Анализатор экстремумов

 

АНАЛИЗАТОР ЭКСТРЕМУМОВ, со;держащий пять однополупериодных выпрямителей , нуль-орган, два ключа и первьй элемент памяти, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью расширения области применения путем . обеспечения возможности контроля точек перегиба, в Herd введены трехпозиционный релейный элемент, восемь ключей, три элемента памяти, шестой однополупериодкый выпрямитель, второй нуль-орган, два элемента сравнения , генератор тактовых импульсов и блок логики, причемвходы первого и второго ключей соединены с входом трехпозиционного релейного элемента,, выход которого подключен к управляющим входам первого и второго ключей через первый и второй однополупериод ные выпрямители соответственно, выход первого ключа соединен с первым входом первого элемента сравнения и входами третьего и четвертого ключей. выходы которых соединены с входами пятого и шестого ключей через перч вый и второй элементы памяти соответственно , выход второго ключа соединен с первым входом второго элемента сравнения и входами седьмого и восьмого ключей, выходы которых соединены с входами девятого и десятого ключей через третий и четвертый элементы памяти соответственно, управляющие входы третьего, шестого, седьмого и десятого ключей соединены с прямым выходом генератора тактовых импульсов , с инвepтиpyюшJ м выходом которого соединены входы четвертого, пятого , восьмого и девятого ключей, вто- 3 рой вход первого элемента сравнения (Л соединен с выходами пятого и шестого ключей, второй вход второго элес мента сравнения соединен с выходами Девятого н десятого ключей, выход первого элемента сравнения подключен к входам третьего и четвертого однополупериодных вьшрямителей и к входу i первого нуль-органа, выход второго элемента сравнения подключен к входам пятого и шестого однополупериод00 ных выпрямителей и к входу второго | нуль-органа, выход третьего одно полупериодного выпрямителя соединен с выходом пятого однополупериодного выпрямителя и первым входом блока логики, второй и третий входы которого соединены с выходами первого и вто рого нуль-органов соответственно, и выход четвертого однополупериодного выпрямителя соединен с выходом шестого однополупериодного выпрямителя и четвертым входом блока логики.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 4(Sl) G 05 В 13/02 ф .1.. foal.: j

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3622574/24-24 (22) 15.07.83 (46) 23.02.85. Бюл. Ф 7 (72) И.И.Ковела и В.С.Шуминский (71) Специальное конструкторскотехнологическое бюро Львовского производственного объединения "Ювелирпром" и Львовский ордена Ленина политехнический институт им. Ленинского комсомола (53) 62-50(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 652496, кл. G 05 В 13/02, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 941930, кл. G 05 В !3/02, 1980 (прототип). (54)(57) АНАЛИЗАТОР ЭКСТРЕИУМОВ, со:держащий пять однополупериодных выпря. мителей, нуль-орган, два ключа и первый элемент памяти, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью расширения области применения путем обеспечения возможности контроля то-! чек перегиба, в негб введены трехпозиционный репейный элемент, восемь ключей, три элемента памяти, шестой однополупериодный выпрямитель, второй нуль-орган, два элемента сравнения, генератор тактовых импульсов и блок логики, причем входы первого и второго ключей соединены с входом трехпозиционного релейного элемента выход которого подключен к управляю щим входам первого и второго ключей через первый и второй однополупериод ные выпрямители соответственно, выход первого ключа соединен с первым входом первого элемента сравнения и входами третьего и четвертого ключей, выходы которых соединены с входами пятого и шестого ключей через первый и второй элементы памяти соответственно, выход второго ключа соединен с первым входом второго элемента сравнения и входами седьмого и восьмого ключей, выходы которых соединены с входами девятого и десятого ключей через третий и четвертый элементы памяти соответственно, управляющие входы третьего, шестого, седьмого и десятого ключей соединены с прямым выходом генератора тактовых импульсов, с инвертирующим выходом которого соединены входы четвертого, пятого, восьмого и девятого ключей, вто- З рой вход первого элемента сравнения соединен с выходами пятого и шестого ключей, второй вход второго эле- С мента сравнения соединен с выходами

