Устройство для многоканального измерения временных параметров

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в испытательных стендах для контроля охранной сигнализации. Устройство содержит генератор тактовых импульсов, запоминающее устройство, два счетчика, один из которых адресный, два RS-триггер, многоканальный источник временных интервалов, два элемента И, элемент ИЛИ-НЕ, регистрирующее устройство с параллельным вводом-выводом информации и управляющим входом, два элемента НЕ, элемент 2•2И-ИЛИ, элемент 2•2И-ИЛИ-НЕ, дифференциальный компаратор напряжения, датчик физической величины, три резистора, диод, конденсатор, ключи с управляющим входом, пусковую шину, шину управления считыванием, шину опорного напряжения. Генератор тактовых импульсов снабжен управляющим инверсным входом, адресный счетчик - дополнительным выходом. Запоминающее устройство выполнено в виде оперативного запоминающего устройства с управляющим "Запись-считывание", разрешающим инверсным "Выбор микросхемы" и информационными входами-выходами. Устройство характеризуется расширенными функциональными возможностями и обеспечивает отбор записываемой информации. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в испытательных стендах и контроле охранной сигнализации.

Известно устройство для одноканального измерения временного параметра (а. с. СССР 436321 от 31.07.72, МКИ G 04 F 11/08, "Устройство для измерения времени вибрации контактов", автор В.Н. Шапран, опубл. 15.07.74, БИ 26), содержащее электрически связанные генератор эталонной частоты, управляющий триггер и формирователь импульсов, два счетчика импульсов с электронными ключами, подключенными входами к генератору эталонной частоты. Управляющий вход ключа одного счетчика соединен с выходом другого счетчика через управляющий триггер. Управляющий вход ключа другого счетчика и вход сброса его соединены с выходом формирователя импульсов.

Недостатками известного устройства являются а) отсутствие избирательности к воздействию на контактную пару ударов заданного уровня (отбора информации), т.к. не обеспечен отбор уровня для анализа физических воздействий; б) одноканальность, т. к. измеряется только суммарный дребезг и только одной пары контактов для схемы И испытуемого объекта; в) невозможность измерения серии дребезгов при воздействии на испытуемый объект серии ударов, т.к. не обеспечено запоминание информации и ее последующий параллельный вывод; г) ограниченные функциональные возможности, а именно отсутствие способности раздельного измерения при дребезге времени замкнутого, разомкнутого состояния контактов и времени совпадения (перекрытий) импульсов на вводах контактных схем И испытуемых объектов из-за одноканальности и не обеспеченности запоминания информации.

Наиболее близким к изобретению по совокупности существенных признаков является устройство для многоканального измерения временных параметров (а.с. СССР 519680 от 02.07.74, МКИ G 04 F 10/04, "Устройство для многоканального измерения временных интервалов в непериодических последовательностях импульсов", авторы В.Н. Забубенов, Ю.Е. Кутовой, Е.Е. Ярошенко, опубл. 30.06.76, БИ 24), содержащее регистр признаков канала и элемент ИЛИ, входы которых являются входами устройства, а выходы непосредственно и через переключатель соединены с входами запоминающего устройства и регистра адреса, к входу которого через переключатель подключен формирователь адреса, генератор эталонной частоты (генератор тактовых импульсов), соединенный через переключатель с регистром-счетчиком, связанным с запоминающим устройством и элементом ИЛИ, цифровой индикатор. Устройство снабжено последовательно соединенными элементом совпадения, триггером разрешения, сумматором и регистром-накопителем, а также формирователем номера интервала и счетчиком признаков канала, входы которого соединены с выходами регистра адреса и запоминающего устройства, выход счетчика признаков канала и выход формирователя номера интервала подключены к входам элемента совпадения, выход которого соединен с входом регистра-накопителя, управляющий вход триггера разрешения связан с выходом запоминающего устройства, входы сумматора подключены к выходам регистра-счетчика и регистра-накопителя, а цифровой индикатор включен между выходами формирователя номера интервала и регистра накопителя.

Недостатками известного устройства являются ограниченные функциональные возможности и отсутствие отбора записываемой информации, так как: а) отсутствует возможность измерения длительностей импульсов и пауз между импульсами в сериях, а также отсутствует возможности измерения и сопоставления времени перекрытия сигналов на входах схем И, т.к. устройство работоспособно только с короткими, продифференцированными импульсами из реальной серии. Из-за структуры его построения в целом в запоминающее устройство его через измерительный счетчик попадают только временные интервалы между передними фронтами импульсов в серии; б) отсутствует возможность измерения параметров дребезга (времен перекрытия, номеров контактов или входов), соединенных по схеме И пар контактов т. к. многоканальный источник временных интервалов не обеспечивает обслуживание сухих (незапитанных) последовательно соединенных контактных схем И и схем И других типов; в) увеличена разрядность запоминающего устройства, т.к. не обеспечено избирательное повышение частоты тактовых импульсов (обеспечивающее точность при измерении), только при наступлении воздействующих на контакты схемы И ударов или других физических величин заданного, селектируемого уровня; Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание устройства для многоканального измерения временных параметров, обладающего расширенными функциональными возможностями с обеспечением отбора записываемой информации.

