Цель изобретени - повышение точности измерений и расширение функциональных возможностей.

На чертеже изображена структурна схема преобразовател амплитуда - код нестационарных механических колебаний .

i

Преобразователь содержит блок 1

логических элементов, выполненный на четырнадцати элементах И 2-15, одиннадцати элементах ИЛИ 16-26, п ти триггерах 27-31, четырех счетчиках 32-35 импульсов, блоке 36 сравнени и генераторе 37 импульсов, а также датчик 38, усилитель 39, детектор 40Л нуль-орган 41, преобразователи

частота - код 42 и напр жение - частота 43 „

Преобразователь амплитуда - код нестационарных механических колебаний работает следующим образом.

В качестве датчика 38 можно использовать , например, магнит и катушку . Катушку креп т на неподвижном основании, а магнит - на объекте, который совершает колебани . При пересечении магнитной системой катушки в ней наводитс переменна по знаку и величине ЭДС (В) -максимальное значение которой

Я

00

00 00

-

k f . А,

где k - коэффициент, завис щий от

параметров магнитной системы

ВС

. и катушки г;- ;

f - частота колебаний с 1;

А - амплитуда - М. Дл того, чтобы найти амплитуду А механических колебаний, нужно знать величину максимальной ЭДС и частоту колебаний, а затем найти и отношение. Этот принцип и заложен в предлагаемом

1481888 4

элементы схемы наход тс в следующем состо нии. На входах элементов 2-5, 7-14, 16-22, 24 - логические О, а на выходах элементов 6, 15, 23, 25 и 26 - логические 1. На пр мых выходах триггеров 27, 28, 31 логические О, на пр мом выходе триггера 29 - 1 , а на пр мом выходе триггера 30

устройстве.

С целью получени сигнала с датчи-10 может бы ть 1 или О. Это не вли - ка 38 одного знака, после усилител ет на состо ние системы, так как на

39 установлен детектор 40, где сигнал входы элементов 25 и 26 с выхода детектируетс и поступает на входытриггера 29 поступает 1. Счетчики

преобразовател 43 и нуль-органа 41.32-35 обнулены. На выходе А Б О

Преобразователь 43 может быть выпол- 15 блока 36 сравнени имеетс 1, а на нен по схеме, где выходна частотаостальных его выходах 0 .

следовани импульсов преобразовател При поступлении сигнала на

зависит от напр жени на входе, такпервый вход блока 1 триггер 31 пер(екак максимальному входному напр жению ходит в единичное состо ние, при этом (ЭДС) соответствует наибольша часто-20 на выходе элемента 24 по вл етс 1 та (наименьший период) следовани выходных импульсов, то дл нахождени максимального значени ЭДС достаточно найти наименьший период следовани импульсов с преобразовател 43. Эта задача решаетс блоком 1 логических элементов путем поиска наименьшей величины числа импульсов генератора

котора , поступа на входы элементов 13 и 14, разрешает прохождение импульсов на вход счетчика 34 и на счетньй вход триггера 28. При посту- 25 плении 1 на вход триггера 28 он переходит в единичное состо ние, при этом на выходе элемента 6 по вл етс О

, который, поступа на входы синхронизации триггеров 29 и 30, запре- 30 щает их переключение. Одновременно на выходах элементов 11 и 12 по вл ютс 1 (так как на другие их входы

37, укладывающихс в период следовани импульсов с третьего входа блока 1.

Нуль-торган 41 формирует в моменты времени, когда ЭДС сигнала датчика 38 равна нулю, единичные импульсы, кото , который, поступа на входы синхронизации триггеров 29 и 30, запре- 30 щает их переключение. Одновременно на выходах элементов 11 и 12 по вл ютс 1 (так как на другие их входы

с выходов элементов 25 и 26 поступает 1), которые, поступа через элерые поступают на первый вход блока 1 35 менты 21 и 22 на входы сброса счетчи- логических элементов и на вход преоб- к°в 32 и 35, подтверждают их нулевое разовател частота - код 42, с выхода которого обратно пропорциональный код частоты поступает в счетчик 34,

