Вычислительное устройство для определения параметров пика

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для определения параметров ограниченной аналоговой кривой переходного процесса, пика хроматограмм, кривой отклика на импульсное возмущение и т.д. и может найти применение в нефтехимии, биологии, пищевой и в других отраслях народного хозяйства. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет вычисления высоты и коэффициента асимметричности пика. Вычислительное устройство содержит компаратор 1, цифроаналоговый преобразователь 2, счетчик 3 преобразователя, два счетчика 4 и 5 результата, два реверсивных счетчика 6 и 7, блок 8 деления, пять триггеров 9 - 13, два одновибратора 14 и 15, дешифратор нуля 16, четыре элемента И17 - 20, три элемента ИЛИ 21 - 23, генератор 24 импульсов, два элемента 25 и 26 задержки, два регистра 27 и 28 памяти. Работа устройства основана на представлении входного сигнала последовательностью единичных площадей (приращений). Наличие новых элементов и связей позволяет определить величину проквантованного по уровню входного напряжения пика в точке перегиба (высоту пика) и отношение площадей первой и второй половины пика разделенной прямой, проходящей в точке перегиба пика и перпендикулярной оси абсцисс координатной системы на воображаемой плоскости хроматограммы (коэффициент асимметричности пика) и тем самым расширяет область применения устройства. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 ь 06 С 7/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4463225/24-24 (22) 19.07.88 (46) 07.05 90. Вюл. ¹ 17 (71) Грузинский политехнический институт им. В.И.Ленина (72) Т.А.Адамия (53) 681.335(088.8} (56) Гуревич А.Л. и др. Автоматический хроматографический анализ. — Л.:

Химия, 1980, с.145-146.

Авторское свидетельство СССР

)083204, кл. G 06 G 7/16, 1982.

„.,Я0„„562937 д1

2 (54) ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПИКА (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для определения параметров ограниченной аналоговой кривой переходного процесса, пика хромато— грамм, кривой отклика на импульсное возмущение и т.д. и может найти применение в нефтехимии, биологии, пищевой и в других отраслях народного хозяйства. Цель изобретения — расшп1562937 рение функциональных возможностей за смет вычисления высоты и коэффициента асимметричности пика., Вычислительное устройство содержит компаратор 1

5 цифроаналоговый преобразователь 2, счетчик 3 преобразователя, два счетчика 4 и 5 результата, два реверсивных счетчика 6 и 7, блок 8 деления, пять триггеров 9-13, два одновибратора 14 и 15, дешифратор 16 нуля, чЕтыре элемента И 1?-20, три элемента ИЛИ 21-23, генератор 24 импульсов, два элемента 25 и 26 задержки, два регистра 27 и 28 памяти. Работа уст- 15 ройства основана на представлении

Изобретение относится к автоматикЕ и вычислительной технике и предназначено для определения параметров ограниченной аналоговой кривой перехОдного процесса, пика хроматограмм, кривой отклика на импульсное возмущение и т.д. и может найти применение в нефтехимии, биологии, пищевой и в других областях народного хозяйства.

Целью изобретения является расширЕние функциональных воэможностей за счет вычисления высоты и коэффициента асимметричности пика.

На чертеже представлена блок-схема вычислительного устройства.

Вычислительное устройство содержит компаратор 1, цифроаналоговый преобразователь 2, счетчик 3 преобразователя., первый 4 и второй 5 счетчики результата, первый 6 и второй 7 ре- 4 версивные счетчики, блок 8 деления, с первого по пятый триггеры 9-13, первый 14 и второй 15 одновибраторы, дешифратор 16 нуля, с первого по четвертый элементы И 17-20, первый 21, 45 второй 22 и третий 23 элементы ИЛИ, генератор 24 импульсов, первый 25 и второй 26 элементы задержки, первый