Технический результат, заключающийся в расширении функциональных возможностей и обеспечении отбора записываемой информации, достигается тем, что в устройство для многоканального измерения временных параметров, содержащее генератор тактовых импульсов, запоминающее устройство, адресные входы которого соединены с соответствующими выходами первого счетчика, второй счетчик, первый RS-триггер, многоканальный источник временных интервалов, первый элемент И и логический элемент, введены регистрирующее устройство с параллельным вводом-выводом информации и управляющим входом; второй RS-триггер, два элемента НЕ, второй элемент И, элемент 2х2И-ИЛИ, элемент 2х2И-ИЛИ-НЕ, дифференциальный компаратор напряжения, датчик физической величины, три резистора, диод, конденсатор, с первого по (К+1)-ый, ключи с управляющим входом каждый, пусковая шина, шина управления считыванием и шина опорного напряжения, генератор тактовых импульсов снабжен управляющим инверсным входом, первый счетчик снабжен дополнительным выходом, запоминающее устройство выполнено в виде оперативного запоминающего устройства с управляющим "запись-считывание", разрешающим инверсным "выбор микросхемы" и информационными входами-выходами, а логический элемент выполнен в виде элемента ИЛИ-НЕ, при этом дополнительный выход первого счетчика подключен к R-входу первого RS-триггера, S-вход которого соединен с пусковой шиной, инверсный выход соединен с управляющим "запись-считывание" запоминающего устройства, а прямой выход - с первым входом элемента 2х2И-ИЛИ-НЕ, датчик физической величины соединен с неинвертирующим входом дифференционального компаратора напряжения и через первый резистор - с общей шиной, инвертирующий вход через последовательно соединенные второй и третий резисторы подключен к шине опорного напряжения, подключенной через последовательно соединенные катод-анод диода и конденсатор к выходу первого элемента НЕ, вход которого соединен с выходом дифференциального компаратора напряжения, входом (К+1)-го ключа и первым входов элемента 2x2И-ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов и счетным входом второго счетчика, выход одного из разрядов которого соединен с третьим входом элемента 2х2И-ИЛИ, четвертый вход которого соединен с выходом первого элемента НЕ, а выход - с вторым входом элемента 2х2И-ИЛИ-НЕ, первый вход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ-НЕ, вход которого соединен с управляющим инверсным входом генератора тактовых импульсов и R входами первого и второго счетчиков, а второй вход - с третьим входом элемента 2х2И-ИЛИ-НЕ, четвертый вход которого соединен с выходом другого разряда второго счетчика, а выход соединен с входом второго элемента НЕ и разрешающим инверсным "выбор микросхемы" запоминающего устройства, выход второго элемента НЕ соединен с счетным входом первого счетчика и первым входом первого элемента И, выход которого соединен с управляющим входом регистрирующего устройства с параллельным вводом-выводом информации, второй вход первого элемента И соединен с третьим входом элемента 2х2И-ИЛИ-НЕ и прямым выходом второго RS-триггера, S-вход которого соединен с выходом второго элемента И, первый вход которого соединен с инверсным выходом первого RS-триггера, второй вход - с шиной управления считыванием, R-вход второго RS-триггера соединен с R-входом первого RS-триггера, информационные входы, с первого по (K+1)-ый, регистрирующего устройства с параллельным вводом-выводом информации соединены с соответствующими информационными входами-выходами запоминающего устройства и с соответствующими выходами ключей, управляющие входы которых соединены с прямым выходом первого RS-триггера, а входы ключей, с первого по К-ый, - с соответствующими выходами многоканального источника временных интервалов, где К - целое число.

Кроме того, многоканальный источник временных интервалов содержит К дифференциальных компараторов напряжения, контактные пары, с первый по (К-1)-ую, испытуемого объекта, образующие схему И, группу первых и группу вторых резисторов, первую шину опорного напряжения, вторую шину опорного напряжения, причем каждый элемент контактной пары через соответствующий первый резистор соединен с общей шиной и непосредственно с первым входом соответствующего дифференциального компаратора напряжения, вторые входы нечетных и четных дифференциональных компараторов напряжения соединены соответственно с первой и второй шинами опорного напряжения первые входы четных дифференциональных компараторов напряжения через соответствующий второй резистор соединены с шиной питания компараторов, а выходы компараторов, с первого по К-ый, являются выходами многоканального источника временных интервалов.

Кроме того, датчик физической величины является датчиком удара и выполнен на акселерометре.