состо ние. Далее наличие на двух входах элементов 2 и 3 1 (с выходов элементов 25 и 26 и выхода триггера

где потом осуществл етс деление ве- 40 8) способствует прохождению импуль- личины максимальной ЭДС на код часто- сов генератора 37 соответственно четы , после чего частное от делени Рез элементы 2, 16 и 3, 17 на сумми- (обратно пропорциональный код ампли-рующие входы счетчиков 32 и 35. Это туды механических колебаний) поступает прохождение прекращаетс , когда оче- в последовательном коде на выход уст-45 РОД110 импульс на входе триггера 28 ройства. Таким образом, за первую по- переводит его в нулевое состо ние, ловину периода сигнала датчика 38 блок 1 логических элементов формирует код максимального значени ЭДС, а затем проводит деление этого кода на JQ код частоты и выдает результат деле- . ни в виде кода амплитуды на выходную шину„

при этом на выходах элементов 2, 3, 11 и 12 по вл етс О, а на выходе

элемента 6 по вл етс I, котора поступает на входы синхронизации триг геров 29 и 30, разреша их переключение .

В результате того, что запись импульсов в счетчики 32 и 35 провод т одновременно, то в них записываетс одинаковое количество импульсов. Это приводит к по влению на выходе А в Б Ј 0 блока 36 сравнени 1, котора поступает на вход установки О

Блок 1 логических элементов работает следующим образом.«

Предположим, что очередной сигнал на первом входе должен перевести t триггер 31 в единичное состо ние. Перед моментом прихода этого сигнала

ходит в единичное состо ние, при этом на выходе элемента 24 по вл етс 1

котора , поступа на входы элементов 13 и 14, разрешает прохождение импульсов на вход счетчика 34 и на счетньй вход триггера 28. При посту- плении 1 на вход триггера 28 он переходит в единичное состо ние, при этом на выходе элемента 6 по вл етс О

, который, поступа на входы синхронизации триггеров 29 и 30, запре- щает их переключение. Одновременно на выходах элементов 11 и 12 по вл ютс 1 (так как на другие их входы

8) способствует прохождению импуль- сов генератора 37 соответственно чеРез элементы 2, 16 и 3, 17 на сумми- рующие входы счетчиков 32 и 35. Это прохождение прекращаетс , когда оче- РОД110 импульс на входе триггера 28 переводит его в нулевое состо ние,

элемента 6 по вл етс I, котора поступает на входы синхронизации три геров 29 и 30, разреша их переключение .

триггера 29 и состо ние. На 30 может быть

10

15

20

25

переводит его в нулевое пр мом выходе триггера I или О. Дл определенности полагают, что на выходе имеетс I. Тогда на выходе элемента 25 остаетс 1, а на выходе элемента 26 по вл етс О. При поступлении очередного импульса на вход триггера 28 (перевод щего его в единичное состо ние) на выходе элемента

6снова по вл етс сигнал, запрещающий переключение триггеров 29 и 30, а на выходе элемента 11 по вл етс ,1, котора через элемент 21 обнул ет счетчик 32. Так как в этом случае наличие 1 на двух входах имеетс только у элемента 2, то информаци с генератора 37 записываетс только в счетчик 32.

После переключени триггера 28 в нулевое состо ние на выходе элемента |6 по вл етс сигнал, разрешающий переключение триггеров 29 и 30. Состо ние триггера 30 зависит от величины чисел в счетчиках 32 и 35. Предполо- рким, что в счетчик 32 записалось меньшее число, чем в ачетчик 35, тогда на выходе А Б блока 36 сравнени по вл етс 1, котора переводит триггер 30 в нулевое состо ние, при этом на выходе элемента 26 имеетс , , а на выходе элемента 25 имеетс О. При очередном переключении триггера 28 большее число, наход щеес в счетчике 35, стерто, а в этот счетчик записана очередна информаци . Таким образом, большее из двух чисел, наход щихс в счетчиках 32 и 35, стираетс , а меньшее остаетс , т.е. происхо- 40 дит поиск наименьшего числа. Это происходит до тех пор, пока на вход триггера 31 не поступает очередной сигнал, перевод щий его в нулевое состо ние. Триггер 27 переходит в единичное состо ние, при этом, если триггер 28 находитс в единичном состо нии , то состо ние системы не измен етс , так как на входы элементов

7и 24 с выходов триггера 28 соответственно поступают О и 1.

