Устройство для регистрации грозовой деятельности

 

Сущность изобретения: устройство содержит антенну 1, блок 2 селекции, одновибратор 3, триггеры 4, 9, счетчики 5, 7, 15, ключ 6, элементы И 8,10, переключатель 11, формирователь 12 импульсов, сумматор 13, индикаторы 14,18, 21. генератор 16 импульсов , элемент ИЛИ 17, коммутаторы 19, 22. блок 20 вычитаний, запоминающий блок 23. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕ ТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 W 1/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (6 1) 1080105 (21) 4792843/10 (22) 02.01,90 (46) 07.10.90 бюл. N. 37 (71) Научно-исследовательский институт вы-. соких напряжений при Томском полйтехническом институте им. С,М,Кирова (72) Д,В.Шелухин (56) Авторское свидетельство СССР

% 1080105, кл. G 01 W 1/16, 1984.

»5U„„1767460 А2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ

ГРОЗОВОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ (57) Сущность изобретения; устройство содержит антенну 1, блок 2 селекции, одновибратор 3, триггеры 4, 9, счетчики 5, 7, 15, ключ 6, элементы И 8, 10, переключатель 11, формирователь 12 импульсов, сумматор 13, ийдикаторы 14, 18, 21, генератор 16 импульсов, элемент ИЛИ 17, коммутаторы 19, 22. блок 20 вычитаний, запоминающий блок 23.

2 ил.

1767460

15 ния

25

40

50 вого элемента И 8 соединены с выходом генератора 16 импульсов. Первый выход третьего счетчика 15 подключен к первому входу элемента ИЛИ 17, управляющему входу второго индикатора 18, входу сброса втоИзобретение относится к метеорологическим приборам; предназначенным для получения характеристик грозовой деятельности, и является усовершенствованием известного устройства.

В основном изобретении описано устройство для регистраций грбэовой деятельности, Которое содержит последовательно соединенные антенну, блок селекции, одновибратор. К выходу одновибратора подклю- 1 чены уйравляющий вход клФча, один из входов сброса счетчика и первый вход триггера. Выход триггера связан с одним из входов элемента И и с другим входом сброса счетчика, Вход последнего соединен с выходом элемента И, а основной выход подключен к входу цепочки. Эта цепочка состо ит из последовательно соедийенных ключа, сумматора и индикатора. Кройе того ; устройство снабжено генератором импульсов, выход которого подключен к другому входу элемейта И.

Основное изобретение позволяет автоматически определять продолжйтельность грозы. (-(едостатком этого устройства являются узкие информационные возможности, так как оно не может регистрировать время начала и бкончания грозы, ее интенсивность. Целью изобретения является расширение информационных возможностей устройства за счет регистраций времени начала и времени окончания грозы, а также ее интенсивности.

Цель достигается тем, что устройство для регистрации грозовой деятельности до полнительно снабжено элементом NflVl, первым и вторым коммутаторами, запоми нающим блоком, блоком вычитания, вторым и третьим счетчиками, вторым и третьим индикаторами, вторым триггером, формирователем управля1ощих импульсов, переключателем и вторыми элементом И, причем первый вход второго триггера, вход формирователя управляющих импульсов, первый вход переключателя, первый вход второго элемента И соединены с выходом первого триггера, при это 4 ийформационный вход второго счетчика соединен с выходом одновибратора, а его вход сброса, а также первый вход элемента ИЛИ, управляющий вход второго индикатора и второй вход BTopolo триггера связаны с первым выходом третьего счетчика, вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а второй выход-к информационному входу второго коммутатора, входу блока вычитания и второму входу переключателя, выход второго триггера соединен с управляющими входами первого и второго коммутаторов, выходы которых соединены с информационным входом запоминающего блока, управляющий вход которого соединен с выходом второго элемента И, а второй вход последнего подключен к выходу элемента ИЛИ, информационный вход первого коммутатора и информационный вход второго индикатора соединены с выходом второго счетчика, выход формирователя управляющит импульсов соединен с входом сброса сумматора, вторым входом элемента ИЛИ и управляющим входом третьего индикатора, информационный вход которого соединен с выходом переключателя, а третий вход последнего соединен с выходом блока вычитаНа чертеже представлена структурная схема устройства для регистрации грозовой деятельности, на фиг,2 — зпюры работы схемы в некоторых ее точках

