Устройство для определения экстремальных значений аналогового сигнала

 

Изобретение относится к системам обработки и хранения информации, в частности экстремальных значений параметров, и может быть использовано в устройствах для амплитудных измерений в машиностроении. Цель изобретения - упрощение устройства. Устройство содержит формирователь кодов, элементы И-НЕ, ИЛИ, счетчики, схему срав-- нения, формирователь импульсов на элементах И-НЕ, ИЛИ, интегрирующей RC-цепочке. Формирователь кодов выполнен по схеме АЦП двухтактного интегрирования и содержит интегратор, ключи источника опорного и порогового напряжения, элементы И-НЕ, триггер, генератор импульсов. Устройство запоминает максимальный размах входного аналогового сигнала, если сигнал периодический или если его максимальное значение следует после минимального. 2 з.п. ф-лы, 5 ил. ю со о |С QO ОЭ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 G 06 F 7 02

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3868927/24-24 (22) 18.03.85 (46) 15.02.87. Бюл. № 6 (72) А. М. Панькин (53) 681.325.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 744553, кл. G 06 F 7/02, 1978.

Авторское свидетельство СССР № 760087, кл. G 06 F 7/02, 1974. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ АНАЛОГОВОГО СИГНАЛА (57) Изобретение относится к системам обработки и хранения информации, в частности экстремальных значений параметров, и может быть использовано в устройствах для

„„SU„„1290293 амплитудных измерений в машиностроении.

Цель изобретения — упрощение устройства.

Устройство содержит формирователь кодов, элементы И вЂ” НЕ, ИЛИ, счетчики, схему сравнения, формирователь импульсов на элементах И вЂ” НЕ; ИЛИ, интегрирующей RC-цепочке. формирователь кодов выполнен по схеме

АЦП двухтактного интегрирования и содержит интегратор, ключи источника опорного и порогового напряжения, элементы И вЂ” НЕ, триггер, генератор импульсов. Устройство запоминает максимальный размах входного аналогового сигнала, если сигнал периодический или если его максимальное значение следует после минимального. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1290293

Изобретение относится к системам обработки и хранения информации, в частности экстремальных значений параметров, и может быть использовано в устройствах для амплитудных измерений в машиностроении.

Цель изобретения — упрощение устройства.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 — функциональная схема формирователя кодов; на фиг. 3 ——

5 — — временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит формирователь 1 кодов, элементы И вЂ” HE 2, счетчик 3, схему 4 сравнения, элемент И вЂ” НЕ 5, счетчик 6, формирователь импульсов, включающий элементы И вЂ” НЕ 7 и 8, элемент ИЛИ 9, интегрирующую RC-цепочку 10, триггер 11, элементы ИЛИ 12.

Формирователь кодов содержит интегратор 13, ключи 14 и 15, источник 16 опорного напряжения, компаратор 17, источник 18 порогового напряжения, элемент И вЂ” -НЕ 19, триггер 20, элемент И вЂ” НЕ 2!, ключ 22 интегратора, элемент И вЂ” НЕ 23, счетчик 24, генератор 25 импульсов.

Устройство работает следующим обраЗОМ.

В исходном состоянии, когда на шине управления присутствует нулевой уровень напряжения, все триггеры и счетчики обнулены. На шине дополнительного кода устанавливается тоже нулевой уровень, так как на всех входах элемента И--HE 21 (фиг. 2) присутствуют единичные уровни напряжения. На шине прямого кода устанавливается единичный уровень. С выхода генератора 25 на шину генератора поступают прямоугольные импульсы. Оба ключа

14 и 15 разомкнуты, так как на их управляющие входы поступают единичные уровни напряжения с выходов элементов И вЂ” НЕ

23 и 19 соответственно, а ключ 22 замкнут, так как íà его управляющий вход поступает нулевой уровень.

Ключ 22 обнуляет интегратор. При поступлении на управляющую шину в момент

1о (см. фиг. 5) единичного уровня счетчик 24 начинает подсчитывать импульсы. На выходе элемента И вЂ” НЕ 23 формируется нулевой уровень, который замыкает ключ 14, а через элемент И вЂ” НЕ 21 размыкает ключ 22, так как на шине дополнительного кода формируется единичный уровень напряжения. На выходе интегратора 13 (см. фиг. 5) наблюдается интегрирование входного сигнала.