После того, как очередной импульс с третьего входа блока 1 переключает триггер 28 в нулевое состо ние, на

го входов блока I через элементы 14 и 13. На выходе элемента 7 по вл етс 1, котора поступает на входы элементов 4, 5, 8, 9 и 10. Ввиду того, что на выходе элемента 6 логический О, то триггеры 29 и 30 не могут переключатьс , триггер 30 находитс в таком состо нии, в котором он был после последнего переключени . Если в счетчике 32 число больше, чем в счетчике 35, то на пр мом выходе триггера 30 сигнал I, если меньше, то О.

Предположим, что в счетчике 32 число меньше, чем в счетчике 35, тогда на выходе элемента 26 имеетс котора присутствует также на входах элементов 5, 3, 9, 12, 15 и 23. Состо ние элементов 3 и 12 не измен етс , так как на другие их входы с выхода триггера 28 поступает О. На выходах элементов 23 и 10 и на выходе устройства формируетс 1, котора поступает на входы элементов 8 и 9. Так как на двух других входах элемента 9 (с выходов элементов 6 и 26) присутствует 1, то на выходе элемента 9 формируетс высокий потенциал , ко.торыи поступает на вход разрешени записи счетчика 35, при этом содержимое счетчика 34 (делител ) переписываетс в счетчик 35. Наличие на двух входах элемента 5 (с выходов элементов 7 и 26) высокого потенциала разрешает прохождение через элемент 5 импульсов с генератора 37. При этом с выхода элемента 5 импульсы поступают через элемент 20 на вход счетчика 33 и на вход элемента 19. С выхода счетчика 33 импульсы поступают на вход элемента 18.

Таким образом, на выходе элемента 18 формируетс импульсов меньше, чем

45 на выходе элемента 19 в количество раз, равное коэффициенту делени счетчика 33. В результате того, что с выхода счетчика 33 импульс поступает одновременно на элементы 19 и

UQ 18, длительность импульса на выходе элемента 5 должна быть больше времени задержки срабатывани элемента 20 и счетчика 33, тогда наличие импульсов на обоих входах элемента 19 счи30

35

входах элемента 24 (с выходов тригге- gg таетс на его выходе за один импульс, ров 31 и 28) имеютс О, что выэыва- Таким образом,на вычитающий вход ет по вление на его выходе низкогосчетчика 32 (делимого) поступает имуровн напр жени , запрещающего про-пульсов меньше, чем на вычитающий

хождение сигналов с второго и третье- вход счетчика 35( делител ), в коли0

5

0

5

0

5 на выходе элемента 19 в количество раз, равное коэффициенту делени счетчика 33. В результате того, что с выхода счетчика 33 импульс поступает одновременно на элементы 19 и

Q 18, длительность импульса на выходе элемента 5 должна быть больше времени задержки срабатывани элемента 20 и счетчика 33, тогда наличие импульсов на обоих входах элемента 19 счи0

5

714

чество раз, равное коэффициенту делени счетчика 33. Это необходимо дл того, чтобы осуществл ть деление с заданной точностью. Например, нужно разделить п ть на семь. Если коэффициент делени счетчика 33 равен 100, то фактически произведено деление 50 на 7, после чего уменьшают частное в 100 раз. Так как коэффициент счетч ж 33 желательно брать кратным 10, то в качестве его выхода можно использовать сигнал переноса.

