ИЗМЕРИТЕЛЬ ИНТЕРВАЛОВ ВРЕМЕНИ

ИЗМЕРИТЕЛЬ ИНТЕРВАЛОВ ВРЕМЕНИ
Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к измерителям интервалов времени, предназначенным для измерения временных параметров быстропротекающих физических процессов и может быть использована в горнодобывающей и других отраслях промышленности.
Следует отметить, что существует множество приборов и устройств, которые в различное время применялись для измерения временных параметров быстропротекающих физических процессов.
Известен адаптивный измеритель временных интервалов (патент РФ № 2043648, МКИ G04F10/04, 1991), содержащий генератор импульсов, блок управления, счетчик импульсов, блок приема информации, входные шины, элемент ИЗ, регистр сдвига, управляемый делитель частоты, установочную шину, источник единичного сигнала и кодовую шину.
Известен быстродействующий нониусный измеритель временных интервалов (патент РФ № 2127445, МКИ G04F 10/04, 1997), содержащий опорный генератор, входное устройство, первый и второй нониусные счетчики, триггер, секционированную линию задержки с п - 1 выходами, блок фиксации и управления.
Известно устройство для многоканального измерения временных параметров (патент РФ № 2180450 МКИ G04F 10/04, 1999), содержащее 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.
К недостаткам описанных выше устройств можно отнести их недостаточную помехозащищенность, ввиду изложенных ниже причин. В соответствии с требованиями техники безопасности, место испытания пиротехнических изделий находится на расстоянии от нескольких метров до десятков метров до места, где
МКИ G04F 10/04
размещается контрольно-измерительная аппаратура. При испытании пиротехнических изделий происходят мощные электроматитные возмущения. Известные приборы измерения интервалов времени не рассчитаны на работу с измерительными цепями такой длины и с воздействием электроматитными возмущениями такой величины. Данные приборы не могут работать с датчиками типа:
-давления с электромагнитным лреобразователем;
-разрывные проволочные;
-ионизационные;
-другие низкоомные формирователи импульса напряжения;
без некоторой их доработки и не контролируют величину сопротивления датчика с измерительными цепями, что является актуальным при такой длине измерительной цепи и возможностью их повреладения «сработавшими изделиями. Все это приводит к нестабильной работе приборов, т.е. к преждевременной остановке или не запуску прибора (так, называемая «незасечка). Учитывая, что испытания некоторых изделий проводятся в единичном варианте, а стоимость повторения испытания других изделий может составлять сотни тысяч рублей, разработка новых устройств, предназначенных для измерения временных интервалов, является актуальной и в настоящее время.
Задача, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение является создание нового устройства, предназначенного для измерения временных интервалов и обеспечивающего повышения надежности измерения временных интервалов работы пиротехнических изделий.
Для решения поставленной задачи в предлагаемом измерителе интервалов времени, содержащем два входных дифференциальных делителя, два магистральных приемника, две оптронные развязки, три автономных источника питания, кварцевый генератор, микроконтроллер, блок индикации, два формирователя импульсов выходных сигналов, выход первого дифференциального делителя электрически связан с входом первого магистрального приемника, выход первого магистрального приемника электрически связаны с входом первой оптронной развязки, выход первой оптронной развязки связан с входом прерывания INTO микроконтроллера и входом формирователя выходного импульса запуска со светодиодом, выход второго дифференциального делителя напряжения электрически связаны с входом второго магистрального приемника, выход второго магистрального приемника электрически связаны с
входом второй оптронной развязки, выход второй оптронной развязки связан с входом прерывания INT1 микроконтроллера и входом формирователя выходного импульса остановки со светодиодом, вход микроконтроллера электрически связан с тумблером задания диапазонов измерения, вход задающей частоты микроконтроллера связан с выходом кварцевого генератора, выход мифоконтроллера электрически связан с входом блока индикации. Кнопка СБРОС электрически связана с входом сброса мифоконтроллера, с входом сброса формирователя выходного импульса запуска со светодиодом
и с входом сброса формирователя выходного импульса остановки со светодиодом. Автономное питание от первого источника подведено к первому дифференциальному делителю, к первому магистральному приемнику, к первой оптронной развязки, автономное питание от второго источника подведено ко второму дифференциальному делителю, ко второму магистральному приемнику, ко второй оптронной развязки, автономное питание от третьего источника подведено к кварцевому генератору; к мифоконтроллеру, к блоку индикации; к формирователю выходного импульса запуска со светодиодом, к формирователю выходного импульса остановки со светодиодом.
Сущность лолезной модели поясняется принципиальной блок-схемой измерителя интервалов времени, которая изображена на Фигуре.
Соединения между элементами, входящими в блокчгхему, описаны ниже.