В этот момент (tp) компаратор 7 формирует на выходе единичный уровень напряжения. Затем счетчик 24 переполнится и импульс переполнения переключит триггер 20 в единичное состояние. Это вызывает переключение ключей 14 и 15, так как на вход ключа 14 приходит единичный уровень, а на вход ключа. 15 — нулевой. В результате на вход интегратора подается отрицательное образцовое напряжение и на выходе интегратора в период (11 — 12) наблюдается интегрирование образцового напряжения. Напряжение на выходе интегратора 13 сравнивается с пороговым И и компаратор 17 формирует на своем выходе нулевой уровень, который через элемент И вЂ” HE 19 размыкает ключ 15. При этом на шине дополнительного кода через элемент И вЂ” HF 21 устанавливается нулевой уровень, который замыкает ключ 22. Счетчик 24 продолжает подсчитывать импульсы генератора 25 и при очередном переполнении счетчика 24 триггер

20 перекгночится вновь в нулевое состояние. На пине дополнительного кода устанавливается единичный уровень, который размыкает клю . 22. Ключ 4 замыкается и на Iичяетсч второй "икл поеобразОва11ия

Как видно из фиг. 5, прямой код в первом цикле преобразования формируется с момен 1 а 11 и О момента L, а дополнитЕЛЬНЫй КОд -- С МОМЕНта 1г И дО МОмента t;>, во втором цикле соответственно прямой код с момента i4 и д. ., а дополнительный — — с tp и до 1" è т д.

Каждый код представляется импульсами нулевого уровня, соответствующеи длительности и;, соответствующих IIIHHax формирования кодов.

Таки м образом, после запуска устройства первый нулевой уровень, длительность которого соответствует коду а на фиг. 3, приходит пс шине прямого кода. В результате в счетчик 3 записывается с шины генератора через элемент И вЂ” НЕ 2 число импульсов, равное коду а. Так как переполнения счетчика 3 при этом не происходит, то по окончании нулевого уровня на шине прямого кода формирователь импульсов на элементах ИЛИ 9, И вЂ” НЕ 7 и 8 и интегрирующей КС-цепи 10 формирует короткий отрицательный импульс, который устанавливает счетчик 3 вновь в нулевое состояние.

Следующий нулевой уровень напряжения появляется на шине дополнительного кода. В результате в счетчик 3 также через элемент И--НЕ 2 записывается число импульсов, равное дополнительному кеду (N-a) первого цикла преобразования. Во втором цикле первым формируется прямой код Ь.

Поэтому к дополнительному коду первого цикла (М вЂ” а), храня цемуся в счетчике 3, дозаписывается прямой код h второго цикла.

При этом происходит переполнение счетчика 3 и триггер 11 переключается в единичное состояние. На выходе схемы 4 сравнения устанавливается единичный уровень наIðRæåHèÿ, когда содержимое счетчика 3 станет равно или больше содержимого счетчика 6. Так как содержимое счетчика 6 было равно нулю, то после переполнения счетчика

3 в оба счетчика 3 и 6 запишется остаток (b — а); в счетчик 6 он запишется

1290293

10 !

Формула изобретения

20 через элемент И вЂ” НЕ 5. Единичный уровень напряжения с прямого выхода триггера 11 после переполнения счетчика 3 проходит на вход элемента,ИЛИ 9 и формирует на выходе элемента И†HE 7 нулевой уровень.

Поэтому при переходе уровня напряжения на шине прямого кода с нулевого на единичный установочный импульс на выходе элемента И вЂ” НЕ 8 не формируется и состояние счетчика 3 в момент окончания прямого кода а не изменяется.

Следовательно, дополнительный код (N— — Ь) второго цикл а преобразования суммируется в счетчике 3 с хранимой там разностью (Ь вЂ” а): (N — b) + (Ь вЂ” а) = N — а, где (N — а) — дополнительный код меньшего на данный момент значения аналогового сигнала. В дальнейшем при записи в счетчик 3 дополнительного кода очередного числа в счетчике 3 фиксируется и некоторое время хранится дополнительный код минимального из всех предшествующих чисел. Нулевой уровень каждого дополнительного кода устанавливает триггер 11 по установочному P-входу в нулевое состояние. После записи в счетчик 3 прямого кода с третьего цикла преобразования в счетчике будет храниться число (с — а), так как (N — а) +с = с — а.

В период записи в счетчик 3 остатка (с — а) содержимое счетчика 3 было меньше хранимого в счетчике 6 числа (Ь вЂ” а), поэтому на выходе схемы сравнения был нулевой уровень, который закрывал элемент

И вЂ” НЕ 5. Это продолжалось до момента, пока содержимое обоих счетчиков не сравнялось. После этого заполнение счетчиков

3 и 6 стало происходить одновременно и в счетчике 6 после записи прямого кода с также будет храниться число (с — а).

Таким образом в счетчике 6 выделяется максимальная разность между текущим и минимальным предшествующим числом (кодом) . Как видно из фиг. 4 и 3, число е меньше числа а, поэтому при записи прямого кода е переполнения счетчика 3 не происходит и по окончании е на выходе элемента И вЂ” HE 8 формируется короткий нулевой уровень, который устанавливает счетчик 3 в нулевое состояние. После этого в счетчик 3 записывается дополнительный код (N — е). В дальнейшем в счетчике

3 после его переполнения в период записи очередного прямого текущего кода форм ируется разность между этим текущим кодом и минимальным числом е. С приходом кода k в счетчиках 3 и 6 формируется размах сходного сигнала (к — е).