Указанная совокупность признаков позволяет расширить нижеперечисленные функциональный возможности и обеспечить отбор (избирательность) записываемой информации за счет следующих нижеперечисленных факторов: 1) обеспечена возможность измерения длительностей импульсов и пауз между импульсами в сериях для любых многоканальных источников временных интервалов, а также обеспечена возможность измерения и анализа времени перекрытия сигналов на входах схем И контактных или электронных для введенного источника временных интервалов, т.к. структура построения устройства в целом обеспечивает перенос тактовыми импульсами в адреса запоминающего устройства без измерительного счетчика полного списка временных параметров и последующего параллельного вывода их через регистрирующее устройство с параллельным вводом-выводом информации;
2) обеспечена возможность измерения параметров дребезга (времен перекрытия, номеров контактных пар) контактных схем И, т.к. введенный многоканальный источник временных интервалов обеспечивает квазисухие (незапитанные) контакты схем И минимально допустимым (но распознаваемым это чувствительными компараторами) напряжением, и распознавание номеров сработавших контактных пар;
3) обеспечен отбор (избирательность) информации, обеспечено экономное расходование адресов запоминающего устройства, т.к. введено избирательное повышение частоты тактовых импульсов (для точного измерения) только при наступлении воздействующих на контактные пары схемы И ударов или других физических воздействий заданного, селектируемого уровня. Это позволяет достоверно записать как протяженный отрезок времени до наступления избираемого события (удара) от момента "ПУСК", самые короткие временные параметры в событии (дребезге контактных пар схемы И под воздействием заданных ударов), здесь частота тактовых импульсов максимальна, и паузы между событиями (с низкой тактовой частотой). Важно, что исключен пропуск избираемого компаратором от датчика физической величины события (удара) и сопровождающего его дребезга за счет низкой частоты смены адреса запоминающего устройства и отсутствия его переполнения до возникновения события (например, удара);
4) обеспечено запоминание числа событий, например заданных ударов, фиксацией в (К+1)-ом разряде запоминающего устройства соответствующего числа логических единиц от компаратора, подключенного к выходу датчика физического параметра.

На фиг. 1 приведена функциональная схема заявленного устройства для многоканального измерения временных параметров, на фиг.2 - временные диаграммы его работы, на фиг.3 - датчик 17 в виде элемента диодное ИЛИ.

Устройство для многоканального измерения временных интервалов содержит (фиг. 1) генератор 1 тактовых импульсов, запоминающее устройство 2, адресные входы, с А₀ по А_n-1 которого соединены с соответствующими, с Q₀ no Q_n-1, выходами первого счетчика 3, второй счетчик 4, первый RS-триггер 5, многоканальный источник временных интервалов, первый элемент И 7, логический элемент ИЛИ-НЕ 8, регистрирующее устройство 9 с параллельным вводом-выводом информации и управляющим входом, второй RS-триггер 10, два элемента НЕ 11 и 12, втоpoй элемент И 13, элемент 2х2И-ИЛИ 14, элемент 2х2И-ИЛИ-НЕ-15, дифференциальный компаратор 16 напряжения, датчик 17 физической величины, первый 18, второй 19, третий 20 резисторы, диод 21, конденсатор 22, с первого по (К+1)-ый ключи 23 с управляющим входом каждый, пусковая шина 24, шина 25 управления считыванием, шина 26 опорного напряжения, генератор 1 тактовых импульсов снабжен управляющим входом, т.е. играет роль автогенератора с внешним запуском, счетчик 3 снабжен дополнительным выходом _n, запоминающее устройство 2 выполнено на оперативном запоминающем устройстве с управляющим "запись-считывание", разрешающим обращение инверсным CS-входом "выбор микросхемы" и информационными входами-выходами, Q_n-вход счетчика 3 подключен к R-входу RS-триггера 5, S-вход которого соединен с пусковой шиной 24, инверсный соединен с управляющим "запись-считывание" запоминающего устройства 2, а прямой Q-выход - с первым входом элемента 2х2И-ИЛИ-НЕ 15, датчик 17 физической величины является датчиком удара и выполнен на акселерометре, он соединен с неинвертирующим входом дифференциального компаратора 16 напряжения и через резистор 18 - с общей шиной, инвертирующий вход через последовательно соединенные резисторы 9, 20 подключен к шине 26 постоянного опорного напряжения, подключенной через последовательно соединенные катод-анод диода 21 и конденсатор 22 к выходу элемента НЕ 11, вход которого соединен с выходом дифференциального компаратора 16 напряжения, входом (К+1)-го ключа 23 и первым входом элемента 2х2И-ИЛИ 14, второй вход которого соединен с выходом генератора 1 тактовой частоты и счетным входом счетчика 4, Q₁-выход разряда которого соединен с третьим входом элемента 2х2И-ИЛИ 14, четвертый вход которого соединен с выходом элемента НЕ 11, а выход - с вторым входом элемента 2х2И-ИЛИ-НЕ 15, первый вход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ-НЕ 8, выход которого соединен с управляющим инверсным входом генератора 1 тактовых импульсов и R-входами счетчиков 3 и 4, а второй вход - с третьим входом элемента 2х2И-ИЛИ-НЕ 15, четвертый вход которого соединен с Q₂-выходом разряда счетчика 4, а выход соединен со входом элемента НЕ12 и разрешающим обращение инверсным "выбор микросхемы" запоминающего устройства, выход элемента НЕ 12 соединен с счетным входом счетчика 3 и первым входом элемента И 7, выход которого соединен с управляющим V-входом регистрирующего устройства 9, элемент И 7 соединен с третьим входом элемента 2х2И-ИЛИ-НЕ 15 и прямым Q-выходом триггера 10, S-вход которого соединен с выходом элемента И 13, первый вход которого соединен с инверсным выходом RS-триггера 5, второй вход - с шиной 25 импульса на считывание, R-вход триггера 10 соединен с R-входом триггера 5, информационные входы, с 1-го по (К+1)-ый, регистрирующего устройства 9 соединены с соответствующими информационными входами-выходами запоминающего устройства 2 и с соответствующими выходами ключей 23, управляющие V-входы которых соединены с прямым Q-выходом RS-триггера, и входы ключей 23, с первого по К-ый - с соответствующими выходами многоканального источника 6 временных интервалов, где К - целое число (в данном случае, фиг.1, равное четырем).