Вход датчика Вход1, электрически связан с дифференциальным делителем напряжения 1, а вход датчика Вход 2 , электрически связан с дифференциальным делителем напряжения 2. Выход дифференциального делителя напряжения 1 электрически связаны с входом магистрального приемника 3, а выход дифференциального делителя напряжения 2 электрически связаны с входом магистрального приемника 5. Выход магистрального приемника 3 электрически связан с входом оптронной развязки 4, а выход магистрального приемника 5 электрически связан с входом оптронной развязки 8. Выход оптронной развязки 4 электрически связан с входом прерывания INTO микроконтроллера 9 и электрически связан с входом формирователя выходного импульса запуска 13 от датчика подкпюченного к Вход Выход формирователя выходного импульса запуска 13 электрически связан с разъемом ВЫХОД1, и электрически связан с индикацией прохождения импульса запуска (светодиод). К разъему ВЫХОД1 могут быть подключены измерительные приборы (вход запуска): осциллофаф с памятью, частотомер и т.д. Выход
Ш)ЬМ
оптронной развязки 8 электрически связан с входом прерывания INT1 микроконтроллера 9 и электрически связан с входом формирователя выходного импульса остановки 11 от датчика подключенного к Вход2. Выход формирователя выходного импульса остановки 11 электрически связан с разъемом ВЫХОД2, и электрически связан с индикацией прохождения импульса остановки (светодиод). К разъему ВЫХОД2 могут быть подключены измерительные приборы (вход остановка): осциллофаф с памятью, частотомер и т.д. Выход кварцевого генератора 16 электрически связан с входом частоты микроконтроллера 9. Выход микроконтроллера 9 электрически связан с блоком индикации 14. Кнопка СБРОС 12 электрически связана с входом сброса микроконтроллера 9, с входом сброса формирователя выходного импульса
остановки 11, и с входом сброса формирователя выходного импульса запуска 13. Тумблер переключения диапазонов измерения 10 электрически связан с входом микроконтроллера 9. Источник питания 15 электрически связан с кварцевым генератором 16, с микроконтроллером 9, блоком индикации 14, схемами формирования импульсов сигнала запуск 13, остановка 11 и с индикацией прохождения импульсов запуск, остановка (светодиоды). Источник питания 6 электрически связан с дифференциальным делителем напряжения 1, с магистральным приемником 3 и оптронной развязкой 4. Источник питания 7 электрически связан с дифференциальным делителем напряжения 2, с магистральным приемником 5 и оптронной развязкой 8.
Технический результат, достигаемый при использовании заявляемой полезной модели, состоит:
в повышении надежности измерения временных интервалов работы пиротехнических изделий;
в возможности работы со всеми перечисленными датчиками и осуществлении контроля величины сопротивления датчика с измерительными цепями.
Взаимное расположение элементов измерителя временных интервалов и наличие указанных выше связей между элементами влияет на достижение технического результата.
Наличие дифференциальных делителей 1 и 2 на входах позволяет использовать датчики без дополнительной доработки, осуществлять контроль сопротивления подключенных датчиков с измерительными цепями, что позволяет избежать ошибок при измерении интервалов времени с неисправными измерительными линиями и датчиками.
Использование магистральных приемников позволяет повысить помехозащищенность при получении сигнала с длинной измерительной линии.
Наличие оптронной развязки позволяет развязать по земляной шине датчики и блоки обработки входных сигналов между собой, и от блока измерения (мифоконтроллер, кварцевый генератор), индикации и формирователей выходных импульсов со светодиодами. Это повышает помехозащищенность прибора от наводок по земляным шинам.
Наличие трех блоков питания, гальванически не связанных между собой, позволяет ликвидировать гальваническую связь по питанию и повысить помехозащищенность прибора по цепям питания.
Прибор может быть представлен тремя блоками:
1.блок обработки соответствия измерительных линий и датчика требуемому диапазону и выработки сигнала запуска INTO схемы измерения интервала времени;
2.блок обработки соответствия измерительных линий и датчика требуемому диапазону и выработки сигнала остановки INT1 схемы измерения интервала времени;
3.блок измерения, индикации интервала времени и формирователей выходных импульсов со светодиодами.
Следует отметить, что каадый из этих блоков имеет свой источник питания, которые гальванически не связаны между собой, что повышает помехозащищенность по цепям питания.
Принцип работы измерителя интервалов времени состоит в следующем.
Регистратор интервалов времени цифровой является автоматическим электронным измерителем интервалов времени с помехозащищенными входами ВХОД1) и «ВХОД2, рассчитанными на работу с датчиками различных типов при длине измерительных линей до 15 метров. Прибор позволяет измерять интервалы времени в диапазоне от 1мкс до 99,999с.
