Устройство для определения моментов появления экстремума

 

Изобретение относится к аналого-цифровой вычислительной технике, технике измерений электрических сигналов и может быть использовано в цифроаналоговых вычислительных машинах, информационноизмерительных системах, устройствах преобразования аналоговой информации в цифровую форму. Цель изобретения - увеличение точности определения моментов появления экстремумов. Цель достигается тем, что в устройство для определения моментов появления экстремумов, содержащее первый 1 второй 2 блоки сравнения, первый триггер 4, первый 5, второй 6 элементы И, преобразователь 7 код - напряжение , элемент ИЛИ 6, регистр 9 хранения амплитуды, генератор 10. третий 11 и четвертый 12 элементы И, первый 13 и второй 14 счетчики, второй триггер 15, пятый элемент И 16, третий триггер 17, введены блок 3 реверсивных счетчиков, дифференциатор 18, блок 19 выделения модели, аналого-ц«.фровой преобразователь 20, дешифратор 21, коммутатор 22, что позволяет повысить точность в среднем на 15-20%. 2 ил. Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Н 03 К 5/153

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 (21) 4495747/21 (22) 05.09.88 (46) 07.02.91. Бюл. № 5 (71) Уфимский авиационный инс итут им. Серго Орджоникидзе (72) Ю;В.Лобанов, P.З.Шаяхметов и А,В.Налобин (53) 621.374 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 911709, кл. Н 03 К 5/153, 198?.

Авторское свидетельство СССР

¹ (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

МОМЕНТОВ ПОЯВЛЕНИЯ ЭКСТРЕМУМОВ (57) Изобретение относится к аналого-цифровой вычислительной технике, технике измерений электрических сигналов и может быть использовано в цифроаналоговых вычислительных машинах, информационно,,„. Ж „„1626351 Al измерительных сис-емах, устройствах преобразования аналоговой информации в цифровую форму. Цель изобретения — увеличение точности определения моментов появления экстремумов, Цель достигается тем, что в устройство для определения моментов появления экстремумов, содержащее первый 1, в арой 2 блоки сравнения, первый триггер 4, первый 5, второй 6 элементы И, преобразователь 7 код — напряжение, элемент ИЛИ 8, регистр 9 хранения амплитуды. генератор 10. третий 11 и четвертый 12 элементы И, первый 13 и второй

14 счетчики, второй триггер 15, пятый элемент И 16, третий триггер 17, введены блок

3 реверсивных счетчиков, дифференциатор

18, блок 19 выделения модели, аналого-ц .фровой преобразователь 20, дешифратор 21, коммутатор 22, что позволяет повысить точность в среднем на 15-20 "ь. 2 ил.

1626351

55

Изобретение относится к аналого-цифровой вычислительной технике и может быть использовано в цифроаналоговых вычислительных машинах, информационноизмерительных сиСтемах, устройствах преобразования аналоговой информации в цифровую форму.

Цель изобретения — повышение точности определения величины момента появления экстремума входного напряжения, На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг, 2 — график, иллюстрирующий функционирование устройства.

Устройство содержит первый 1, второй

2 блоки сравнения, блок 3 реверсивных счетчиков 3,1, 3.2, первый триггер 4, первый

5, второй 6 элементы И, преобразователь 7 код — напряжение, элемент ИЛИ 8, регистр

9 хранения амплитуды, генератор 10, третий

11 и четвертый 12 элементы И, первый 13 и второй 14 счетчики импульсов, второй триггер 15, пятый элемент И 16, третий триггер

17, дифференциатор 18. блок 19 выделения модуля, аналого-цифровой преобразователь 20, дешифратор 21, коммутатор 22, входную шину 23, выходные шины 24-26, при этом первые входы первого и второго блоков 1, 2 сравнения соединены с входной шиной 23, а выходы соответственно подключены к первому и второму входам первого триггера 4, первым входам первого 5 и второго 6 элементов И, вторые входы которых соединены с выходами первого триггера 4, а выходы подсоединены соответственно к выходным шинам 24, 25, а через элемент ИЛИ 8 соединены с входом записи регистра 9 хранения амплитуды, информационные входы которого соединены с входами преобразователя 7 код — напряжение, выходы которого соединены соответственно с вторыми входами первого и второго блоков 1, 2 сравнения, генератор 10, выход которого соединен с первыми входами третьего 11 и четвертого 12 элементов И, вторые входы которых соединены с инверсными выходами второго 15 и третьего 16 триггеров соответственно, выходы третьего

