Устройство для определения вариации аналогового сигнала

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для цифровой обработки аналоговых сигналов, поступающих от датчиков технологических параметров. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет определения величины вариации аналогового сигнала. Устройство содержит схему 1 сравнения, генератор 2 импульсов, счетчики 3...5, дешифраторы 6 и 7, цифроаналоговый преобразователь 8, триггер 9 управления, элемент НЕ 10, элементы И 11...16, элементы ИЛИ 17 и 18. Устройство позволяет аппаратно реализовать процедуру вычисления вариации обрабатываемого аналогового сигнала в течение заданного временного интервала. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

06 Р 15/46, С 05 B 23/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4483265/24-24 (22) 25.07.88 (46) 07.05.90. Бюл. № 17 (71) Институт кибернетики им.B.М.Глушкова АН УССР (72) Л.С.Файнзильберг (53) 681.3.06.14(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 752162, кл. G 06 F IS/46, 1978.

Авторское свидетельство СССР № - 1332335, кл ° G 06 F 15/46, 1985.

Патент CIHA ¹ 4246470, кл. G 06 F 15/46, опублик. 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕННАЯ ВАРИАЦИИ АНАЛОГОВОГО СИГНАЛА (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть ис„„80„„ I 562932

2 пользовано для цифровой обработки аналоговых сигналов, поступающих от датчиков технологических параметров.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства за счет определения величины вариации аналогового сигнала. Устройство содержит схему 1 сравнения, генератор 2 импульсов, счетчики 3 — 5, дешифраторы 6 и 7, цифроаналоговый преобразователь 8, триггер 9 управления, элемент НЕ 10, элементы И 11 — 16, элементы ИЛИ 17 и 18. Устройство позволяет аппаратно реализовать процедуру вычисления вариации обрабатываемого аналогового сигнала в течение заданного временного интервала. 2 ил, 1562932

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для автоматического определения в цифровой форме вариации (максимального изменения) обрабатываемогс аналогового сигнала, поступающего от различного рода источников, например, датчиков технологических процессов. 10

Цель .изобретения " расширение функцнональных возможностей устройства за счет определения величины вариации айалогового сигнала. На фиг.l представлена структурная схема устройства для определения вариации аналогового сигнала; на фиг.2— временные диаграмм1, иллюстрирующие принцип его работы.

Устройство для определения варна- 20 ции аналогового сигнала (фиг.l) содержит схему 1 сравнения, генератор 2 импульсов, реверсивные счетчики 3 — 5> дешифраторы 6 и 7 нуля, цифроаналоговый преобразователь 8, триггер 9 управления, элемент HE 10, элементы

И 11 — 16, элементы ИЛИ 17 и 18, информационный вход 19 устройства, установочный 20 и управляющий 21 входы, информационный 22 и управляющий 23 вы- 30 ходы устройства.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом цикла обработки аналогового сигнала X(t) в момент време- 35 ни t (ôèã.2) на первый управляющий вход устройства (на единичный вход триггера 9 (фиг.l) и установочные входы счетчиков 3 и 4) с помощью кнопки начальной установки (не показана)

Или от какого-либо другого внешнего устройства поступает управляющий сигнал, посредством которого триггер 9 устанавливается в единичное состояние, а счетчики 3 и 4 обнуляются.При этом триггер 9 сигналом на нулевом выходе блокирует элементы И 15 и 16, а также подает разрешающий потенциал логической единицы на входы элементов И 11 и 12. 50

Обрабатываемый аналоговый сигнал

X(t) поступает на первый вход схемы 1 сравнения. На второй вход этой же схемы поступает компенсирующий аналоговый сигнал Х () обратной связи с 55 выхода цифроаналогового преобразователя 8. Если сигнал X(t) больше сигнала Х () (режим "Недокомпенсация"), то на первом выходе схемы 1 срав ения образуется сигнал логической единицы, который открывает,элемент И 11.

Импульсы от генератора 2 через эле- . мент И 11 поступает на вход сложения реверсивного счетчика 5. Содержимое этого счетчика увеличивается, что, в свою очередь, вызывает увеличение компенсирующего аналогового сигнала

Х (t) на выходе цифроаналогового преобразователя. Как только сигйал Х (С) становится равным сигналу X(t) с точностью до порога нечувствительности

Е, схема 1 сравнения закрывает элемент И 11.

