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. Устройство содержит формирователь 1 кодов, элементы И-НЕ 2,3, счетчики 5, 6, триггеры 7,12 формирователь 4 импульсов , элементы ИЛИ-НЕ 9 и 10, НЕ 11, интегрирующую RC-цепочку 8. Формирователь кодов, представлякмций собой АЦП двухтактного интегрирования, формирует на выходе коды, пропорциональные прямому и дополнительному кодам аналогового сигнала. При подсчете числа импульсов, пропорционального этим кодам, а счетчиках вьщеляются сигналы, пропорциональные максимальному и минимальному значениям аналогового сигнала и их разности. 4 ил. с (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 06 F 7 02

Я, °

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3964979/24-24 (22) 10. 10.85 (46) 07.09.87. Бюл. У 33 (72) А.N. Панькин (53) 681.325.5(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N9 760087, кл. G Об F 7/02, 1974.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1290293, кл. С Об F 7/02, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ АНАЛОГОВОГО

СИГНАЛА (57) Изобретение относится к системам обработки и хранения информации, в частности экстремальньм значений параметров, и может быть испольэова(19) SU (1!) ЯД Д 1 но в устройствах для амплитудньм измерений в машиностроении. Устройство содержит формирователь 1 кодов, элементы И-НЕ 2,3, счетчики 5, 6, триггеры 7,12 формирователь 4 импульсов, элементы ИЛИ-НЕ 9 и 10, НЕ !!> интегрирующую RC-цепочку 8. Формирователь кодов, представляющий собой АЦП двухтактного интегрирования, формирует на выходе коды, пропорциональные прямому и дополнительному кодам аналогового сигнала. При подсчете числа импульсов, пропорционального этим кодам, а счетчиках выделяются сигналы, пропорциональные максимальному и минимальному значениям с аналогового сигнала и их разности.

4 нл.

1 13359

Изобретение относится к системам обработки и хранения информации, в . частности экстремаль««ь«х значений параметров, и может быть использовано

5 в устройствах для амплитудных измерений в машиностроении.

Цель изобретения — расширение области применения эа счет фиксации максимального значения сигнала. 10

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2-4 временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит формирователь 15

1 кодов, элементы И-НЕ 2 и 3, формирователь 4 импульсов, счетчики 5 и 6, триггер 7, в составе формирователя импульсов — интегрирующую RC— цепочку 8, элемент И-НЕ 9, элемент 2р

ИЛИ 10, элемент И 11, триггер 12, элемент И 13, элемент ИЛИ-kIE 14, элемент И 15, элемент HE 16.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии, когда на шине управления присутствуют нулевой уровень напряжения, на шинах прямого и дополнительного кодов формирователя 1 кодов (согласно фиг. 4), устанав-3р ливаются единичные уровни напряжения, которые на выходе элемента И-НЕ 2 формируют нулевой уровень. В результате оба триггера 7 и 12 устанавливаются в нулевое состояние, Счетчики 6 и 5 устанавливаются в нуль единичным уровнем на их R, — âõîäå, В исходном состоянии счетчик 6 установится в нуль, так как на выходе элемента И 11 сформируется единичный уро- 4»> вень, а счетчик 5 устанавливается в единичное состояние, При этом на выходных шинах минимального, максимального и разностного кодов устанавливаются нулевые уровни напряжения. 45

В момент пуска устройства на шине управления формируется единичный уровень напряжения, который разрешает работу формирователя 1 кодов.

Последний представляет собой АЦП двухтактного интегрирования; его ра бота ясна из графиков на фиг ° 4.

В течение времени t -t в АЦП происходит интегрирование входного сигнала; с момента t < и до t2 — интегрирование образцового напряжения противоположной полярнос.ти. В этот мо-мент времени на шине прямого кода формируется отрицательный импульс

76 ? длительностью (». — t1), пропорциональной величине входного сигнала в дан «1ый момент дискретизации. С момента и до момента С ««а ш«»««е дополнительного кода формируется также отрицательный импульс длительностью (t t,). При э«ом (c t,)+(t c )

В момент t> заканчивается первьп» цикл преобразования АЦП и начинается второй и т.д.

В момент t<, т.е. с приходом нулевого уровня по шине прямого кода на вход элемента И-НЕ 2, Hà его выходе сформируется единичный уровень, который разрешит прохождение через элемент И-HE 3 импульсов высокой частоты с тактового выхода формирователя. Эти импульсы поступают на счетные входы обоих счетчиков 5 и 6.