Многоканальный источник 6 временных интервалов содержит К=4 дифференциальных компараторов 27, 28, 29, 30 напряжения, контактные пары 31, 32, 33, с первой по (К-1)-ую, испытуемого объекта, образующие схему И, группу первых и группу вторых резисторов 36 и 37 соответственно, шину 34 опорного напряжения, шину 35 опорного напряжения. Каждый элемент контактной пары 31, 32, 33 через соответствующий первый резистор 36 соединены с общей шиной и непосредственно с первым входом соответствующего дифференциального компаратора 27, 28, 29, 30 напряжения, вторые входы нечетных 27, 29 и четных 28, 30 дифференциальных компараторов 27, 28, 29, 30 напряжения соединены соответственно с шинами 34 и 35 опорного напряжения. Первые входы четных дифференциальных компараторов 28, 30 напряжения через соответствующий второй резистор 37 соединены с шиной 38 питания компараторов 27, 28, 29, 30, выходы, с первого по К-ый, компараторов 27, 28, 29, 30 напряжения являются выходами, с первого по К-ый, многоканального источника временных интервалов.

Так как датчик 17 выполнен на акселерометре (для удара), то контактные пары 31, 32, 33 как в исходном состоянии, так и после очередного дребезга после удара могут быть как нормально разомкнуты, так и нормально замкнуты. В простейшем случае датчик 17 может быть "датчиком дребезга" контактных пар 31, 32, 33 и может быть выполнен на элементе 17 диодное ИЛИ (фиг.3), выход которого является выходом датчика, а входы соединены с соответствующими выходами нечетных дифференциальных компараторов 27, 29 напряжения многоканального источника 6 временных интервалов, контактные пары которого как в исходном состоянии, так и после окончания очередного дребезга после удара должны быть нормально разомкнуты, как связанные электрически с компаратором 16.

Схема И в источнике 6 временных интервалов может быть выполнена не на контактах, а на КМДП, ТТЛ и других элементах интегральных микросхем.

Датчик 17, в общем случае, имеет выход по напряжению и является датчиком импульсного физического параметра любой природы (удара, импульсного давления, импульсного рентгеновского излучения, импульса вибрации, импульса недопустимого скачка напряжения в цепи питания обмоток реле контактных пар 31, 32, 33 схемы И и т.д.).

Для эффективной работы многоканального источника 6 временных интервалов с сухими контактными парами 31, 32, 33 схемы И необходимо выполнять соотношения /1, 2/
U_раб>E>U_оп2>U_оп1 - /1/
где U_раб - рабочее напряжение контактной пары 31, 32, 33 с запитанными (не сухими) контактами (равно 30 В);
Е - напряжение шины 38 питания компараторов 27, 28, 29, 30 многоканального источника 6 временных интервалов (равно 5В);
U_оп1 - напряжение первой шины 34 опорного напряжения нечетных компараторов 27, 29 источника 6 временных интервалов (равно 0,1 В);
U_оп2 - напряжение второй шины 35 опорного напряжения четных компараторов 28, 30 источника 6 временных интервалов (равно 0,3 В);
R2>R1 /2/
где R1 - сопротивление резисторов 36 первой группы (равно 0,1 МОм);
R2 - сопротовление резисторов 37 второй группы (равно 1,0 МОм);
Устройство для многоканального измерения временных интервалов (фиг.1) paботает следующим образом.