Если же обрабатываемый сигнал X(t) меньше компенсирующего сигнала Х„() (режим "Перекомпенсация"), то на втором выходе схемы 1 сравнения образуется сигнал логической единицы, который открывает элемент И 12, и импульсы от генератора 2 поступают уже на вход вычитания реверсивного счетчика 5. Содержимое этого счетчика уменьшается, что вызывает уменьшение компенсирующего сигнала Х„(t). Как только сигнал Хк() становится равным сигналу X(t) с точностью до Е схема 1 сравнения закрывает элемент

И 12. Тем самым осуществляется следящее преобразование обрабатываемого сигнала X(t) в цифровую форму, в процессе которого на выходах разрядов реверсивного счетчика 5 образуется параллельный код, пропорциональный текущему значению сигнала Х(с), а ча выходах элементов И 11 и 12 — реверсивный числоимпульсный код,, представляющий собой последовательность кодовых импульсов К и К,,образуемых соответственно при каждом элементарном положительном и отрицательном приращениях сигнала Х(t).

Кодовые импульсы К+, образуемые на выходе элемента И ll поступают также через элемент ИЛИ 17 на вход сложения реверсивного счетчика 3 и через элемент И 14 и элемент ИЛИ 18 на вход вычитания реверсивного счетчика

4. Кодовые импупьсы К, образуемые на выходе элемента H 12, поступают также на вход сложения реверсивного счетчика 4.и через элемент И 13 на вход вычитания реверсивного счетчика

3. С.помощью дешифраторов 6 и 7 осуществляется блокировка счета на вычитание в счетчиках 3 и 4, как только

5 1562 в соответствующем счетчике образуется число нуль. Блокировка достигается тем, что при появлении в счетчике 3 числа куль ка выходе дешифратора 6, подключеккдго к нулевым выходам разрядов счетчика 3, образуется потенциал логического нуля, который блокирует элемент И 13. Аналогичным образом с помощью дешифратора ? осуцест-10 вляется блокировка входа вычитания счетчика 4.

Поскольку в начале цикла обработки сигкала в момент времени to (фиг.2) счетчики 3 и 4 обнуляются, то в результате на выходах дешифраторов 6 и

7 образуются потенциалы логического нуля, которые посредством элементбв

И 13 и 14 блокируют входы вычитания соответственно счетчиков .3 и 4. 20

В интервале времени между моментами Т и Т, (фиг.2) сигнал X(t) возрастает, а значит образуются кодовые импульсы К+ ка выходе элемента И 11 (фиг.1). Эти импульсы поступают через 25 элемент ИЛИ 17 на вход сложения реверсивного счетчика 3 и вход элемента И 14, который в данной ситуации заблокирован сигналом от дешифратора

7 нуля. В результате в указанный про- 30 межуток времени счетчик 4 продолжает оставаться в нулевом состоянии, а счетчик 3 считает на сложение, причем содержимое этого счетчика пропорционально текущему положительному при- 3 ращению сигнала X(t) относительно его значения Х в момент времени о

В момент времени t„ (фиг.2) происходит изменение знака .приращения сигнала, а значит на выходе элемента

И 12 (фиг.1) образуются кодовые им пульсы К . Эти импульсы поступают на вход сложения реверсивного счетчика

4 и на вход элемента И 13. Посколь- . ку в реверсивном счетчике 3 в данной 45 ситуации содержится число, отличное от нуля, на выходе дешифратора 6 образуется сигнал логической единицы, который открывает элемент И 13. Поэтому в интервале между моментами вре" g0 мени t и t кодовые импульсы К свободно проходят на вход вычитания счетчика 3, уменьшая содержимое последнего. Однако к моменту времени tg содержимое этого счетчика еще не достиг" нет нуля, поскольку значение сигнала Х больше значения сигнала Х,. Содержимое же реверсивного счетчика 4 увеличивается и к моменту времени t g

93? окажется пропорциональным отрицательному приращению сигHQJIH Х(t) относительно зкачейия Х вЂ” наибольшего лоf кального значения обрабатываемого сигнала от момента t качала цикла его обработки.

В момент времени t (фиг.2) происходит очередное изменение знака приранения сигнала X(t) и снова образовываются уже кодовые импульсы К .Эти импульсы поступают на вход сложения реверсивного счетчика 3 If открытый пешифратором 7 вход вычитания реверсивного счетчика 4. Содержимое счетчика 3 постоянно увеличивается, а счетчика 4 уменьшается до тех пор, пока в момент времени t> (фиг.2) выполняется условие Х =Х и содержимое

9 f счетчика 4 равно нулю. В этот момент времени Ез дешифратор 7 блокирует элемент И 14, предотвращая дальнейший счет на вычитание счетчиком 4.

Начиная с момента времени (фиг.2}, сигнал X(t) уменьшается, а значит образуются кодовые импульсы

К, которые поступают на вход сложения счетчика 4 и вход вычитания счет.чика 3. При этом содержимое счетчика

4 в каждый момент времени пропорционально текущему отрицательному приращению сигнала X(t) относительно наибольшего локального значения Х в течение цикла обработки сигнала, а содержимое счетчика 3 пропорционально текущему положителькому приращению сигнала Х() относительно наименьшего локального значения Х в течение цикла обработки сигнала.