Импульсы с выходов элементов 19 и 18, поступа на вычитающие входы счетчиков 32 и 35, списывают их содержимое . Как только счетчик 35 пе- реходит в нулевое состо ние, на его выходе Р 0 формируетс сигнал, ко- торый поступает на входы элементов 16 и 17. Ка выходах последних по вл ютс 1, которые, поступив на суммирующие входы счетчиков 32 и 35, . увеличивают их состо ние на 1 (дошлют единицу). При этом на выходе Р 9 счетчика 35 по вл етс сигнал

И 1 II

, который поступает на вход элемента 23. Такое схемотехническое решение позвол ет отказатьс от громоздких дешифраторов нул счетчиков. С выхода элемента 23 через элемент 10 импульс поступает на выход устройства и на входы элементов 8 и 9. На выходе элемента 9 по вл етс 1, котора поступает на вход разрешени записи счетчика 35, при этом содер- . жимое счетчика 34 вновь переписываетс в счетчик 35.

Досылка 1 в счетчики 32 и 35 и перезапись содержимого счетчика 34 в счетчик 35 должны проводитьс за врем меньшее периода следовани импульсов4 генератора 37. После того, как происходит перезапись в счетчик 35, на его выходе 9 имеетс низкий потенциал. Импульсы, поступающие на вычитающие входы счетчиков 32 и 35 (снова списывают их содержимое. Цикл счета повтор етс . Это продолжаетс до тех пор, пока счетчик 32 не переходит в нулевое состо ние. При этом на его выходе Р 0 по вл етс 1, котора поступает через элемент 24 на вход элемента 15, на второй вход

8

Q

5 0 5

0

5

0

5

0

следнии переходит в нулевое состо ние , при этом на его динамическом инверсном выходе формируетс сигнал 1, который обнул ет счетчики 32 - 35. На выходе элемента 7 по вл етс О, а на выходе элемента 6 - 1, котора поступает на вход синхронизации триггеров 29 и 30.

Если счетчики 32 и 35 наход тс в нулевом состо нии, то на выходе А Б 0 блока 36 сравнени формируетс , котора переводит триггер 29 в единичное состо ние. Таким образом, устройство приходит в исходное состо ние . За врем работы счетчиков 32 и 35 на выход устройства поступает количество импульсов, соответствующее коду амплитуды. Синхронизацию съема импульсов можно осуществл ть сигналами с выхода триггера 27. Описанна работа устройства в режиме делени должна заканчиватьс за врем меньшее , чем период следовани импульсов на первом входе блока 1. При очередном переключении триггера 31 в единичное состо ние процесс повтор етс .

Предлагаемый преобразователь позвол ет при небольших аппаратурных затратах повысить точность измерени и расширить диапазон измер емых амплитуд . Кроме того, если второй вход блока 1 логических элементов подавать с преобразовател 42 код периода следовани импульсов с датчика 38, то преобразователь амплитуда - код нестационарных механических колебаний можно использовать в качестве регул тора энергии привода автоколебательной системы дл стабилизации амплитуды автоколебаний.

Claims

Формула изобретени

Преобразователь амплитуда - код нестационарных механических колебаний , содержащий датчик, выход которого соединен с входом усилител , детектор , нуль-орган, выход которого соединен с первым входом блока логических элементов, отличающий- с тем, что, с целью повышени точности измерений и расширени функциональных возможностей, в него введены

которого поступает 1й с выхода триг- . преобразователь частота - код и прегера 30 через элемент 26. На выходе элемента 15 формируетс сигнал 1, который поступает на вход установки в нулевое состо ние триггера 27, Пообразователь напр жение - частота, а блок логических элементов выполнен на четырнадцати элементах И, одиннадцати элементах ИЛИ9 п ти триггерах,

образователь напр жение - частота, а блок логических элементов выполнен на четырнадцати элементах И, одиннадцати элементах ИЛИ9 п ти триггерах,