27 и второй 28 регистры памяти.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии все счетчики обнулены. Первый триггер 9 находится в состоянии единицы, при котором сигналом с его прямого выхода в счетчи55 ке 3 преобразователя и первом счетчике 4 результата записано по единице младшего разряда, а второй триггер

lO установлен в состоянии нуля. С ин-. входного сигнала последовательность:0 единичных площадей (приращений). Наличие новых элементов и связей позволяет определить величину проквантованного по уровню входного напряжения пика в точке перегиба (высоту пика), и отношение площадей первой и второй половины пика разделенной прямой, проходящей в точке перегиба пика и перпендикулярной оси абсцисс координатной системы на воображаемой плоскости хроматограммы (коэффициент асимметричности пика) и тем самым расширяет область применения устройства, 1 ил. версного выхода последнего поступает запрещающий счет потенциал высокого уровня на вход управления второго счетчика 5 результата. С прямого выхода второго триггера 10 управления поступает разрешающий счет (потенциал низкого уровня) на вход управления первого счетчика 4 результата.

Разрядность первого 4 и второго 5 счетчиков результата соответствует общему числу элементов единичных площадей разложения воображаемой плоскости хроматограммы по вертикали и горизонтали ориентировочно для площади одного пика. Потенциал низкого уровня с прямого выхода второго триггера

10 поступает также на счетный вход третьего триггера 11 и через первый

21 и второй 22 элементы ИЛИ на входы сбросов соответственно первого 6 и второго 7 реверсивных счетчиков, разрешая тем самым поиск максимума пика.

Четвертый 12 и пятый 13 триггеры установлены в состоянии нуля и подачей потенциала низкого уровня с прямых выходов закрывают соответственно третий 19 и четвертый 20 элементы И. Начальное состояние третьего триггера

11 не имеет значения. Входное напряжение равно нулю, а напряжение обратной связи на выходе цифроаналогового преобразователя 2 соответствует единице младшего разряда счетчика 3. На выходе компаратора 1 импульс отсутствует, а первый 17 и второй 18 элементы И закрыты, причем на втором и третьем вхбдах элемента И 18 присутствуют соответственно потенциалы высокого уровня с выхода младшего

5 1562о, разряда счетчика 3 и с выхода дешифратора 16 нуля, г на первый вход элемента И 17 поступает потенциал высокого уровня с инверсного выхода первого одновйбратора 14. С инверсного

5 выхода второго одновибратора 15 поступает потенциал высокого уровня на счетный вход второго триггера 10 и на вход разрешения перезаписи второ—

ro регистра 28 памяти. Разрядность счетчика 3 преобразователя, первого

6 и второго 7 реверсивных счетчиков соответствует числу шагов квантовауровню, ориентировочно для соты пика.

После появления на входе вычислительного устройства начала пика, момента совпадения на входах кол1паратора 1, входного напряжения и напряже- 20 ния обратной связи на выходе компаратора 1 формируется первый импульс, поступаюц«ий на вход первого одновибратора 14, на первый вход первого элемента И 18 и через второй элемент 26 25 задержки на входы сброса счетчика 3, Первый его разряд обнуляется и закры. вает элемент И .8. Однако до закрытия последнего первый импульс с выхода компаратора 1 проходит через элемент И 18 на счетный вход триггера 9 и перебрасывает его в нулевое состояние, при котором высокий потенциал с

его инверсного выхода поступает на второй вход элемента И 17. Триггер 9

35 остается в состоянии нуля до затухапика ния пика.

Одновременно с этим, передним фронтом первого импульса с компаратора 1 запускается одновибратор 14, на инверсном выходе которого формируется потенциал низкого уровня, запирающий элемент И 17. Через определенное время одновибратор 14 возвращается в 45 исходное состояние и отпирает элемент И 17. Импульсы с выхода генератора 24 импульсов через элемент И 1? поступают на счетные входы счетчиков 3 — 5 и реверсивных счетчиков 6 и 7. Цифроаналоговый преобразователь

2, преобразуя ступенчато возрастающий код счетчика 3 в пропорциональное ему напряжение, обеспечивает формирование ступенчатого возрастающего напряжения, обратной связи последовательным прохождением всех элементов (единичных) площадей. разбиения по вертикали на воображаемой плоскос r «хромато граммы до момент «врал«:.;. совпадения этого напряжения с .«апр»жением на другом входе компаратора 1.