В.моменты времени t и С (фиг.2) происходят очередные изменения знака приращения сигнала X(t), что вызывает изменения направления счета в счетчиках 3 и 4. Яднако поскольку экстремальные значения сигнала Х и Х не являются ни наибольшим,:-;и наименьшим значениями сигнала, то в счетчиках 3 и 4 нуль не образуется, а значит не происходит срабатывание дешифраторов 6 и 7, В момент времени t>, когда значение сигнала Х становится равным наименьшим значению Х, принятому в момент времени t0, содержимое счетчика .

3 равно нулю. При этом срабатывает дешифратор 6 н закрывается элемент

И 13. В результате, начиная с момента времени Ст,счет на вычитание счет1562932 чика 3 прекращается и в нем сохраняется число нуль.

В интервале между моментами времени te u t (фиг.2) счетчик 3 (фиг.1) работает на сложение, а счет5 чик 4 — на вычитание, причем содержимое счетчика 3 пропорционально ло" кальному положительному приращению сигнала X(t) относительно наименьшего значения Х8 от момента t> начала ,обработки, а содержимое счетчика 4 огрицательному локальному приращению сигнала X(t) относительно наибольшего значения Х 4 от момента, начала обработки. Ввиду того, что указанные приращения отличны от нуля, то в течение рассматриваемого интервала времени дешифраторы 6 и ? не срабатывают.

В момент времени tg (фиг.2) проис- 0 ходит очередное изменение знака приращения сигнала, и счетчик 3 начиHQPT работать на вычитание, а счетчик 4 — на сложение. В момент времен t 1î, когда значение сигнала Х1 25

1о равно наименьшему значению сигнала

Х11, в счетчике 3 образуется число нуль, При этом дешифратор 6 (фиг.1) с помощью элемента И 13 блокирует вход вычитания счетчика 3, благодаря чему при да„пьнейшем отрицательном изменении сигнала X(t) число нуль в нем сохраняется.

Начиная с момента времени

11 (фиг,2), когда образуются кодовые импульсы К., счетчик 3 (фиг.1) работает на сложение, а счетчик 4 — на вычитание, причем содержимое счетчика

3 пропорционально положительному приращению сигнала X(t) относительно наименьшего значения Х11, а содержИмое счетчика 4 — отрицательному приращению сигнала Х(с) относительно наибольmего значения Х4., Таким образом, в момент времени t (фиг.2)

17 окончания цикла обработки сигнала содержимое счетчика 4 равно величине

8Х представляющей собой абсолютную величину разности значения Х 1 сигнала, IIpHHHTorо в момент времени и.наибольшего значения Х4 сигнала, принятого в течение времени цикла обработки между моментами t u t 1, а содержимое счетчика 3 равно величине ,ЬХ11, представляющей собой абсолютную величину разности значения Х 1 и наименьшего .значения Х„, сигнала, принятого в течение времени цикла обра6оТКН межДУ MoMeHvaMH t H t11

В момент времени t на второй уп12 ,равляющий вход 21 устройства (нулевой вход триггера 9) поступает сигнал и триггер 9 устанавливается в нулевое состояние. При этом сигнал на единичном выходе этого триггера блокирует элементы И 11 и 12, а разрешающий сигнал с нулевого выхода поступает ьа элементы И 15 и 16. Поскольку содержимое дХ счетчика 4

1 отлично от нуля, то на выходе дешифратора 7 образуется сигнал логической единицы, который открывает элемент И 15 и через элемент HE 10 блокирует элемент И 16. Импульсы от генератора 2 через открытый элемент И

15 и элемент ИЛИ 18 поступают на вход вычитания счетчика 4 и через элемент

ИЛИ 17 на вход сложения счетчика 3.

При этом содержимое счетчика 4 уменьшается, а содержимое счетчика 3 увеличивается до тех пор, пока в нем не образуется число нуль и дешифратор

7. заблокирует элемент И 15. В момент срабатывания дешифратора 7 в счетчике

3 образуется код ЛХ = Л Х, + и Х, представляющий собой цифровой эквивалент вариации обрабатываемого сигнала X(t) в течение цикла его обработки (фиг.2).

Одновременно при срабатывании дешифратора 7 (фиг.1) на выходе элемента

НЕ 10 появится сигнал логической единицы, совпадение которого с сигналом логической единицы на нулевом выходе триггера 9 вызывает появление сигнала логической единицы на выходе элемента И 16. Появление указанного сигнала на выходе 23 устройства сигнализирует внешнему устройству (например, ЭВМ) о возможности считывания информации на информационном выходе 22, представляющей собой параллельный код вариации обрабатываемого сигнала.