Емкость каждого счетчика равна N HMпульсов. А так как за время («. -t„) формирования прямого кода в счетчик

6 пройдет число импульсов меньше N<, значит счетчик 6 к моменту не переполнится и триггер 7 своего состояния не изменит. Оба триггера 7 и 12 изменяют свое состояние по заднему фронту на их счетньгх входах. Следовательно, в момент,, когда на шине прямого кода происходит переключение напряжения с нулевого уровня на единичный, формирователь импульсов, состоящий иэ элемента ИЛИ 10, первого элемента И 11 времязадающей RC-цепочки 8 и третьего элемента И-НЕ 9, сформирует на выходе элемента И 11 короткий положительный импульс, который установит счетчик 6 вновь в нулевое состояние. Счетчик 5 с приходом на его счетный вход первого импульса устанавливает на своих выходах нулевое состояние, т.е. на выходе его старшего разряда происходит переключение уровня напряжения из

"единицы" в "нуль". В результате триггер 12 переключится в единичное состояние, т.е. на его инверсном выходе установится нулевой уровень напряжения, который сформирует на выходе ИЛИ-НЕ 14 единичный уровень напряжения. А этот уровень будет удерживать счетчик 5 в нулевом состоянии по R-входу до момента переключения уровня напряжения на шине прямого кода с "нуля" на "единицу".

Следовательно, к моменту формирования нулевого уро ня на шине дополниз 13359 тельного кода (t на фиг. 4) оба счет— чика 6 и 5 обнулены. Дополнительный код в первом цикле преобразования записывается в оба счетчика 6 и 5 и хранится в них до прихода прямого кода во втором цикле преобразования (код b на фиг. 2) . Так как Ъ а, то при записи в счетчик 6 кода Ь счетчик переполнится, и после переполнения в него запишется разность (Ь-а). При переполнении счетчика 6 триггер 7 переключится в единичное состояние и, следовательно, по окончании нулевого уровня на шине прямого кода установочный импульс на выходе первого элемента И 11 не сформируется и счетчик 6 не обнулится. А это значит, что дополнительный код (N-Ь) второго цикла преобразования сложится в счетчике 6 с хранимой там разностью Ь-а (фиг. За): (N-Ъ)+(Ь вЂ” а)=N-а .

Аналогично в третьем цикле к хра25 нимой разности (N à) сложится вначале с, а затем (N-с) т.е. на момент окончания записи в счетчике 6 каждого очередного дополнительного кода (N-i), сформированного на участке возрастания входного сигнала и на участке убывания, не превьппающем по размаху участка возрастания, в счетчике 6 запоминается дополнительный код минимального значения вход- 35 ного сигнала.

При записи в счетчик 6 кода е, который меньше а, переполнения счетчика не-произойдет:

76 прямые и дополнительные коды, что и на вход счетчика 6, но благодаря иной схеме включения счетчик 5 запоминает динамически дополнительный код максимального значения сигнала.

Процессы, происходящие в счетчике 5, показаны на фиг. Зб. Как уже отмечалось, в исходном состоянии счетчик

5 находится в состоянии максимального числа на его выходах. Следовательно, с приходом на его счетный вход первого импульса кода а уровень напряжения на выходе старшего разряда счетчика переключается с единицы на нуль, а триггер 12 при этом переключается в единичное состояние.

В результате нулевой уровень на его инверсном выходе формирует на выходе элемента ИЛИ-HE 14 единичный уровень, который удерживает счетчик 5 в нулевом состоянии до окончания кода а.

После этого в счетчик 5 запишется код (N-а). Далее к коду (N-а) доэапишется код Ь, а так как Ь > a то при записи b счетчик 5 вновь переполнится, что переключит триггер 12 и вновь заблокирует счетчик 5 через элемент ИЛИ-НЕ 14 в нулевое состояние до окончания прямого кода Ь. По окончании кода Ь блокировка снимается, и в счетчик 5 запишется дополнительный код большего числа (N-b) и т.д. После прямого кода с в счетчик 5 запишется и будет храниться код N-с. И на момент окончания записи кода (N-d) и (N-e) в счетчике будет храниться код N-c; ю (N-c)+d+(N-d) +e+(N-å) =(N-c)+2N, 45

55 (N — а)+е «N, так как а ) с

Триггеры 7 и 12 устанавливаются в нуль по R-входам в каждом цикле преобразования в момент интегрирования

АЦП входного сигнала. Следовательно, на момент окончания нулевого уровня кода е триггер 7 остается в нулевом состоянии, и на выходе первого элемента И 11 сформируется короткий положительный импульс, который установит счетчик 6 в нулевое состояние.