Устройство для регистрации троэовой деятельности содер>кит последовательно соединенные антенну 1, блок 2 селекции, одновибратор 3. Блок 2 селекции включает в себя амплитудно-частотный селектор и йредназначен для выделения сигнала молнии из всей совокуйности электромагнитных сигналов естественного и искусственного происхождения. Выход одновибратора 3 связан с первым входом первого триггера 4, одним из входов сброса первого счетчика 5, управляющим входом ключа 6 и информационным входом второго счетчика 7. Выход первого триггера 4 подключен к одному из входов первого элемента И 8, другому входу сброса первого счетчика 5, к первому входу второго триггера 9, первому входу второго элемента И 10, первому входу переключателя 11 и входу формирователя 12 управляющих импульсов. Вход первого счетчика 5 соединен с выходом первого элемента И 8, а дополнительный выход — с вторым входом первого триггера 4. Основной выход первого счетчика 5 подключен к информационному входу ключа 6. Выход последнего связан с входом сумматора 13. Выход сумматора 13 присое динен к входу первого индикатора 14, Вход третьего счетчика 15 и один из входов перрого счетчика 7 и второму входу второго триггера 9. Второй вход второго элемента И

10 связан с выходом элемента ИЛИ 17. Второй выход третьего счетчика 15. являющийся многоканальным выходом, подсоединен к многоканальному второму входу переклю1767460 чателя 11, многоканальному информационному входу второго коммутатора 19 и к многоканальному входу блока 20 вычитания, а многоканальный выход последнего связан с многоканальным третьим входом переклю-. чателя 11. Многоканальный выход переключателя 11 подключен к многоканальному входу третьего индикатора 21, управляющий вход которого, а также второй вход элемента ЙЛИ 17, вход сброса сумматора 13 соединены с выходом формирователя 12 управляющих импульсов. Многоканальный информационныи вход первого коммутатора 22, а также многоканальный информационный вход второго индикатора 22, а также многоканальный ин<рормационный вход второго индикатсра 18 соединены с многоканальным выходом второго счетчика 7.

Многоканальный выход первого коммутатора 22 и многоканальный выход второго коммутатора 19 соединены с многоканальным информационным входом заполняющего блока (36) 23, а управляющие входы указанных коммутаторов подключены к выходу второго триггера 9. ЗБ 23 представляет собой стековую память и выполнен в виде безадресного запоминающего устройства на интегральных схемах, выпускаемых отечественной электронной промышленностью.

Управляющий вход ЗБ 23 соединен с выходом второго элемента И 10.

Устройство работает следующим образом.

Электромагнитный сигнал, генерируемый молнией, воспринимается антенной 1 и поступает в блок 2 селекции. При выдаче сигнала на выход блока 2 селекции происходит запуск одновибратора 3. Длительность импульса, вырабатываемого одновибратором 3; выбрана равной 1 с, что исключает многократную регистрацию отдельной многокомпонентной молнии (эпюра а, фиг.2). По переднему фронту первого импульса, вырабатываемого одновибратором 3, первый триггер 4 устанавливается в единичное состояние (эпюра Ь, фиг.2) и первый элемент

И 8 становится способным пропускать тактовые импульсы генератора 16 импульсов на вход первого счетчика 5 (эпюра с, фиг.2), где происходит их счет. С выхода одновибратора 3 импульсы поступают также на информационный вход второго счетчика 7, где происходит счет молниевых разрядов, При изменении уровня логического "0" на уровень логической "1" на выходе первого триггера 4 формирователь 12 управляющих импульсов вырабатывает импульс разрешения (эпюра в т. f фиг.2) длительностью несколько милисекунд (например, 5 мс), а второй элемент И 10 становится открытым для сигналов, поступающих с выхода элсмента ИЛИ 17. По переднеллу фронту импульса разрешения, совпадающего во

5 времени с передним фронтом первого импульса, генерируемого одновибратором 3, сумматор 13 обнуляется и тем самым подготавливается к приему информации, После

10 прихода электромагнитного сигнала от второй молнии на выходе одновибратора 3 снова появляется импульс длительностью 1 с, который не изменяет положение первого триггера 4, Передним фронтом этого им15 пульса, который воздействует на управляющий вход ключа 6, последний открывается; и информация из первого счетчика 5 передается в сумматор 13. Спадом импульса, вырабатываемого одновибратором 3, пер20 вый счетчик 5 обнуляется. При приходе сигнала каждой последующей молнии описанный цикл повторяется.

