Устройство для определения величины максимума аналогового сигнала

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ МАКСИМУМА АНАЛОГОВОГО СИГНАЛА , содержащее генератор импульсов, счетчик, инверторы, аналого-цифровой преобразователь; состоящий из первого реверсивного счетчика, выход которого через цифроаналоговый пре- . образователь соединен с входом компаратора , отличающееся тем, что, с целью повышения точности , в него введены автоматический переключатель коэффициента передачи, вспомогательный регистр, два делителя частоты с переменным коэффициентом деления, второй реверсивный счетч ик и блок управления, причем первые выходы первого реверсивного счетчика соединены с. приемными входами вспомогательного регистра, информационные входы первого и второго делителей частоты с переменным коэффициентом деления соединены с вторыми выходами первого реверсивного счетчика и выходами вспомогательного регистра соответственно, выходы первого и второго делителей частоты с переменным коэффициентом деления соединены соответственно со счетными входами вычитания и суммирования второго реверсивного счетчика, выход которого подключен к входу вспомогательного регистра и к счетному входу счетчика, выход которого соединен с S nepBiJM входом блока управления, второй вход которого соединен с выходом (Л генератора импульсов, а первый и второй выходы блока управления соединены соответственно со счетными входами первого и второго делителей часто .ты с переменньлм коэффициентом деления , кроме того, счетный вход второго делителя частоты с переменным коэффициентом деления соединен с тактовым входом первого реверсивного счет ел чика, третий выход которого соединен с первым входом автоматического переключателя коэффициента передачи,I второй вход которого подключен к входной клемме устройства, а выход х соединен с вторым входом компаратора, выход которого соединен с входом суммирования первого реверсивного счетчика, а через инвертор - с входом вычитания.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) З(5И (.) 0 1 )(1 9 / 0 4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ (21 ) 3513092/18-21 (22) 12.11.82 (46) 23.02,84. Бюл. Р 7 (72) Г.С. Ордуян, A.М. Аракелян и В.И. Сааков (71) Армянское специализированное отделение ордена Октябрьской Революции

Всесоюзного государственного проектно-изыскательского и научно-исследовательского института энергетических систем и электрических сетей

"Энергосетьпроект" (53} 621.317.7(088.8) (56) 1. Нетребенко К.A. Компенсационные схемы амплитудных вольтметров и указателей экстремумов. М., "Энергия", 1967, с.25.

2. Авторское свидетельство СССР

М 842600, кл. С) 01 к 19/04, 1979. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ВЕЛИЧИНЫ МАКСИМУМА АНАЛОГОВОГО СИГНАЛА, содержащее генератор импульсов, счетчик, инверторы, аналого-цифровой преобразователь; состояк(ий иэ первого реверсивного счетчика, выход которого через цифроаналоговый пре- . образователь соединен с входом компаратора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены автоматический переключатель коэффициента передачи, вспомогательный регистр, два делителя частоты с переменным коэффициентом деления, второй реверсивный счетчик и блок управления, причем первые выходы первого реверсивного счетчика соединены с приемными входами вспомогательного регистра, информационные входы первого и второго делителей частоты с переменным коэффициентом деления соединены с вторыми выходами первого реверсивного счетчика и выходами вспомогательного регистра соответственно, выходы первого и второго делителей частоты с переменным коэффициентом деления соединены соответственно со счетными входами вычитания и суммирования второго реверсивного счетчика, выход которого подключен к входу вспомогательного регистра и к счетному входу счетчика, выход которого соединен с первым входом блока управления, вто- Ж рой вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а первый и вто- Ц ф рой выходы блока управления соедине- ю ны соответственно со счетными входа- %» ми первого и второго делителей частоты с переменным коэффициентом деления, кроме того, счетный вход второго делителя частоты с переменным ко-. эффициентом деЛения соединен с тактовым входом первого реверсивного счетчика, третий выход которого соединен с первым входом автоматического пере. ключателя коэффициента передачи,. .второй вход которого подключен к входной клемме устройства, а выход соединен с вторым входом компаратора, выход которого соединен с входом суммирования первого реверсивного счетчика, а через инвертор — с входом вычитания.