В исходном состоянии до момента t₁ (см. U₁₇ на фиг.2) триггеры 5, 10 обнулены, на их Q-выходах логический нуль. На шинах 24, 25 также логический нуль. Нуль на выходе элемента И7. Через логический элемент ИЛИ-НЕ 8 логической единицей обнулены по R-входам Q-выходы счетчиков 3,4 и запрещена той же логической единицей по управляющему инверсному входу работа генератора 1 тактовых импульсов. На выходе датчика 17 удара, в данном случае это акселерометр (см. U₁₇ на фиг.2) нулевой, и затем малый сигнал вплоть до момента ≈t₂, на инвертирующем входе компаратора 16 заданное шиной 26 опорное напряжение U₂₆ (см. фиг.2). На выходе компаратора 16 - нулевой уровень, последний закрыл присоединенный к нему один ключ 23, его номер К+1=5, на выходе элемента НЕ 11 - логическая единица для входа элемента 14. Компаратор 16 с нормированным опорным напряжением U₂₆, порогом срабытывания и принадлежащими ему диодно-резистивно-конденсаторными цепями в цепи положительной обратной связи служит для формирования импульса U₁₆ (см. фиг.2, моменты t₂-t₁₁), стабильного по длительности и превышающего длительность удара см. t₂-t₈ на диаграмме U₁₇ по фиг.2. За счет положительной обратной связи через конденсатор 22 и опорного напряжения U₂₆ (см. U₂₂, U₂₆ - диаграммы на фиг.2) импульс U₁₆ компаратора 16 не имеет разрывов на участке t₂-t₁₁ при любой сложной форме сигнала с датчика 17 (см. U₁₇).

Рассмотрим процесс записи информации в запоминающее устройство 2. В момент t₁ (фиг.2) по пусковой шине 24 (см. U₂₄ на фиг.2) проходит короткий импульс "Пуск", значит RS-триггер 5 устанавливается в логическую единицу по прямому Q-выходу (U₅ на фиг.2), открывая через ключи 23 проход информации на запись, на входы D10 запоминающего устройства 2. Регистрирующее устройство 9 закрыто нулем по управляющему V-входу с элемента И 7. При этом нуль по инверсному триггера 5 запрещает прохождение импульса управления считыванием с шины 25 через элемент И13 и разрешает по инверсному запись в память запоминающего устройства 2. Логическая единица с Q-выхода триггера 5 через элементы ИЛИ-НЕ 8 превращается в логический нуль, т.е. разрешает работу счетчиков 3, 4 и генератора 1, который формирует свой первый полный период тактовых импульсов (U₁ на фиг.2), а на выходах Q₁, Q₂ счетчика 4 идут другие тактовые импульсы (Q₁, Q₂ на фиг.2). Импульсы (Q₁ фиг.2) с выхода Q₁ пониженной по сравнению с генератором 1 частоты через элементы 2х2И-ИЛИ, 2х2И-ИЛИ-НЕ 14, 15 (см. U₁₄, U₁₅ соответственно на фиг.2) поступают на вход "выбор микросхемы" запоминающего устройства 2, разрешая ввод информации с источника 6 через ключи 23 в запоминающее устройство 2, а затем с задержкой τ элемента 12 НЕ (см. U₁₂ на фиг.2) переключается адресный счетчик 3, наращивая адрес запоминающего устройства 2. Счетчики 3, 4 переключаются спадом импульса, что отмечено на них знаком (см. фиг.1). Запись временных интервалов с источника 6 в медленном темпе с периодом импульсов Q₁(t) идет вплоть до момента ≈t₂ наступления удара (см. U₁₇ и U₂₆ на фиг.2). На выходе компаратора 16 (см. U₁₆ на фиг.2) и элемента НЕ 11 формируется импульс (t₂-t₁₁), запирая нулем элемент 2х2И-ИЛИ 14 по четвертому входу и отпирая единицей элемент 14 по первому входу, отпирая единицей один ключ 23 с номером К+1, помечающий единицей в запоминающем устройстве 2 по (K+1)-му входу время с момента ≈t₂ наступления удара. При этом импульсы U₁ повышенной частоты с генератора 1 тактовых импульсов с заданной скважинностью для удлинения импульса -"выбор микросхем" через элемент 2х2И-ИЛИ 14 (нижний элемент И его, см. U₁₄ с момента t₂ по фиг.2), элемент 2х2И-ИЛИ-НЕ 15 (верхний элемент И его, см. U₁₅ с момента t₂ по фиг.2) поступают на запоминающего устройства 2, разрешая в высоком темпе ввод информации с источника 6 и комператора 16 через ключи 23 в память запоминающего устройства 2, в высоком темпе наращивания адресов его. Запись в быстром темпе с периодом ₁ информации о дребезге контактных пар 31, 32, 33 с выходов компараторов 27, 28, 29 источника 6 временных интервалов (см. U₂₇, U₂₈, U₂₈, U₂₉ соответственно на фиг.2) идет до момента полного окончания удара и дребезга (см. t₁₀, t₁₁ на диаграммах фиг.2) и связанного с ним импульса U₁₆ компаратора 16. После этого на входе ключа 23 под номером К+1, нижнем элементе И элемента 2х2И-ИЛИ 14, устанавливается логический нуль, на верхнем элементе И элемента 2х2И-ИЛИ 14 - логическая единица и наступает протяженная пауза t₁₁-t₁₂ между ударами, она с грубой дискретностью Q₁ (см. U₁₂, U₁₄, U₁₅ - моменты t₁₁-t₁₂ на фиг.2) заносится по адресам запоминающего устройства 2, отмечая время до наступления очередного удара, но экономя последующие адреса памяти для точного измерения последующих ударов (см. U₁₇, t₁₂ на фиг.2). И этот удар в виде реакции (моменты t₁₂, U₂₇, U₂₈, U₂₉ фиг.2) контактных пар с малой точной дискретностью U₁(t) (см. U₁₂, U₁₄, U₁₅ с момента t₁₂ по фиг.2) запишется в память запоминающего устройства 2. После заполнения, переполнения адресного счетчика 3 единичным импульсом с входа Q_n его устанавливаются в нулевое состояние RS-триггер 5, запирая элементы 2х2И-ИЛИ-НЕ 15, подтверждается нулевое состояние Q-вывода триггера 10, затем устанавливаются в нулевое состояние по Q-выводам счетчики 4, а затем 3, аналоговые ключи 23 разрывают доступ информации с источника 6 на входы DIO запоминающего устройства 2. Все приходит в исходное состояние, но память запоминающего устройства 2 заполнена временными параметрами дребезга в виде логических нулей и единиц по соответствующим адресам его. Рассмотрим процесс считывания информации с DIO-выходов запоминающего устройства 2. Единица с триггера 5 разрешает прохождение одного импульса с шины 25 управления считыванием через элемент И 13 на RS-триггер 10. По этому импульсу он устанавливается в единицу по Q-выходу, отпирая по третьему входу нижнее плечо элемента 2х2И-ИЛИ-НЕ 15. Логический нуль с прямого выхода RS-триггера 5 поступает на первый вход элемента 2И элемента 15 и запрещает прохождение любых импульсов через верхнее его плечо. Импульсы считывания Q₂(t) с выхода Q₂ счетчика 4 пониженной для регистратора 9 по сравнению с импульсами записи (Q₁(t) на фиг. 2) частоты через элемент 2 И (нижнее плечо элемента 15), открытый единицей по третьему входу триггером 10, поступают на вход - "выбор микросхемы", разрешая параллельный вывод информации с первого адреса памяти запоминающего устройства 2 и одновременный ввод ее по разрешающему положительному импульсу на V-входе (с выхода элемента И 7) в регистрирующее устройство 9 с параллельным вводом-выводом. Вывод информации из памяти запоминающего устройства 2 по импульсному сигналу "выбор микросхемы" разрешен, так как на входе логическая единица с RS-триггера 5, что соответствует режиму считывания. Параллельный вывод информации поочередно со всех последующих адресов запоминающего устройства 2 и параллельный ввод-вывод ее через регистрирующее устройство 9 позволяет анализировать не только временные интервалы между фронтами, но длительности импульсов и временное совпадение (перекрытие) импульсов (см. области t₂-t₃, t₇-t₉ на диаграммах U₂₇, U₂₉ по фиг. 2), что особенно важно для анализа сработавших элементов схемы И, по которой и включены контактные пары 31, 32, 33 источника 6 временных интервалов.