Передний фронт йзменения логического уровня с нуля на единицу на выходе пер25 вого триггера 4 переключает второй триггер

9 в единичное состояние (эпюра d, фиг.2). В результате второй коммутатор 19 при высоком уровне на его управляющем входе открывается и пропускает информацию с формационный вход Зб 23. На третий счетчик 15 постоянно поступает меандр тактовых импульсов с выхода генератора 16, что дает возможность третьему счетчику 15

1 работать в режиме электронных часов. При этом на его втором выходе. представляющем К-разрядную шину; формируется в параллельном двоичном коде информация о текущем времени, а с первого выхода следу40

iQT импульсы длительность1о, равной длительности импульса разрешения (например, 5 мс), и периодом следования Т {эгиора е, фиг,2). Разрядность шины второго многоканального выхода третьего счетчика 15, а также разрядность ЗБ 23 найдена как К = L+ 1, где L — число разрядов, необходимое для регистрации времени суток с требуемой дискретностью. Так, йапример, для регистрации времени с точностью до одной минуты

50 необходимо 11 разрядов, Еще один, старший, разряд является контрольным, необходимым для распознавания в записанном слове типа данных, Причем для К должно выполняться условие К > 1, где I — результат

55 округления в сторону увеличения до целого числа логарифма logzN(Tj. В указанном логарифме К вЂ” максимально возможное число регистрируемых вторым счетчиком 7 молниевых разрядов за выбранный период следования импульсов Т, генерируемых третьим счетчиком 15 на его первом выходе. Например, для периода Т, равного одной минуте, 30 второго выхода третьего счетчика 15 на ин1767460 максимальное количество зарегистриро- сывается число грозовых разрядов, произо-, ванных молниевых разрядов и не превыша-:. шедших за йоследний период времени Т(за ет 60, так как длительность ймпулЬсЪ," последнюю минуту). В записанном 12-развырабатываемого одновибратором 3, равна рядном слове старший бит, имеющий значе1 с. Тогда: .— .... - ..; ..:. 5 we логического "0", указывает, что данная

К = 11+ 1 = 12; 1= (1оцг60 = 5,906) = 6, . запись содержит информацию именно .о.

Следовательно, К > I. "::, -:;: —::-": числе разрядов молнии. Задним фронтом.

Импульс разрешения. поступавщий че- импульс с первого выхода третьего счетчика рез элемент ИЛИ 17, открытый второй эле- 15, поступающего на вход сброса второго мент И 10 с выхода формирователя 12 10 счетчика 7, последний обнуляется и начинауправляющих импульсов 12, воздействует ет счет разрядов молнии до прихода следу науправляющийвходЗБ23(эпюра9,фиг 2). ющего импульса на вход сброса. C . В последний записывается информация о приходом импульса в 36 23 снова записыватекущем времени (времени начала грозы) в ется число разрядов молнии за последнюю двоичном 12-разрядном коде. Старший бит 15 минуту (т.е. текущая интенсивность), а втозаписанного слова имеет значение логиче- рой индикатор 18 начинает индицировать ской "1", указывающей на запйсь ймейно это число в течение следующей минуты. времени.: - - Ойисанный цикл повторяется пока открыт

Переключатель11 коммутируетсвой вы- второй элемент И 10. ход с вторым входом при уровне логической 20 В течение грозы в сумматоре 13 проис"1" на первом; являющимся управляющим, ходитнакоплениеинформацииосуммевревходе и с третьим входом при уровне логи- . менных интервалов между всеми молниями;— ческого "0". Поэтомуинформация при вйсо- т.е. определяется продолжительность гро. ком уровне на выходе первого триггера 4 с . зы. Первый индикатор 14 визуально отобрамногоканального второго выхода третьего 25 жаетэтуинформацию. Второйиндикатор18 счетчика 15 поступает через переключатель индицирует, а ЗБ 23 записывает текущую

11 на многоканальный информационный интенСивность грозы. Третий индикатор 21 : вход третьего индикатора 21. Последний об- - "постоянно показывает время начала грозы, новляет показания только при воздействии импульса разрешения на его управляющий 30 После йрихода последней молнии, т.е. вход. Вследствие этого с приходом импуль - по окончании грозы, на вход первого счетСа разрешения с выхода формирователя 12 чика 5 продолжают поступать импульсы из импульсов третий индикатор 21 начинает генератора"16импульсов,Черезопределениндицировать время начала грозы. ное, наперед заданное время, например, чеШестиразрядный двоичный код числа 35 рез 15 мин, происходит переполнение разрядов молнии поступает с выхода второ- первоначального счетчика 5 и на его дополго счетчика 7 на многоканальный (шестираз- нительном выходе появляется сигнал. которядный) информационный вход второго рый возвращает в нулевое состояние индикатора 18 и на многоканальный ийфор- первый трйггер 4. Перепад с уровня логичемационный вход первого коммутатора 22, 40 ской "1" науровеньлогического "0" свыхода