1075179

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения максимального значения изменяющегося во времени сигнала и выдачи результатов измерения в численном (цифровом) виде, Известно устройство, содержащееся аналого-цифровой преобразователь, блок сравнения и вспомогательный регистр, осуществляющее сравнение поступающего на вход значения с хранящимся в регистре кодом $1(., Недостатком данного устройства является отсутствие возможности адаптации устройства к величине исследуемого сигнала, что приводит к увели- t5 чению относительной погрешности при малых сигналах.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для определения экстремума 20 функции, содержащее генератор импуль. сов, счетчик, инверторы, аналогоцифровой преобразователь, состоящий .лз реверсивного счетчика, выход ко-горого через цифроаналоговый преоб- 25 эазователь соединен с входом компаэатора, а также ключи и триггеры $27.

Недостатком известного устройства является повышение относительной 30 погрешности устройства при уменьшенйи величины исследуемого сигнала, обусловленное тем обстоятельством, что коэффициент пропорциональности вынуждено выбирается заранее ббльшим З5 для исключения зашкаливания в случае больших величин входного напряжения.

Целью изобретения является повышение точности путем обеспечения неизменной относительной погрешности устройства независимо от диапазона изменения величины измеряемого входного сигнала, а также расширение диапазона изменения величины исследуемого сигнала.

Поставленная цель достигается :."ем, что в устройство для определения величины максимума аналогового сигнала, содержащее генератор импульсов, счетчик, инверторы, анало- 50 го-цифровой преобразователь, состоящий из первого реверсивного счетчика, выход которого через цифроаналоговый преобразователь соединен с входом компаратора, введены автома- 55 тический переключатель коэффициента передачи, вспомогательный регистр, два делителя частоты а переменным в:оэффициентом деления, второй реМерсивный счетчик и блок управле- gp иия, причем первые выходы первого реверсивнОго счетчика соединены с г:рЯемными входами вспомогательного. регистра, информационные входы пер-, вого и второго делителей частоты с переменным коэффициентом деления соединены со вторыми выходами первого реверсивного счетчика и выходами вспомогательного регистра соответственно, выходы первого и второго делителей частоты с переменным коэффициентом деления соединены соответственно co счетными входами вычитания и суммирования второго реверсивного счетчика, выход которого подклю- . .чен к входу вспомогательного регистра и к счетному входу счетчика, выход которого соединен с первым входом блока управления, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а первый и второй выходы блока управления соединены соответствепно со счетными входами первого и второго делителей частоты с переменным коэффициентом деления, кроме гого, счетный вход второго делителя частоты с переменным коэффициентом деления соединен с тактовым входом первого реверсивного счетчика, третий выход которого соединен с первым входом автоматического переключателя коэффициента передачи, второй вход которого подключен к входной клемме устройства, а выход соединен с вторым входом компаратора, выход которого соединен с входом суммирования первого реверсивного счетчика, а через инвертор с входом вычитания. На чертеже представлена схема

- устройства.

Устройство содержит автоматический переключатель 1 коэффициента передачи, аналого-цифровой преобразователь 2, состоящий из первого реверсивного счетчика 3, цифроаналогового преобразователя 4, компаратора 5 и инвертора б; генератор

7 импульсов, блок 8 управления, вспомогательный регистр 9, делите-. ли 10 и 11 частоты с переменным коэффициентом деления, второй реверсивный счетчик 12, счетчик 13 и входную клемму 14 устройства.

Автоматический переключатель 1 коэффициента передачи соединен с входной клеммой 14 и через компаратор

5 и инвертор 6 — с входом вычитания реверсивного счетчика 3, вход суммирования которого подключен к выходу компаратора 5, его первый выходы соединены с входами цифроаналогового преобразователя 4 и входами вспомогательного регистра 9, а вторые выходы— .с входами первого делителя 10 частоты, входы второго делителя 11 sacraты подключены к выходам вспомогательного регистра 9, причем вторые входй делителей 10 и 11 частоты соединены с соответствующими выходами блока 8 управления, а выходы подключены к соответствующим входам второго ре 1075179

10 версивного счетчика 12, выход последнего соединен с входом регистра 9 и через счетчик 13 — с входом блока

8 управления, другой вход которого подключен к выходу генератора 7 импульсов. 5

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии коэффициент передачи переключателя 1 устанавливается минимальным (наименьший масштаб), а регистр 9 и счетчики 12 и .

