Прибор был разработан в эпоху эксплуатации координатных АТС (АТСК) в качестве альтернативы громоздким штатным измерительным средствам (ИНИР, например) для проверки / настройки различных релейных комплектов телефонных станций, контроля (СУВ - сигналы межстанционного управления и взаимодействия).
Актуальность прибора в телефонии на сегодняшний день исчерпана (с приходом цифровой телефонии), но прибор может оказаться полезным и сегодня при проведении любительских измерений, а схемотехника построения отдельных узлов приборов может быть использована для разработки иных устройств. Например, прибор в настоящее время используется для настройки цифровых устройств (логических), устройств автоматики, для проверки различных реле, коммутаторов систем зажигания, для проверки работы различных датчиков. С помощью прибора можно так же производить аудиоконтроль прохождения звукового или цифрового сигнала в схеме проверяемого устройства.
Прибор является двухкомпонентным устройством. Часть прибора представляет собой измеритель длительности одиночных импульсов. Другая часть прибора является датчиком (генератором) импульсов.
Измеритель длительности имеет
- универсальный вход, работающий с импульсами различной полярности относительно общего провода прибора;
- узел выбора одного измеряемого импульса из 10;
- фиксатор-ловушку импульса;
- выбор режима измерения «импульс-пауза»;
- 3-разрядную цифровую индикацию длительности импульса (0мс…999мс с дискретностью 1мс);
- 1-разрядную индикацию счетчика импульсов (0…9);
- звуковую индикацию входного уровня;
- акустический контроль звукового тракта.
Датчик импульсов представляет собой
- узел формирования одиночных и серийных импульсов;
- узел коммутации нагрузки в цепях постоянного тока до 0,5А с напряжением до 100В обеих полярностей;
- звуковую индикацию формируемых импульсов.
Управляющая 18-кнопочная тастатура является общей для обеих частей прибора и управляет
- режимами работы измерителя длительности импульсов;
- формированием дискретных импульсов фиксированной длительности;
- формированием серии импульсов фиксированной длительности.
Первый вариант прибора (принципиальная схема измерителя на рис.1, датчика импульсов – на рис.2) содержит 4-разрядный 7-сегментный ЖК-индикатор и выполнен на микросхемах серий К176/К561 или их аналогов.
Вход измерителя длительности импульсов способен работать с уровнями в диапазоне 0В…60В по модулю (с указанными номиналами для R1, R6, R7). При этом, логический «0» соответствует 0-4В, логическая «1» - 4-66В. Сопротивление входа по постоянному току - не менее 50кОм.
Схема измерителя (рис.1) содержит собственно измеритель длительности одиночного, выбранного из 10, импульса и счетчик (до 10) импульсов.
Входной узел представляет собой компаратор уровня по модулю и выполнен на операционном усилителе U3, диодах VD1-VD4 и резисторах R1, R6, R7. Такое решение позволяет без дополнительных коммутаций производить измерения при различной полярности импульсов. Любой сигнал, имеющий постоянную составляющую любой полярности на входе «IN» с уровнем выше 4В, переведет выход ОУ (U3) в логическую «1». На элементах U7.1, C6 собран узел подавления дребезга, являющийся фильтром для импульсов, длительность которых менее 0,5мс. На элементе U7.2 выполнен коммутатор исходного уровня («0» или «1»), допускающего выбор измерения импульса или паузы. Элемент U7.2 становится инвертором при высоком исходном уровне на выводе 4 и повторителем при низком уровне на этом же входе. Управление U7.2 осуществляется D-триггером U2.1, исходное состояние которого определяется при включении цепью R5, C4 или кнопкой выбора режима РВ (S1). В точке «A» предустановленный уровень запрещает работу «импульсной ловушке», выполненной на элементе 3И-НЕ (U6.1) и D-триггере U2.2 до прихода активного сигнала. На выходе триггера Q (вывод 12) в исходном состоянии находится лог. «1».
Комментарий. "Импульсная ловушка" - повторитель импульса с защелкой, запрещающей действие каждого, следующего за первым, импульса (рис.2). Повторная подготовка «ловушки» производится нажатием кнопки S1.