Фронт импульса с первого выхода третьего первого триггера 4 поступает на вход сброса счетчйка 15 воздействует на управляющий первого счетчика.5, на вход формирователя вход второго.индикатора 18 и íà второй, 12 управляющих импульсов и на первый вход второго триггера 9; При этом второй вход второго триггера 9. Первый счетчик 5 индикатор 18 обновляет информацию и на- 45 при этом обнуляется, формирователь 12 упчинает индицйровать число разрядов мол- равляющих импульсов генерирует импульс нии, прошедших за интервал времени от -раЗрешения; а второйтрйггер9переводит- первого разряда до прихода импульса с сявединичноесостояние. Нулевойуровень третьего счетчика 15, Второй триггер 9 rie-, на выходе первого триггера 4 закрывает реводитсявнулевоесостояниейтемсамым 50 проход импульсов через первый элемент И открывает первый коммутатор 22, работаю- 8 и второй элемент И 10, Импульс разрешещий прй нулевом уровне на его управляю- йия, вырабатываемый формирователем 12 щем входе и закрывает второй коммутатор " управляющих импульсов, обнуляет сумма19. Информация о числе разрядов молнии с тор 13, но не проходит на управляющийвход выхода второго счетчика 7 проходит через 55 ЗБ 23, так как второй элемент И 10 оказываоткрытый коммутатор 22 на информацион- ется:закрытым. В результате время окончанйй вход ЗБ23, Наличие MMMynbca науправ- ния грозы не записывается в ЗБ 23, Так как ляющем входе ЗБ 23, поступающего через информация иэ ЗБ23 в конце грозового сеэлемент ИЛИ 17 и открытый второй элемент зона обрабатывается на ЭВМ. ть время

И 10, разрешает запись. В результате запи- Окончания грозы вычисляется почислузапи1767460 сей, за вычетом записи начала грозы, и по . гистрации времени начала и окончания гроизвестному периоду Т. Информация об од- зы, а также ее интенсивности, оно дополниной грозе отделена в поле записей отдругой тельно снабжено элементом ИЛИ, первым и грозы пятнадцатью машинными словами с вторым коммутаторами, запоминающим логическими "0" во всех разрядах в каждом 5 блоком, блоком вычитания, вторым и третьслове..Однако время окончания грозы в опе- .. им счетчиками", вторым и третьим индикаторативном порядке вычисляется в блоке 20 рами, вторым триггером, формирователем вычитания посредством вычитания от теку- уйравляющих импульсов,переключателеми щеговремени, представленного вдвоичном вторым элементом И, причем первый вход коде и поступающего с второго выхода 10 второго триггера, вход формирователя уптретьего счетчика 15, пятнадцати минут, равляющих импульсов, первый вход перетакже представленных в двоичном коде. ключателя, первый вход второго элемента И

При уровне логического "0" результирую- соединены с выходом первого триггера, при . щий код поступает с выхода блока 20 вычи- этом информационный вход второго счетчитания через третий вход. переключателя 11 15 касоединенс выходомодновибратора,аего на информационный вход третьего индика- вход сброса; а также йервый вход элемейта тора 21. При воздействии на управляющий ИЛИ, управляющий вход второго индикато- . вход импульса разрешения третий индика- ра и второй вход второго триггера связаны тор 21 отображает время окончания грозы. С первым выходом третьего счетчика, вход

Первыйиндикатор14ивторойиндикатор18 20 которого подключен к выходу генератора имеют в это время нулевые показания. Вто- импульсов, а второй выход — к"информацирой триггер 9 перебрасывается в нулевое онному входу второго коммутатора. входу состояние по фронту первого импульса с блока вычитания и второму входу переклюпервого выхода третьего счетчика 15, следу- чателя, вйход второго триггера соединен с ющего во времени за импульсом разреше- 25 управляющими входами первого и второго ния. Устройство находится в исходном коммутаторов,выходыкоторыхсоединеныс состоянии и готово для регистрации следу- информационным входом запоминающего ющей грозы. блока, управляющий вход которого соедиТаким образом. еслй основное изобре- нен с выходом второго элемента И, а второй тение позволяет регистрировать только 30 вход последнего подключей к"выходу элепродолжительность грозы. то заявляемое мента ИЛИ, информационный вход первого устройство, наряду с этим, дополнительно коммутатора и информационный вход вторегистрирует время начала и окончания"гро- рого индикатора соединены с:выходом"втозы,ее интенсивность,т.е, информационные рота счетчика, выход формирователя возможности заявляемого устройства рас- 35 управляющих импульсов соединен с входом ширяются, сброса сумматора, вторым входом элемента

Ф о р м у л а и з.о б р е т е и и я ИЛИ и управляющим входом третьего инди-Устроиство для регистрацйи грозовой катора, информационный вход которого со- .. деятельности, по авт.св, N. 1080105. о т л и- единен с выходом переключателя, а третий ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения 40 вход последнего соедийен с выходом блока функциональных возможностей за счет ре- вычитания.

1767460

Фиг.2.

Составитель Д.Шелухин

Техред M.Ìîðråíòàë Корректор М.Ткач

Редактор Т.Иванова

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

Заказ 3547 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного. комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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