В качестве датчиков запуска и остановки отсчета интервалов времени могут использоваться датчики с внутренним сопротивлением до 50 Ом, в т.ч.:
-индикаторы импульсов давления с электромагнитным преобразователем (типа акустических ивых. от 1В. до 5В);
-ионизационные (ивых. от 1В. до 5В);
-другие низкоомные формирователи импульса напряжения амплитудой от 1В. до 5В.
Значение интервалов времени выводятся на цифровое пятиразрядное табло. На табло выводятся также символы:
-готовность к работе - все
-нарушение контакта или превышения сопротивления датчика с измерительными цепями выше
500м - все «Ь;
-переполнение счетчика интервала времени - все «LJ.
Светодиоды прохождения импульса запуска (ВЫХОД1) и остановки (ВЫХОД2) загораются при срабатывании датчиков на ВХОДе1 и ВХОДе2. ВЫХОД1 и ВЫХОД2 используется для подключения приборов контроля при метрологической поверке прибора.
Полезная модель иллюстрируется примером конфетного выполнения.
В данном случае работа измерителя интервалов времени описана на примере проведения испытания детонирующего шнура для горнорудной промышленности. На детонирующем шнуре, на определенном расстоянии друг от друга крепятся два разрывных датчик представляющие собой обычно две металлические проволочки.
Датчики подключаются к измерительным линиям, длина которых может составлять несколько метров. Датчик который будет разорван первым при достижении его ударной волны подключается к ВХОДу1, второй датчик к ВХОДу2. В данном примере время срабатывания отрезка детонирующего шнура лежит в диапазоне от 10 до 20 мксек. Тумблер задания диапазонов измерения интервалов времени 10 устанавливается в положение соответствующее требуемому диапазону измерения. В данном примере это мсек./мксек. (1 - 99,999мксек).
После нажатия кнопки СБРОС микроконтроллер 9 осуществляет контроль целостности цепей датчиков:
-если сопротивление измерительных линий и датчиков не превышает 50 Ом на цифровом табло 14 высвечиваются «О, светодиоды прохождения импульса запуска (ВЫХОД1) и остановки (ВЫХОД2) не горят, а на ВЫХОДе1 и ВЫХОДе2 устанавливается напряжение логической «1 (2,4-4,5В), при этом
микроконтроллер считывает положение тумблера 10 и настраивает внутренний счетчик на заданный диапазон интервала времени;
- если сопротивление измерительных линий и датчиков превышает 50 Ом на цифровом табло 14
высвечиваются символы «L, светодиоды прохождения импульса запуска 13 (ВЫХОД1) и остановки 11 (ВЫХОД2) горят, а на ВЫХОДе1 и ВЫХОДе2 устанавливается напряжение логического «О (0-0,4В).
При срабатывании датчика на ВХОДе1 магистральный приемник 3 и оптронная развязка 4 формирует импульс запуска на входе прерывания INTO микроконтроллера 9. Микроконтроллер 9 запускает внутренний счетчик, на который приходят импульсы с кварцевого генератора 16. На цифровом табло 14 в крайнем левом разряде высвечивается «О, что сигнализирует о процессе измерения интервала времени. Светодиод прохождения импульса запуска 13 загорается и на ВЫХОДе формируется перепад напряжения с 2,4В до 0,4В, который может быть использован для запуска прибора контроля.
При срабатывании датчика на ВХОДе2 магистральный приемник 5 и оптронная развязка 8 формирует импульс остановки на входе прерывания INT1 микроконтроллера 9. Мифоконтроллер 9 останавливает внутренний счетчик, считывает с него информацию, обрабатывает и выводит на цифровое табло14. Светодиод прохождения импульса остановки 11 загорается и на ВЫХОДе2 формируется перепад напряжения с 2,4 В до 0,4В, который может быть использован для остановки прибора контроля.
Если датчик, подключенный к ВХОДу 2, не сработает в течение 1 - 99,999мксек. или 1мс. - 99,999с. (определяется положением тумблера) на цифровом табло 14 высвечиваются символы cLJ, что означает переполнения счетчика. Светодиод прохождения импульса остановки 11 не загорается, а на ВЫХОДе2 не формируется перепад напряжения.
Таким образом, как видно из представленного примера, заявляемая полезная модель при ее использовании позволяет достичь указанного ранее технического результата.
В настоящее время по предпагаемому техническому решению изготовлено несколько экземпляров измерителя интервалов времени, которые прошли апробацию на испытательных станциях заводов производящих пиротехнические изделия для горнорудной промышленности. Данные получили высокую оценку их технических характеристик при работе с этим видом продукции.