)цевятого и десятого ключей, выход первого элемента сравнения подключен к входам третьего и четвертого однополупериодных выпрямителей и к входу первого нуль-органа, выход второго элемента сравнения подключен к входам пятого и шестого однополупериодных выпрямителей и к входу второго нуль-органа, выход третьего однополупериодного выпрямителя соединен с выходом пятого однополупериодного выпрямителя и первым входом блока логики, второй и третий входы которого соединены с выходами первого и вто рого нуль-органов соответственно, и выход четвертого однополупериодного выпрямителя соединен с выходом шеста" го однополупериодного выпрямителя и четвертым входом блока логики.

1141376

Изобретение относится к автоматике и измерительной технике и может быть использовано в автоматических регуляторах, в устройствах ввода в цифровую вычислительную машину экстремальных значений аналоговых сигналов, а также в специализированных вычислительных устройствах обработки информации, предназначенных для научных исследований. 10

Известен цифровой указатель экстре мумов (13.

Недостатками данного указателя являются неудовлетворительная и нерегулируемая точность фиксации экст- 15 ремума аналоговых сигналов, отсутствие контроля точек перегиба.

Наиболее близким к изобретенью по технической сущности является ука. эатель экстремума, содержащий диф- 20 ференцирующий усилитель, первый инвертор, второй инвертор, первый усилитель, второй усилитель, нуль-орган, первый пороговый элемент, второй пороговый элемент, первый триг- 25 гер, второй триггер, первый элемент

И, второй элемент И, одновибратор, первый, ключ, второй ключ, третий однополунериодный выпрямитель, четвертый однополупериодный выпрямитель, импульсный усилителв, элемент памяти, пятый однополупериодный выпрямитель, первый однополупериодный выпрямитель, второй однополупериодный выпрямитель ) 2).

Недостатком известного указателя является низкая помехоустойчивость вследствие наличия дифференциатора, в результате чего устройство не может, быть использовано и системах, где . 40 имеются помехи. Кроме того, устройство .не дает возможности контролировать точки перегиба, что сужает область его применения.

Целью изобретения является расширение области применения путем обеспечения возможности контроля точек . перегиба.

Поставленная цель достигается тем, что в анализатор экстремумов, со50 держащий пять однополупериодных выпрямителей, нуль-орган, два ключа и первый элемент памяти, введены трехпозиционный релейный элемент, восемь ключей, три элемента памяти, шестой одкополупериодный выпрямитель, второй нуль-орган два элемента сравнения, генератор тактовых импульсов и блок логики, причем входы первого и второго ключей соединены с входом трехпозиционного релейного элемента выход которого подключен к управляющим входам первого и второго ключей через первый и второй однополупериодные выпрямители соответственно, выход первого ключа соединен с первым входом первого элемента сравнения и входами третьего и четвертого ключей, выходы которых соединены с входами пятого и шестого ключей через первый и второй элементы памяти соответственно, выход второго ключа соединен с первым входом второго элемента сравнения и входами седьмого и восьмого ключей, выходы которых соединены с входами девятого и десятого ключей через третий и четвертый элементы памяти соответственно, управляющие входы третьего, шестого, седьмого и десятого ключей соединены с прямым выходом генератора тактовых импульсов, с инвертирующим выходом которого соединены входы четвертого, пятого, восьмого и девятого ключей, второй вход первого элемента сравнения соединен с выходами пятого и шестого ключей, второй вход второго элемента сравнения соединен с выходами девятого и десятого ключей, выход первого элемента сравнения подключен к входам третьего и четвертого однополупериодных выпрямителей и к входу первого нуль-органа, выход второго элемента сравнения подключен к входам пятого и шестого однополупериодных выпрямителей и к входу второго нульоргана, выход третьего однополупериодного выпрямителя соединен с выходом пятого однополупериодного выпрямителя и первым входом блока логики, второй и третий входы которого соединены с выходами первого н второго нульорганов соответственно, и выход четвертого однополупериодного выпрямителя соединен с выходом шестого однополупериодного выпрямителя и четвертым входом блока логики.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, на фиг. 2 — функциональная схема блока логики, на фиг. 3 временные диаграммы работы устройства.