После этого в счетчик 6 запишется дополнительный код наименьшего значения сигнала (N-e) и будет храниться там динамически аналогично ранее хранимому коду (N-а). В счетчик 5 на счетный вход поступают те же т.е. произойдет два переполнения, а содержимое счетчика на момент окончания дополнительного кода (N-е) будет равно (N-с). С приходом большего кода k вновь сработает блокировка.

А по окончании k в счетчик 5 эапишется код (N-k) и будет храниться динамически аналогично ранее хранимому коду (N-с) .

Следовательно, исходя из графиков процессов в счетчиках, изображенных на фиг. За и Зб, можно заключить, что прямой код минимального значения входного сигнала можно выделить в любом цикле преобразования АЦП во время формирования каждого прямого кода до момента переполнения

5 1З счетчика 6. Это обеспечивается элементом ИЛИ 10 и элементом 16. Прямой код максимального значения входного сигнала можно также выделить в любом цикле преобразования АЦП с момента начала прямого кода и до момента переполнения счетчика 5. Это обеспечивается элементом И 13. Благодаря тому, что начала формирования минимального и максимального кодов совпадают, разностный код можно выделить с помощью элемента И 15.

Таким образом, получаем на шинах минимального, разностного и максимального кодов положительные импульсы, длительности которых пропорциональны соответствующим значениям входного сигнала. формула изобретения

Устройство для определения экстремальных значений аналогового сигнала, содержащее формирователь кодов, первый и второй элементы И-НЕ, первый и второй счетчик, триггер, элемент И, формирователь импульсов, включающий элемент ИЛИ, интегрирующую RC-цепочку, элемент И-НЕ и элемент И, причем вход формирователя кодов является входом аналогового сигнала устройства, выход дополнительного кода формирователя кодов соединен с первым входом первого элемента И-HE второй вход которого подключен к выходу прямого кода формирователя кодов и к первым входам элементов ИЛИ и И формирователя импульсов, а выход соединен с первым входом второго элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к тактовому выходу формирователя кодов, а выход соединен со счетным входом первого счетчика, выход переполнения которого подключен к синхровходу триггера, прямой выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого через интегрирующую цепочку 35976

45 соединен с первым входом элемента

И-НЕ формирователя импульсов, второй вход которого соединен с выходом начала цикла формирователя кодов, а выход соединен с вторым входом элемента И формирователя импульсов, выход формирователя импульсов подключен к входу установки в ноль первого счетчика, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения области применения за счет возможности фиксации максимального значения сигнала, выход элемента И формирователя импульсов является выходом формирователя импульсов, в устройство введены два выходных элемента И, элемент ИЛИ-НЕ, второй триггер и два элемента НЕ, причем выход начала цикла формирователя кодов через первый элемент НЕ соединен с входом установки в единичное состояние второго счетчика, счетный вход которого подключен к выходу второго элемента

И-НЕ, а выход переполнения соединен с синхровходом второго триггера, вход установки в ноль которого подключен к выходу первого элемента

И-НЕ, входу установки в ноль первого триггера и первому входу первого выходного элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выходом второго триггера и первым входом элемента ИЛИ-НЕ, второй вход которого подключен к выходу прямого кода формирователя кодов, а выход соединен с входом установки в нулевое состояние второго счетчика, вы-. ход первого выходного элемента И является выходом максимального значения сигнала устройства и соединен с первым входом торого выходного элемента И, выход которого является выходом значения разности устройства, а второй вход соединен с выходом элемента ИЛИ и входом второго элемента НЕ, выход которого является выходом минимального значения сигнала устройства.

l 335976

Ъ

Ь и b

Юл.

P с не d «а

N-а а

P И а и-а с а-е л - с г и-г а

Фиг. 3

V/Éì

«атрею ипа

Игса.

Составитель Е.Иванова

Техред М. Хода ннч

Корректор И.Муска

Редактор H.Åãîðîâà

Заказ 4048/43

Тираж б72

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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