Формула изобретения

Устройство для определения вари1 ации аналогового сигнала, содержащее схему сравнения, генератор импульсов, первый — третий реверсивные счетчики, первый — шестой элементы И, элемент

НЕ, первый и второй дешифраторы нуля, цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен с первым входом. схемы сравнения, второй вход которой является информационным входом устройства, а первый и второй вы1562932

io ходы подключены к первьм входам первого и второго элементов И, вторые входы которых и первый вход третьего элемента И соединены с выходом генератора импульсов, а выходы подключены соответственно к входам сложения и вычитания первого реверсивного счетчика, выход которого подключен к входу цифроаналогового преобразователя, выход четвертого элемента И соединен с входом вычитания второго реверсивного счетчика, выход которого подключен к входу первого дешифратора нуля, выход второго элемента И сое- g динен с входом сложения третьего реверсивного счетчика, выход которого подключен к входу второго дешифратора нуля, выход которого соединен с первым входом пятого элемента И и . 20 входом элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом шестого элемента И, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет 25 определения величины вариации аналогового сигнала, в него введены первый, второй элементы ИЛИ и триггер управления, единичный вход которого соединен с установочными входами вто- 30 рого и третьего реверсивных счетчиков и установочным входом устройства, управляюций вход которого подключен к нулевому входу триггера управления, прямой выход которого соединен с третьими входами первого и второго элементов И, а инверсный выход — с вторыми входами третьего и шестого элементов И, выход шестого элемента

И является сигнальным выходом устройства, информационный выход которого подключен к выходу второго реверсивного счетчика, третий вход третьего элемента И соединен с выходом второго дешифратора нуля, а выход — с первыми входами первого и второго элементов ИЛИ, второй вход первого элемента ИЛИ подключен к выходу первого элемента И и второму входу пятого элемента И, выход которого соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу вычитания третьего реверсивного счетчика, выход первого элемента ИЛИ соединен с входом сложения второго реверсивного счетчика, выход первого. дешифратора нуля подключен к первому входу четвертого элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И.

1562932

Редактор Н. Рогулич

Заказ 1066

Тираж 564

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и. открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 Зыюд1

/ПЮГ8риУ

ЙиодО

ЮД/Я АУ

Составитель А.Александров

Техред Л.Сердюкова Корректор В.Гирняк

Устройство для определения вариации аналогового сигнала Устройство для определения вариации аналогового сигнала Устройство для определения вариации аналогового сигнала Устройство для определения вариации аналогового сигнала Устройство для определения вариации аналогового сигнала Устройство для определения вариации аналогового сигнала 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике и автоматике и может быть использовано в средствах автоматического регулирования для преобразования амплитудного значения трехфазного симметричного напряжения в цифровой код

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для автоматического взвешивания неподвижных и движущихся объектов

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для обнаружения в аналоговых сигналах фрагментов, определяемых нахождением сигналов в заданных пределах по амплитуде и времени

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах для измерения в широком диапазоне величин, например напряжений

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении мгновенных значений напряжения

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении напряжений постоянного тока высокоомных источников в условиях воздействия помех

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может использоваться для построения цифровых вольтметров, содержащих преобразователи напряжение-частота (ПНЧ)

Изобретение относится к области электроизмерений и предназначено для использования в электроприводе с цифровым управлением станков с ЧПУ и РТК, для осуществления в системах управления обратных связей по току

Изобретение относится к области электрических измерений, в частности к измерениям больших постоянных токов без разрыва электрической цепи, и может быть использовано при периодическом или эпизодическом контроле режимов электрических цепей больших постоянных токов

Изобретение относится к области электрических измерений, в частности к измерениям больших постоянных токов без разрыва электрической цепи и может быть использовано при периодическом или эпизодическом контроле режимов электрических цепей больших постоянных токов

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в приборах для измерения сопротивления петли "фаза-нуль" однофазной питающей сети любого типа при проведении сертификации электроустановок зданий и соответствующих испытаний электрооборудования и электроустановок промышленных и жилых зданий

Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано для преобразования тока в частоту в устройствах с высокими требованиями к надежности и точности преобразования

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения показателей качества электрической энергии

Изобретение относится к устройствам железнодорожной автоматики и телемеханики, а именно к измерению и контролю параметров блоков электрической централизации (ЭЦ)

Изобретение относится к электронной технике и может использоваться для преобразования тока в частоту в устройствах с высокими требованиями к надежности и точности преобразования

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для цифровой обработки аналоговых сигналов, поступающих от датчиков технологических параметров

Наверх