четырех счетчиках импульсов, блоке сравнени и генераторе импульсов,/ выход которого соединен с первыми входами первого, второго, третьего и четвертого элементов И, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих первого ,) второго, третьего и четвертого элементов ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ соединен с суммирующим входом первого счетчика импульсов , вычитающий вход которого соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого объединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ и соединен с выходом переноса второго счетчика импульсов, счетный вход которого соединен с выходом п того элемента ИЛИ, первьй и второй входы которого соединены соответственно с выходами третьего и четвертого элементов И, входы установки нул второго и третьего счетчиков импульсов объединены с первыми входами шестого и седьмого элементов ИЛИ и подключены к ин- версному динамическому выходу первого триггера, инверсный статический выход которого соединен с первым входом п того элемента И, второй вход которого объединен с первым входом шестого элемента И и подключен к инверсному выходу второго триггера, первые входы седьмого, восьмого, дев того элементов И, восьмого элемента ИЛИ объединены с вторыми входами третьего и четвертого элементов И и подключены к выходу шестого элемента И, второй вход которого подключен к пр мому выходу первого триггера, первые входы дес того и одиннадцатого элементов И объединены с вторыми входами первого и второго элементов И, с первым входом дев того элемента ИЛИ и подключены к пр мому выходу второго триггера, первые входы двенадцато- го и тринадцатого элементов И объединены и подключены к выходу дев того элемента ИЛИ, выход второго элемента ИЛИ соединен с суммирующим входом четвертого счетчика импульсов, вычи тающий вход которого соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ, соответствующие информационные входы первого и четвертого счетчиков импульсов объединены и подключены к соответствую

щим выходам третьего счетчика импульсов , счетный вход которого соединен с выходом тринадцатого элемента И, второй вход которого подключен к

10

15

20 25 дс

81888Ю

выходу преобразовател частота - код, вход которого соединен с выходом нуль-органа, вход которого объединен с входом преобразовател напр жение - частота и подключен к выходу детектора , вход которого соединен с выходом усилител , выход преобразовател напр жение - частота соединен с вторым входом двенадцатого элемента И, выход которого соединен со счетным входом второго триггера, выходы переноса больше дев ти первого и четвертого счетчиков импульсов соответст- i венно соединены с вторым и третьим входами восьмого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом дев того элемента И, вторые входы седьмого и восьмого элементов И объединены , подключены к выходу дев того элемента И и вл ютс выходной шиной , выходы седьмого и восьмого элементов И соединены с входами синхронизации соответственно первого и четвертого счетчиков импульсов, информационные выходы которых соединены соответственно с соответствующими первыми и вторыми входами блока сравнени , выход равенства нулю которого соединен с входом установки в 1

30

0 5

третьего триггера, вход установки в О которого соединен с выходом равенства блока сравнени , выход Первое число больше второго которого соединен с вхюдом установки в 1 четвертого триггера, вход установки в О которого соединен с выходом Первое число меньше второго блока сравнени , входы синхронизации третьего и четвертого триггеров объединены и подключены к выходу п того элемента И, первьй вход дес того элемента ИЛИ объединен с вторыми входами первого и второго элементов ИЛИ и подключен к выходу Меньше нул первого счетчика импульсов, первьй вход одиннадцатого элемента ИЛИ объединен с третьими входами первого и второго элементов ИЛИ и подключен к выходу Меньше нул четвертого очет- ка импульсов, вторые входы дес того и одиннадцатого элементов ИЛИ объединены и подключены к пр мому выходу третьего триггера, пр мой и инверсный выходы четвертого триггера соединены с третьими входами соответст-« венно дес того и одиннадцатого элементов ИЛИ, третьи входы первого, третьего и седьмого элементов И объединены с вторым входом дес того элемента И, с первым входом четырнадцатого элемента И и подключены к выходу дес того элемента ИЛИ, третьи входы второго, четвертого и восьмого элементов И объединены с вторыми входами одиннадцатого и четырнадцатого элементов И и подключены к выходу

одиннадцатого элемента ИЛИ, выход че- ,Q мого элементов ИЛИ, выходы которых

тырнадцатого элемента И соединен входом установки в О первого триггера , вход установки в 1 которого

соединены с входами установки в О соответственно первого и четвертого счетчиков импульсов.

соединен с инверсным выходом п того триггера, пр мой выход которого соединен с вторым входом дев того элемента ИЛИ, а счетный вход вл етс первым входом блока логических элементов , выходы дес того и одиннадцач- того элементов И соединены с вторыми входами соответственно шестого и седьмого элементов ИЛИ, выходы которых

соединены с входами установки в О соответственно первого и четвертого счетчиков импульсов.

1