Анализатор экстремумов содержит первый, второй, третий, четвертый и пятый однополупериодные выпрямители

1-5,. первый нуль-орган б, первый и

3 1141 которой ключи 7 и 8, первый элемент

9 памяти, трехпозиционный релейный .элемент 10, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый и десятый ключи 11-18, второй, третий и четвертый элементы 19-2 1 памяти, шестой однополупериодный вы прямитель 22,второй нуль-орган 23, первый и второй элементы 24 и 25 сравФ нения, генератор 26 тактовых им- 10 пульсов и блок 27 логики.

Блок 27 логики содержит первый элемент ИЛИ-НЕ 28, первый триггер

29, третий триггер 30, первый элемент

И 31, второй триггер 32, третий эле- 15 мент И 33, элемент ИЛИ 34, второй элемент ИЛИ-НЕ 35, инвертор 36, четвертый триггер 37, второй элемент И

38, четвертый элемент И 39 и третий элемент ИЛИ-НЕ 40. 20

Первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой однополупериодные выпрямители могут быть реализованы в виде диодов, элементы 9, 19, 20 и

21 памяти — в виде конденсаторов, 25 а инвертор 36 — в виде каскада на нолевом транзисторе ° Первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый и десятый ключи при работе устройства с медлен- 50 но изменяющимися аналоговыми сигналами . могут быть построены на герконовых реле, а при работе с быстро изменяющимися аналоговыми сигналами — на аналоговых ключах.

Анализатор экстремумов работает следующим образом.

При появлении сигнала U<<(t), превышающего порог срабатывания трехпозиционного релейного элемента 10, 40 на его выходе, в зависимости от полярности входного сигнала, появляется сигнал положительной пли отрицательной полярности. Рассмотрим ра боту устройства, если U<„(4) имеет 45 вид, показанный на диаграмме 1 фиг.3, Так как сначала на вход устройства поступил сигнал положительной полярности, то с выхода трехпозиционного релейного элемента 10 выходное напря-50 жение положительной полярности через первый однополупериодный выпрямитель

1 поступает на управляющий вход первого ключа 7. Первый ключ 7 замыкает-ся и входное напряжение поступает на 55

1 вход первого элемента 24 сравнения непосредственно, а через ключи 11 и

12 - на элементы 9 и 19 памяти, ко376 4 торые через ключи 13 и 14 подключаются к второму входу первого элемента

24 сравнения. Ключи 11 и 14 замыкаются во время действия импульса с прямого выхода генератора 26 тактовых импульсов, а ключи 12 и 13 замыкаются на время действия импульса с инверсного выхода генератора 26 тактовых импульсов, вследствие чего: первый элемент 9 памяти во время действия прямого тактового импульса следит за изменением входного напряжения, а во время действия инверсного тактового импульса оказывается подключенным к второму входу первого элемента 24 сравнения. Второй элемент

19 памяти наоборот во время действия прямого тактового импульса оказывается подключенным к входу первого элемента 24 сравнения, а во время действия инверсного тактового импульса следит за изменением входного напряжения. Таким образом, на первом элементе 24 сравнения в -й момент времени происходит сравнение входного сигнала положительной полярности с напряжением запомненным на элементах 9 и 19 памяти в предыдущий момент времени. Форма напряжения на втором входе первого элемента 24 сравнения имеет вид, показанный на фиг. 3 (диаграмма 2) .