В .омент времени сравнения напряжений на выходе компаратора 1 формируется импульс, осуществляющ«ьй обнуление счс.тчика 3 и запирание элемента 11 17 на время формирования на инверсном выходе одновибратора 14 импуль"à -.низкого потенциала. Далее указанные действия повторяются до момента времени затухания пика хроматогр; .мы. При этом на каждом такте, т.е. между дву— мя смежными моментами времени срабатывания компаратора 1 в первьп« счетчик 4 результата, на вход управления разрешения счета которого поступает разрешающий потенциал низкого уро>;«> с прямого выхода триггера О вводится код, соответствующий количеству шагов квантования по уровню вели -.ины входного напряжения на данном такте, т,е. шаг квантования по ьремени задается длительностью импульса низкого потенциала на инверсном выходе одно-вибратора 14 и площадь пика or.ределяется по методу прямоугольников, «ричем первым счетчиком 4 результата определяется плоц«адь пе1>вой половины

Одновременно с этим, в каждом такте импульсы с выхода генератора 24, через элемент И 17 поступают на четные входы реверсивных счетчиков 6 и

7, один из которых включен на сложение, а другой — на вычитание в «ависимости от поступления соответственно потенциала высокого или низкого уровня с выходов триггера 11. С помощью синхронной работы реверсивных счетчиков 6 и 7 в каждом -.àêòå осуществляется сравнение проквантованной по уровню величины входного напряжения с ее проквантованной по уровню величиной в предыду«цем такте. При возрастании входного напря>кения гика, т.е. при превышении проквантованной по уровню величины входного напряжения в каждом такте ее проквантованной по уровню величины в предыдуц«ел1 такте, возникает импульс на вь:— ходе заема, включенного в данном такте на вычитание реверсивного счетчика. Этим импульсом устанавливается в состояние единицы соответствуют;ий четвертый 12 или пятый 13 -. ðè.ã"ãåð и одновременно через элемент ИЛИ 23 пе1562937 редним фронтом этого импульса запускается второй одновибратор !5.

В каждом такте при возрастании входного напряжения пика на вход второго одновибратора 15 через элемент

ИЛИ 23 поочередно поступак>т импульсы повторного запуска с выходов заема реверсивных счетчиков 6 и 7 и одновибратор 15 удерживается в возбужден- 10 ном состоянии до достижения напряжения пика максимума.

При этом каждый раз в момент вреМени сравнения напряжений на входах омпаратора 1, импульс c его выхода 15 поступает через элемент 26 задержки на счетный вход триггера 11, входы третьего 19и четвертого 20 элементов

И. В результате триггер 11 переключается в противоположное состояние и обеспечивает изменение направления счета в реверсивных счетчиках 6 и ? в данном такте. Одновременно с этим оТкрывается третий 19 или четвертый

20 элементы II в зависимости от по- 25 ступления потенциала высокого уровня с прямого выхода соответствующего четвертого 12 или пятого 13 триггера и через первый 21 и второй 22 элементы ИЛИ осуществляется обнуление ревЕрсивного счетчика, работающего в предыдущем такте в режиме вычитания с одновременным управлением в состоянчи нуля соответствующего четвертого

12 или пятого 13 триггера.

После достижения входным напряжбнием пика максимума, т.е. в момент времени, когда в точке перегиба пика п1>оквантованная по уровню величина входного напряжения в данном такте не превышает ее проквантованной Flo уровню величины в предыдущем такте, o>",сутствует импульс на выходе заема, работающего в данном такте, в режиме вычитания реверсивного счетчика. 45

В результате в данном такте не происходит повторный запуск одновибратора 15 который возвращается в исходное состояние.