Запрет в виде логического «0» присутствует так же и на выводе 4 элемента U6.1., который обусловлен состоянием устройства сравнения, обеспечивающего выбор порядкового номера импульса. Импульс, предшествующий выбранному, создаст условие для готовности элементов U6.1 и U2.2 для прохождения следующего импульса на вход узла счета (вывод 6 элемента U16.2). Импульс, возникший в точке «А» будет полностью во времени повторен на выводе 6 U16.2, разрешая прохождение импульсов 1кГц с выхода «СО» декадного счетчика U14 на вход счетчик-дешифратора U19 до момента завершения импульса. По окончании выбранного импульса триггер U2.2 переводится в противоположное состояние, запрещая работу элемента U6.1. Цикл измерения заканчивается. Для готовности прибора к следующему циклу измерений необходимо осуществить сброс нажатием на кнопку «С» (S2). При этом номер выбранного импульса, останется неизменным. Предварительный выбор порядкового номера импульса осуществляется кнопкой «В» (S3). Для отображения выбора необходимо с помощью кнопки «У-Р» («Установка – работа» - S4) выбрать режим установки. При этом отображение «0» будет соответствовать измерению первого пришедшего импульса, «9» - измерению 10-го импульса. Устройство сравнения, обеспечивающее выбор 1-го импульса из 10, собрано на микросхеме U5, U10, U9, U12.1. МС U5 состоит из пары декадных счетчиков, содержимое выходов которых сравнивается логическим компаратором на микросхемах U10 (4 элемента исключающее ИЛИ) и U12.1 (элемент 4И-НЕ). При достижении равных значений на выходах счетчиков U5 на выходе U12.1 появляется высокий логический уровень, разрешающий измерение. Содержимое выходов U19 считывается дешифратором U15 и отображается в 4-м разряде индикатора DS1.
Вторая «импульсная ловушка», выполненная на элементах U6.2, U13.1, U8.4 предназначена для измерения выбранной межимпульсной паузы. Выбор вида измерений «Импульс-Пауза» осуществляется кнопкой «И-П» (S5), где каждое нажатие кнопки переводит триггер U13.2 в одно из противоположных состояний, управляя состоянием ключей U18.1, U18.2, коммутирующих прохождение импульсов с выходов элементов U16.1 или U16.2.
На элементах U8.1, U8.2, Y1, R13 выполнен тактовый генератор (100кГц). На выходе каскада декадных счетчиков U11, U14 (вывод 12) присутствует импульсная последовательность с периодом 1мс - эталонная величина для счета времени, учитываемого каскадом счетчиков-дешифраторов на МС U19-U21 с выводом окончательного результата цикла измерения на три разряда индикатора DS1.
Делитель частоты на счетчике U17 предназначен для формирования тональных сигналов (S1, S2); тактового сигнала T для формирователя (элементы U27) двухполярного постоянного напряжения питания ОУ (U3, U26); импульсной последовательности для питания ЖК-индикатора DS1.
Децимальные точки индикатора задействованы в качестве индикаторов режимов "И-П" (точка активна для И), "У-Р (точка активна для У)" и окончания цикла измерения (точка погашена в режиме готовности к циклу).
Датчик импульсов (схема на рис.3), формирует
- импульсы набора номера - 40-60мс;
- импульс местного занятия или импульс ответа станции – 70-110мс;
- импульс междугороднего занятия – 20-40мс;
- импульс отбоя станции – 250-300мс
Датчик импульсов содержит простейшие одновибраторы на D-триггерах U4.2 («МГ»-междугороднее занятие), U24.1 («ПВ»-местное занятие), U24.2 ("*" - отбой), объединенных элементом 3И-НЕ (U6.3). Таким образом, при инициации каждого из одновибраторов соответствующими кнопками, на выходе U6.3 будет формироваться импульс положительной полярности и соответствующей длительности. Сбор импульсов с выхода элемента U6.3 и выхода U23 в единый канал осуществлен с помощью диода VD5 и транзистора VT1. Инвертор на элементе U7.4 и оптрон VO1 синхронизируют работу ключей на транзисторах VT5 (коммутирует нагрузку с положительным питанием), VT6 (коммутирует нагрузку с отрицательным питанием) - выход "D". Диоды VD6, VD7 - развязывающие.
Стабилизатор U22 предназначен для питания МС U23 (+2В...+6В).
Усилитель (U26, VT3, VT4) предназначен для прослушивания аудиотракта на предмет прохождения сигнала (например), а так же для тональной индикации импульсов датчика (посредством разрешения элементом U18.3) и входных (In) импульсов (разрешение от U18.4).
Для этого варианта прибора печатная плата не разрабатывалась. Компоненты прибора были смонтированы на 3-х перфорированных макетных платах (рис.4) и были размещены "этажеркой" в пластмассовом малогабаритном корпусе (рис.5).
Питание прибора осуществляется от батареи "Крона" (+9В); ток потребляемый прибором в режиме измерения не превышает 20мА.