С датчиком 17 удара (или иного физического воздействия) заявляемое устройство позволяет анализировать временные параметры в дребезге контактов как нормально разомкнутых, так и нормально замкнутых и включенных как параллельно, так и последовательно, как для схем ИЛИ, так и схем И в источнике 6 временных интервалов.

Для более простого "датчика 17 дребезга" на элементе диодное ИЛИ (фиг.3) обеспечена возможность измерения параметров дребезга контактный пар, но лишь нормально разомкнутых в исходном и после прохождения удара состоянии. Входы элемента 17 диодное ИЛИ подключены к соответствующим нечетным выходам (компараторы 27, 29) источника 6 временных интервалов, где при появлении дребезга (см. U₂₇, U₂₉ на фиг.2, возникают положительные импульсы в моменты t₂-t₁₀, на четных же выходах (компараторы 28, 30) источника 6 в эти моменты - логические нули, (см. U₂₈ на фиг.2). Началом первого положительного импульса дребезга через элемент 17 диодное ИЛИ запускается компаратор 10 и блокируется своими цепями на нормированное ₂-t₁₁ время, большее t₂-t₁₀ времени дребезга по всем каналам (см. импульс U₁₆, больший чем t₂-t₁₀ на фиг. 2). В остальном процессы идентичны вышеописанным. Этот вариант предпочтителен при записи "чистого" дребезга, экономятся адреса, т.к. удары, не вызывающие дребезг, пропускаются, вычеркиваются из памяти запоминающего устройства 2, но должна быть гарантия от случая постоянного замыкания, сваривания любой из контактных пар 31, 32, 33, тогда постоянной высокой частотой U₁(t), адресный счетчик 3 и запоминающее устройство 2 переполняется за паузу между ударами и важная информация последующих ударов (в виде реакции контактных пар) будет утеряна.