Сформированныи положительныи пе- 50 репад потенциала на инверсном выходе одновибратора 15 поступает на вход разрешения перезаписи регистра 28 памяти и на вход установки в единицу триггера 1О. В результате с выходов разрядов счетчика 3 в регистр 28 памяти записывается код, соответствующий высоте пика, после чего импульсом с выхода элемента 26 задержки счетчик

3 обнуляется. Бремя задержки импульса в элементе 26 задержки равно времени, необходимому для формирова-, ния положительного перепада потенциала на выходе одновибратора 15, и времени перезаписи в регистр 28 памяти кода с выходов разрядов счетчика 3. Одновременно с этим триггер

10 устанавливается в состоянии единицы и потенциал высокого уровня с его прямого выхода поступает на вход разрешения счета счетчика 4 результата, на счетный вход триггера 11, через первый 21 и второй 22 элементы ИЛИ на входы сбросов первого 6 и второго

7 реверсивных счетчиков, и на входы установки нуля четвертого 12 и пято- ° го 13 триггеров. В результате происходит запрещение поиска максимума и запрещение счета в первом счетчике 4 результата, а потенциалом низкого уровня с инверсного выхода триггера

10 разрешается счет во втором счетчике 5 результата, где осуществляется определение площади второй половины пика.

Завершение цикла определения параметров пика и возвращение вычислительного устройства в исходное состояние осуществляется в момент затухания пика.

В момент затухания пика в начале такта квантования по уровню разряды счетчика 3 обнулены и на выходе дешифратора 16 нуля сформирован высокий потенциал, поступающий на третий вход элемента И 18. Первый импульс с выхода генератора 24 импульсов, прошедший через элемент И 17 на счетный вход счетчика 3, устанавливает его младший разряд в единичное состояние.

На втором входе элемента И 18 появляется высокий потенциал, а на выходе цифроаналогового преобразователя 2 напряжение обратной связи, соответствующее одному шагу квантования по уровню. При этом происходит сравнение затухающего сигнала на входе устройства и напряжения обратной связи и на выходе компаратора 1 формируется последн>ж импульс. Этот импульс через элемент И 18 поступает на триггер 9, переклк>чая его в состояние единицы. Сигнал, образованный появлением высокого потенциала на прямом выходе триггера 9, поступает на вход управления блока 8 деления, на входы которого поступают коды с выходов

1562937 1О первого 4 и второго 5 с .етчиков ре- цом с входом устройства а выходом

Роис ва, зультата, соответствующие площадям

1 первой и второй половин пика. В результате деления кода, соответству5 ключенного вторым вхо jotf к .ы ющего площади первой половины пика, младшего разряда счетчика преобрана код, соответствующий площади вто- зователя, а третьим входом — к выходу рои половины пика, в выходном реги- дешифратора нуля, соединенного вхостре блока 8 деления появляется код, дами с выходами остальных раз рядов соответствующий коэффициенту асим- 10 счетчика преобразователя причем вы3 метричности пика. Вместе с этим им- ход второго элемента И подключен к пульс с прямого выхода триггера 9 по- счетному входу первого триггера пряУ ступает на вход установки нуля триг- мой выход которого через первый эле— гера О, которыи перебрасывается в мент задержки соединен с входами ус10 состоянии нуля, и с появлением потен- 15 тановки в "1" младшего разряда счет— циала низкого уровня на его прямом чика преобразователя и первого счетвыходе разрешается в дальнейшем счет . чика результата, входами сброса осв первом счетчике 4 результата и по- тальных разрядов первого счетчика иск максимума пика. результата и входом разрешения переИмпульс, образованный появлением 20 записи первого регистра памяти о т1 высокого потенциала на прямом выхо- личающееся тем что с де триггера 9, проходит также через целью расширения функциональных возъс элемент 25 задержки и устанавливает можностей за счет вычисления высоты в единицу младшие разряды счетчиков н коэффициента асимметричности пика, 3 и 4, обнуляет остальные разряды 25 в него дополнительно введены второй счетчика 4 результата и обнуляет счет- счетчик РезУльтата, два РевеРсивных чик 5 результата. 0дновременно.перед- счетчика, блок делениЯ, с втоРого по ним фронтом этого импульса происхо- пятый триггеры, второй одновибрадит разрешение перезаписи в регистр тор, третий и четвертый элементы И, 27 памяти кода, соответствующего ко- 30 три элемента ИЛИ, второй элемент заэффициенту асимметричности пика с вы- держки и второй регистр памяти, приходного регистра блока 8 деления. чем второй триггер соединен счетным