Устройство запоминает максимальный размах входного аналогового сигнала, если сигнал периодический или его максимальное значение следует после минимального. Максимальный размах аналогового сигнала хра25 зо

55 нится в счетчике 6 и его в любой момент можно вывести на индикацию или обработку. Минимальное значение сигнала хранится в счетчике 3 в динамическом виде и его можно выделить, например, во время записи в счетчик 3 очередного прямого кода, а именно с начала прямого кода и до переполнения счетчика 3 (фиг. 4) . В устройстве это осуществляется с помощью двух элементов ИЛИ 12. На выходе второго элемента ИЛИ 12 можно наблюдать в каждом цикле преобразования пачки импульсов.

Число импульсов в этих пачках равно минимальному значению входного сигнала.

Таким образом, предложенное устройство запоминает минимальное значение любого входного сигнала и максимальный размах возрастающего или периодического сигнала.

1. Устройство для определения экстрем аль— ных значений аналогового сигнала, содержащее формирователь импульсов, формирователь кодов, первый выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И вЂ” НЕ, выходы которых подключены к информационным входам соответственно первого и второго элементов памяти, выходы первого элемента памяти соединены с первой группой входов схемы сравнения, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, элементы памяти выполнены на суммирующих счетчиках, суммирующие входы которых являются информационными входами элементов памяти, первый выход формирователя кодов является тактовым выходом формирователя кодов и устройство дополнительно содержит третий элемент И—

НЕ, два элемента ИЛИ и триггер, вход начальной установки которого соединен с выходом дополнительного кода формирователя кодов и с первым входом третьего элемента И вЂ” НЕ, второй вход которого соединен с выходом прямого кода формирователя кодов и с первым входом первого элемента

ИЛИ, первым информационным входом формирователя импульсов, а выход третьего элемента И вЂ” НЕ подключен к второму входу первого элемента И вЂ” НЕ, выход формирователя импульсов соединен с входом установки в ноль первого суммирующего счетчика, выход переполнения которого подключен к синхровходу триггера, инверсный выход которого соединен с его информационным входом, а прямой выход соединен с вторым информационным входом формирователя импульсов, вторым входом первого элемента

ИЛИ и вторым входом второго элемента И—

НЕ, третий вход которого подключен к выходу схемы сравнения, вторая группа входов которой. соединена с выходами второго суммирующего счетчика и является группой информационных выходов устройства, выход !

1290293 первого элемента ИЛИ соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с тактовым выходом формирователя кодов, выход второго элемента

ИЛИ является выходом минимального значения сигнала устройства, вход начала рабогы устройства соединен с управляющим входом формирователя импульсов и входом установки в ноль второго суммирующего счетчика, информационный вход устройства соединен с информационным входом формиро- 10 вателя кодов.

2. Устройство по п, 1, отличающееся тем, что формирователь импульсов содержит два элемента И вЂ” НЕ, интегрирующую RC-цепочку и элемент ИЛИ, входы которого являются соответственно первым и вторым информационными входами формирователя импульсов, а выход через интегрирующую RCцепочку соединен с первым входом первого элемента И вЂ” НЕ, второй вход которого соединен с управляющим входом формирователя импульсов, выход подключен к первому входу второго элемента И вЂ” НЕ, второй вход которого соединен с первым информационным входом формирователя импульсов, а выход второго элемента И вЂ” НЕ является выходом формирователя импульсов.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что формирователь кодов содержит генератор тактовых импульсов, счетчик, триггер, три элемента И вЂ” НЕ, источники опорного и порогового напряжений, два ключа, компаратор и интегратор со сбросом, вход которого через первый ключ соединен с информационным входом формирователя кодов и через второй ключ — с выходом источника опорного напряжения, а выход подключен к первому входу компаратора, второй вход которого соединен с выходом источника порогового напряжения, а выход соединен с первым входом первого элемента И вЂ” ИЕ, второй вход которого соединен с прямым выходом триггера, а выход является выходом прямого кода формирователя кодов и подключен к управляющему входу второго ключа и первому входу второго элемента И—

НЕ, выход которого является выходом дополнительного кода формирователя кодов и соединен с входом сброса интегратора со сбросом, а второй вход соединен с управляющим входом первого ключа и выходом третьего элемента И вЂ” НЕ, первый вход которого соединен с инверсным выходом и информационным входом триггера, синхровход которого соединен с выходом переполнения счет чика, вход установки в «О» которого соединен с входом установки в «О» триггера, вторым входом третьего элемента

И вЂ” НЕ и управляющим входом формирователя кодов, выход генератора тактовых импульсов является тактовым выходом формирователя кодов и соединен со счетным входом счетчика.

1290293

1290293, Щ/с?

Составитель Е. Иванова

Редактор М. Дылын Техред И. Верее Корректор А. Зимокосов

Заказ 7901 /45 Тираж 673 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4