Часто такой гарантии при испытаниях не дают, поэтому надежнее использовать вариант с датчиком удара или другими датчиками импульсных физических параметров.

Исполнение источника 6 временных интервалов позволяет измерять временные параметры дребезга "сухих" контактов, различая, какие именно из них в схеме И сработали за счет
а) увеличенного на единицу числа компараторов 27, 28, 29 30 по сравнению с числом контактных пар 31, 32, 33;
б) различающиеся в раза уровней на шипах 35, 34 опорных напряжений и их малой величиной;
в) исходного, до замыкания контактных пар напряжения в точках объединения резисторов 36, 37, которое в ≈4,5 раза больше меньшего из опорных напряжений на шине 34;
г) отношения сопротивления резистора 37 к сопротивлению резистора 36, равного 10, их сопротивления тысячи и сотни кОм и не нагружают сухие контактные пары током;
д) напряжения U₃₈ питания компараторов 27, 28, 29, 30 в 50 раз большего напряжения на шине 34 опорного напряжения и существенно меньшего рабочего напряжения (30В), коммутируемого не сухими контактными парами схемы И.

На контактах 31, 32, 33 при замыкании произвольного числа их и в любых сочетаниях напряжение находится между уровнями ₃₅ и U₃₄, что приводит к появлению только логических единиц на выходах нечетных 27, 29 и только логических нулей на выходах четких 28, 30 компараторов 27, 28, 29, 30 соответственно. Малая величина опорных напряжений U₃₅, U₃₄ и микротоки допустимы (разрешены) при проверке временных параметров в дребезге многоканальных незапитанных (сухих) схем И охранной сигнализации и других объектов на ударные и другие воздействия. Время перекрытия контактных пар нормировано и определяет возможность срабатывания замков oxpaнной сигнализации и других объектов при физическом воздействии.

Заявляемое изобретение позволяет расширить функциональные возможности и обеспечить отбор записываемой информации за счет следующих факторов:
1) обеспечена возможность измерения как длительностей, так и пауз между импульсами в сериях для любых многоканальных источников временных интервалов, а также обеспечена возможность измерения и анализа времени перекрытия импульсов на входах контактных или электронных схем И для введенного источника временных интервалов, т. к. структура построения устройств в целом обеспечивает параллельный перенос (запись) тактовыми импульсами в многоразрядное запоминающее устройство с его информационных входов (без измерительных счетчиков) полного списка временных параметров и последующего параллельного считывания (вывода) их через регистрирующее устройство с параллельным вводом-выводом информации;
2) обеспечена возможность измерения таких параметров дребезга, как время перекрытия, номера сработавших контактных пар схемы И, т.к. введенный многоканальный источник временных интервалов обеспечивает квазисухие (незапитанные) контактные пары схемы И минимально допустимым (по распознаваемым его чувствительными компараторами) напряжением, и распознавание номера сработавшей контактной пары за счет увеличенного на единицу числа его компараторов;
3) обеспечен отбор (избирательность) информации, а значит и экономное расходование конечного числа адресов запоминающего устройства, т.к. введено избирательное повышение частоты тактовых импульсов (частоты смены адреса) для точного измерения дребезга только при воздействии ударов или других физических параметров заданного, селектируемого компаратором 16, уровня. Это позволяет достоверно записать как протяженный отрезок времени до наступления избирательного события (удара) от момента "ПУСК", сами короткие временные параметры в событии (дребезге контактов схем И под воздействием заданных ударов, здесь частота тактовых импульсов максимальна и определяется генератором 1), и паузы между событиями (с низкой тактовой частотой, определяемой счетчиком 4). Важно, что исключен пропуск избираемого компаратора 16 от датчика 17 события (удара) и сопровождающего его дребезга за счет низкой частоты схемы адреса запоминающего устройства и отсутствия его переполнения до возникновения события (например удара);
4) обеспечено запоминание числа событий, например заданных ударов, фиксацией в (К+1)-ом разряде запоминающего устройства соответствующего числа логических единиц по числу импульсов компаратора 16 от датчика 17.

В устройстве применены серийные, микромощные микросхемы cepии 564, 537РУ8,1401СА1, диодное ИЛИ - на микросхеме 2ДС627А, датчик физической величины - пьезоакселерометр или тензоакселерометр, резисторы С2-29В, конденсатор К10-50В, регистратор 9 с параллельным вводом-выводом типа ПЦПУ6-01 с дополнительным усилителем логических сигналов. В качестве ключей могут быть использованы микросхемы 564KT3 или 564ЛН1 с третьим состоянием. Генератор тактовой частоты выполнен на мультивибраторе с внешним запуском (см. "Цифровые устройства на комплементарных МДП интегральных микросхемах", А.Л. Ланцов, Л.Н. Зворыкин, И.Ф. Осипов, М. Радио и связь, 1983г., страницы 252, 253, рисунки 9.10, 9.11).