С поступлением каждого нового пи- входом с инверсным выходом второго ка процесс повторяется и происходит одновибратора и входом разрешения пеобновление информации в первом 27 и З5 резаписи второго регистра памяти, втором 28 регистрах памяти. В ка- входом установки в "0" — с прямым вычестве сигнала разрешения перезаписи ходом первого триггера и входом синсодержимого регистров 27 и 28 памяти хронизации блока деления, прямым вына внешнее устройство можно исполь- ходом — с первыми входами первого и зовать сигнал на выходе элемента 25 4р второго элементов И11И и входом раззадержки. решения счета первого счетчика результата, а инверсным выходом — с

Формула и з о б р е т ения входом разрешения счета второго счетчика результата, подключенного счетВычислительное устройство для оп- 45 ным входом к выходу первого элемента ределения параметров пика, содержа- И и счетным входом первого и второго щее генератор импульсов, выход кото- реверсивных счетчиков, входом сбророго соединен с первым входом первого са — к выходу первого элемента заэлемента И, подключенного вторым вхо- держки, а выходами разрядов — к входом к инверсному выходу первого триг- 5р дам разрядов делителя блока деления, гера, третьим входом — к инверсному соединенного входами разрядов деливыходу первого одновибратора, а вы- мого с выходами разрядов первого ходом — к счетному входу первого счет- счетчика результата, а выходами разчика результата и к счетному входу рядов — с информационными входами счетчика преобразователя, соединен- 55 первого регистра памяти, выходы разного выходами разрядов с входами циф- рядов которого являются выходом кода роаналогового преобразователя, выход коэффициента асимметрии пика устройкоторого подключен к первому входу ства, причем выход компаратора подкомпаратора, соединенного вторым Вхо- ключен к входу второго элемента за12

1562937

Составитель С. Казинов

Техред Л,Сердюкова Корректор Н,Ревская

Редактор Н.Рогулич

Заказ 1066 Тираж 555 Подписное

БНИИПИ 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 держки, выход которого соединен с входом сброса счетчика преобразоватеЛя, первыми входами треть -ro и четвертого элементов И и счетным входом третьего триггера, подключенного прямым и инверсным выходами к входам управления направлением счета первого и второго реверсивных счетчиков соответственно, причем третий элемент 10

И соединен вторым входом с выходом

Четвертого триггера, а выходом — с вторым входом первого элемента ИЛИ, подключенного вторым входом к входу установки в " 0" четвертого триггера и 15 входу сброса первого реверсивного счетчика, соединенного выходом заема с входом установки в "1" четвертого триггера и первым входом третьего элемента HJIH, подключенного выходом к входу второго одновибратора, а вторым входом — к выходу заема второго реверсивного счетчика и входу установки в "1" пятого триггера, соединенного входом установки в "0" с входом сброса второго реверсивного счетчика и выходом второго элемента ИЛИ, подключенного вторым входом к выходу четвертого элемента И, второй вход которого соединен с выходом пятого триг" гера, а выходы разрядов счетчика преобразователя подключены к информационным входам второго регистра памяти, выходы разрядов которого являются выходом кода. высоты пика,