Если входное напряжение растет, то в любой момент времени выполняется условие И„>(ц и выходное напряжение первого элемента 24 сравнения . имеет положительный знак, где U напря кение неинвертирующего, à U — напряжение инвертирующего входов первого элемента 24 сравнения. Если прирост (спад) входного напряжения отсутствует, то выходной сигнал первого элемента сравнения равен О. В случае спада входного напряжения, т.е. О„>о,„, этот сигнал имеет отрицательный знак. С появлением положительного уровня напряжения на выходе первого элемента 24 сравнения первый триггер 29 устанавливается в единичное состояние. С появлением на выходе первого нуль-органа 6 нулевого уровня, что соответствует нулевому выходному сигналу первого элемейта 24 сравнения, а следователн но, и отсутствию прироста входного напряжения, импульс с выхода первого элемента ИЛИ-НЕ 28 устанавливает третий триггер 30 в единичное состоя1141376

S ние, а первый триггер 29 — в нулевое состояние. Если после этого входное напряжение начинает расти, то срабатывает повторно первый триггер

29 и на выходе третьего элемента И

33 ° а следовательно, и на выходе эле мента ИЛИ 34 появляется логическая

"1", что указывает на наличие точки перегиба в диаграмме входного напряжения. С появлением логической

"1" на выходе элемента ИЛИ 34 на выходе- третьего элемента ИЛИ-НЕ 40 появляется логический "0" и третий триг гер 30 устанавливается в нулевое сос15 тояние. Если критической точкой является не точка перегиба, а шина

"макс.", то первый триггер 29 не сра:батывает повторно, так как напряжение

1 ма выходе первого элемента 24 срав

20 нения имеет отрицательную полярность.

Это напряжение через однонолупериодный выпрямитель 4 прикладывается к входу инвертора 36. С выхода инвертора сигнал логической "1" устанавли25 вает.:второй триггер 32 в единичное аостояние, вследствие чего на шине

"макс." появляется логическая "1", так как на входах первого элемента

И 31 логические "1". С выхода третьего элемента ИЛИ-НЕ 40 логическим "0" З0 третий триггер 30 устанавливается в нулевое состояние.

В случае, если имеет место локальный мин. при положительном входном сигнале, то сначала срабатывает вто- 35 рой триггер 32. С приходом импульса на его выключение с выхода второго элемента ИЛИ-НЕ 35 срабатывает четвертый триггер 37, а с началом возрастания входного напряжения " первый. триггер 29 и появляется логическая "1" на шине "мин". С выхода тре-. тьего элемента ИЛИ-НЕ 40 логическим

"0" четвертый триггер 37 устанавливается в нулевое состояние. 45

Аналогично работает устройство при отрицательном входном сигнале, только в этои случае блок 27 логики управляется от второго элемента 25 сравнения через однополупериодные 50 выпрямители 5 и 22 и второй нульорган 23.

Таким образом, в предлагаемом анализаторе все элементы, кроме блока логики и нуль-органов, используются с целью определения характер. изменения входного сигнала — его нарастания или убывания во времени, что обеспечивает "распознавание" ожидаемого экстремума (максимум или минимум} и подготовку блока логики к выделению. моментов достижения входньм сигналом критических точек (максимума, минимума или точки перегиба) которое осуществляется блоком логи-. ки после появления на выходе работающего в данный момент нуль-органа нулевого потенциала в момент начала изменения входного сигнала в сторону нарастания нли убывания, при этом ошибка фиксации критической точки обратно пропорциональна частоте следования импульсов с генератора тактовых импульсов, которая при использовании в качестве ключевых элементов аналоговых ключей может достигать сот ни килогерц. Кроме того, с применением управляемого генератора тактовых импульсов имеется возможность в каждом конкретном случае задавать необходимую точность фиксации критических точек во входном сигнале, при

/ этом удается устранить действие некоторых видов помех на анализатор.

Экономическая эффективность при использовании предлагаемого анализа тора экстремумов в адаптивном регуля торе технологических процессов по сравнению с базовьм образцом, в качестве которого принят разработанный в ЛСКТБ регулятор температуры программный П719-7, будет получена за счет снижения еебестоимости регул тора, увеличения выхода годной продукции и увеличения ее качества. Экономический эффект от использования объекта изобретения в адаптивном регуляторе технологических процессов составляет 400 руб. на один регулятор.

1141376 й

1141376

1141376

Составитель П.Кудрявцев

Редактор В.Иванова Техред C.Л геза Корректор М.Самборска»

М

Ю

Заказ 494/35 Тираж 863 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Ю

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