13 устанавливаются в нулевое положение { начальное состояние счетчика

3 и делителей 10 и 11 частоты безразлично}. 15

Измеряемое напряжение положительной полярности ц g» с клеммы 14 через переключатель 1 коэффициента передачи подается на вход компаратора 5, входящего в состав аналого-цифрового преобразователя 2. На другой вход компаратора поступает аналоговое напряжение с выхода цифроаналогового преобразователя 4, преобразующего в напряжение число, записанное в реверсивном счетчике 3. Выходное напряжение компаратора 5 поступает непосредственно на вход суммирования "+1" счетчика 3, разрешая тем самым режим сложения счетчика 3, и на вход вычи- тания "-1" — через инвертор б, разрешая работу счетчика 3 в реверсивном режиме 1(режиме вычитания), разумеется, при наличии соответствующих тактовых импульсов.

Счетчик 3 работает непрерывно в режимах сложения или вычитания, и в нем получается преобразованная в цифровую форму величина напряжения

Вцк. Содер>кимое счетчика 3 подается параллельно на приемные входы вспомо-40 гательного регистра 9.

Генератор 7 вырабатывает импульсы, поступающие в блок 8 управления.

Последний регулирует поток поступающих с генератора 7 импульсов так, что импульсы сначала поступают в аналогоцифровой преобразователь 2 (тактовый вход счетчика 3), устанавливая соответствие между напряжением

U >< и кодом, записанным в счетчике

3, и одновременно на счетный вход делителя 11 частоты с переменным коэффициентом деления, затем такое .же количество импульсов поступает на счетный вход делителя 10 частоты.

Информационные входы делителей 10 и

11 частоты соединены соответственно со старшими разрядами счетчика 3 и регистра 9 (младшие два разряда исключены во избежание ошибок при срав-60 нении содержимых счетчика 3 и регистра 9, так как счетчик 3 работает в динамическом режиме, и вследствие погрешности компарации младшие два разряда могут быть неустойчивы).

Таким образом, количество импульсов с выходов делителей 10 и 11 частоты пропорциональны коду (числу), записанному в счетчике 3 и в регистре 9 соответственно. Выходные импульсы делителя 11 частоты за первые такты поступают на счетный вход "+1" реверсивного двоичного (или двоичнодесятичного) счетчика 12, предварительно очищенного, заставляя его ра ботать в режиме сложения, затем за вторые такты (когда счетчик 3 остановлен из-за отсутствия та <товых им пульсов) выходные импульсы делителя

10 частоты поступают на счетный вход

"-1" счетчика 12, заставляя его работать в режиме вычитания.

Если содер>кимое регистра 9 меньше содержимого счетчика 3, то в процессе вычитания на выходе счетчика 12 появляется импульс обратного переноса, который, поступая на вход регистра 9, разрешающий параллельную запись, производит перезапись информации из счетчика 3 в регистр 9. Счетчик 12 сбрасывается,(очищается) и цикл (сравнение) повторяется до тех пор, пока не выполнится условие: содержимое регистра 9 больше или равно содержимому счетчика 3. В этом случае импульс обратного переноса счерчика 12 отсутствует, и если до этого имело место несколько перезаписей из счетчика 3 в регистр 9, число которых фиксирует счетчик 13, подсчитывая количество импульсов обратного переноса с выхода счетчика 12, то это означает, что максимальное число, соответствующее максимальному значению напряжения 0 », находится в регистре 9.

Счетчик 13 предусмотрен для исключения нахождения ложного максимума, когда момент пуска (начала работы) устройства приходится на ниспадающий участок, измеряемого входного напряжения. !

При несоответствии входного сиг- . нала с напряк<ением, выдаваемым цифроаналоговым преобразователем 4, счетчик 3 работает безостановочно

:в режиме суммирования, периодичес ки "переполняясь". В этом случае им;пульс прямого переноса при "переполнении" счетчика 3 .автоматически переключает коэффициент передачи переключателя 1, одновременно сбрасывая в нулевое положение регистр 9 и счетчики 12 и 13; и работа устройства на-. чинается заново с новым коэффициент:, том передачи. Переключатель 1 также подсчитывает импульсы прямого переноса счетчика 3 и запоминает их количество (масштаб преобразования) для подсчета в дальнейшем истинного цифрового значения измеряемого на-.. пряжения.

1075179

Составитель С.Кривуценко

Редактор С.Патрушева Техред М.Гергель Корректор О.Тигор

Заказ 492/38 Тираж 711 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Устройство может быть использовано, например, для быстрого (за время одного периода) измерения амплитуды (максимального мгновенного значения тока короткого замыкания, Технико-экономический эффект при применении устройства достигается за счет обеспечения возможности измерения с высокой точностью широкого класса аналоговых сигналов в большом динамическом диапазоне.