Разработан и испытан лабораторный макет, исследования которого доказали работоспособность и достижение заявленных характеристик. Обеспечена избирательная, надежная, достоверная работа устройства в целом при расширенных функциональных возможностях. Обеспечено измерение времени до наступления отобранных ударов заданного уровня. Вне зависимости от большой протяженности этого времени не переполняются адреса запоминающего устройства. Измерены все временные параметры в дребезге контактных пар схемы И при их малой протяженности при заданных, избираемых ударах. Измерены протяженные временные интервалы между ударами. При этом обеспечена работа с практически сухими контактами источника временных интервалов, уверенное распознавание номеров, сработавших при физическом воздействии контактных пар схемы И, частота U₁(t) равна 256 кГц, чaстота Q₁(t) равна 125 Гц, частота Q₂(t) равна 15 Гц.

Формула изобретения

1. Устройство для многоканального измерения временных параметров, содержащее генератор тактовых импульсов, запоминающее устройство, адресный входы которого соединены с соответствующими выходами первого счетчика, второй счетчик, первый RS-триггер, многоканальный источник временных интервалов, первый элемент И и логический элемент, отличающееся тем, что в него введены регистрирующее устройство с параллельным вводом-выводом информации и управляющим входом, второй RS-триггер, два элемента НЕ, второй элемент И, элемент 2х2И-ИЛИ, элемент 2х2И-ИЛИ-НЕ, дифференциальный компаратор напряжения, датчик физической величины, три резистора, диод, конденсатор, с первого по (K+1)-й ключи с управляющим входом каждый, пусковая шина, шина управления считыванием и шина опорного напряжения, генератор тактовых импульсов снабжен управляющим инверсным входом, первый счетчик снабжен дополнительным выходом, запоминающее устройство выполнено на оперативном запоминающем устройстве с управляющим "Запись-считывание", разрешающим инверсным "Выбор микросхемы" и информационными входами-выходами, а логический элемент выполнен в виде элемента ИЛИ-НЕ, при этом дополнительный выход первого счетчика подключен к R-входу первого триггера, S-вход которого соединен с пусковой шиной, инверсный выход соединен с управляющим "Запись-считывание" запоминающего устройства, а прямой выход - с первым входом элемента 2х2И-ИЛИ-НЕ, датчик физической величины соединен с неинвертирующим входом дифференциального компаратора напряжения и через первый резистор - с общей шиной, инвертирующий вход через последовательно соединенные второй и третий резисторы подключен к шине опорного напряжения, подключенной через последовательно соединенные катод-анод диода и конденсатор к выходу первого элемента НЕ, вход которого соединен с выходом дифференциального компаратора напряжения, входом (К+1)-го ключа и первым входом элемента 2х2И-ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов и счетным входом второго счетчика, выход одного из разрядов которого соединен с третьим входом элемента 2х2И-ИЛИ, четвертый вход которого соединен с выходом первого элемента НЕ, а выход - с вторым входом элемента 2х2И-ИЛИ-НЕ, первый вход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с управляющим инверсным входом генератора тактовых импульсов и R-входами первого и второго счетчиков, а второй вход - с третьим входом элемента 2х2И-ИЛИ-НЕ, четвертый вход которого соединен с выходом другого разряда второго счетчика, а выход соединен с входом второго элемента НЕ и разрешающим инверсным "Выбор микросхемы" запоминающего устройства, выход второго элемента НЕ соединен со счетным входом первого счетчика и первым входом первого элемента И, выход которого соединен с управляющим входом регистрирующего устройства с параллельным вводом-выводом информации, второй вход первого элемента И соединен с третьим входом элемента 2х2И-ИЛИ-НЕ и прямым выходом второго RS-триггера, S-вход которого соединен с выходом второго элемента И, первый вход которого соединен с инверсным выходом первого RS-триггера, второй вход - с шиной управления считыванием, R-вход второго RS -триггера соединен с R-входом первого RS-триггера, информационные входы с первого по (К+1)-й регистрирующего устройства с параллельным вводом-выводом информации соединены с cooтветствующими информационными входами-выходами запоминающего устройства и соответствующими выходами ключей, управляющие входы которых соединены с прямым выходом первого RS-триггера, а входы ключей с первого по К-й - с соответствующими выходами многоканального источника временных интервалов, где К - целое число.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что многоканальный источник временных интервалов содержит К дифференциальных компараторов напряжения, контактные пары с первой по (К-1)-ю испытуемого объекта, образующие схему И, группу первых и группу вторых резисторов, первую шину опорного напряжения, вторую шину опорного напряжения, причем каждый элемент контактной пары через соответствующий первый резистор соединен с общей шиной и непосредственно с первым входом соответствующего дифференциального компаратора напряжения, вторые входы нечетных и четных дифференциальных компараторов напряжения соединены соответственно с первой и второй шинами опорного напряжения, первые входы четных дифференциальных компараторов напряжения через соответствующий второй резистор соединены с шиной питания компараторов, выходы компараторов с первого по К-й являются выходами многоканального источника временных интервалов.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что датчик физической величины является датчиком удара и выполнен на акселерометре.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3