11 и четвертого 12 элементов И соединены с входами первого 13 и второго 14 счетчиков импульсов соответственно, прямой выход триггера 15 соединен с первым входом пятого элемента И 16, второй вход которого соединен с выходом второго блока 2 сравнения, выход пятого элемента И 16 соединен с установочным входом третьего триггера 17, входы сброса второго 15 и третьего 17 триггеров и первого счетчика 13 импульсов соединены с выходом первого блока 2 сравнения, вход сброса второго счетчика 14 импульсов и установочный вход

3г, 40

45 второго триггера 15 соединены с выходом второго элемента И 6, прямой выход третьего триггера 17 соединен с шиной 26 окончания измерения параметров максимума, вход рифференциатора 18 соединен с входной шиной 23, а выход через последовательно соединенные блок 19 выделения модуля, аналого-цифровой преобразователь 20 и дешифратор 21 соединен с управляющим входом коммутатора 22, первый и второй информационные входы которого соединены соответственно с выходами первого 1 и второго 2 блоков сравнения, первый и второй выходы коммутатора 22 соединены с первым и вторым суммирующими входами блока 3 реверсивных счетчиков, третий и четвертый выходы коммутатора 22 соединены соответственно с первым и вторым вычитающими входами блока 3 реверсивных счетчиков, выходы которого соединены с входами преобразователя 7 код — напряжение.

Устройство работает следующим образом, Входной сигнал подается на первые входы блоков 1 и 2 сравнения, уровни срабатывания которых отлйчаются на один уровень квантования. Если при увеличении входной сигнал достигает уровня срабатывания блока 1 сравнения, он выдает импульс, который увеличивает на один разряд число в блоке 3 реверсивных счетчиков, что приводит к увеличению на один уровень квантования выходного напряжения преобразователя 7, а следовательно, и уровней срабатывания обоих блоков 1 и 2 сравнения.

При дальнейшем увеличении входного сигнала работа устройства повторяется, причем триггер 4, установленный в единичное состояние первым из выходных импульсов блока 1 сравнения, своего состояния не изменяет до достижения входным сигналом значения максимума. Такая работа продолжается до тех пор, пока крутизна входного сигнала dU/бт лежит в пределах, обеспечивающих требуемую точность определения величины и момента появления экстремума, которая задается заранее. Для этого входной сигнал последовательно дифференцируется блоком 18 дифференциатора, выделяется его модуль на блоке 19, преобразуется в цифровой код аналого-цифровым преобразователем 20, Этим кодом через дешифратор 21 управляются цифровые ключи коммутатора 22, которые при достижении

dU/dt критического до минимума значения (фиг. 2, точка К) переключают выходы блоков

1 и 2 сравнения с входом реверсивного счетчика 3 (старшие разряды) на входы реверсивного счетчика 3 (младшие разряды). В

162535) 1

10

35

45 с0

55 результате получают более мелкий уровень квантования выходного напряжения преобразователя 7 и соответг.твенно уровни сравнения на входах блоков 1 и 2 сравнения.

Причем запись старших разрядов в преобразователе 7 сохраняется за счет того, что счетчик 3.1 не сбрасывается, Этим достигается повышенная точность определения величины экстремума входного напряжения и момента его появления, особенно при малых скоростях изменения входного =игнала. .Последнее хорошо видно на фиг. 2 (где t< соответствует времени переключения коммутатора 22 при достижении входного сигнала критического 40/dt, точка К), когда начинает работу реверсивныи счетчик 3,2 младших разрядов. С этого момента вес каждого кванта выходного напряжения преобразователя 7 будет Un) (фиг. 2), Первым же импульсом, поступающим из блока 1 сравнения, устанавливаются в нулевые состояния триггеры .5 и 17. На вторых входах элементов И 11 и 12 возникает сигнал "1", импульсы с генератора 10 поступают на вход счетчиков 13 и 14, ч гчик 13 при этом обнуляется каждым импульом, поступающим с блока 1 сравнения, аким образом, код состояния счетчика 13 всегда хранит в себе временное расстояние между импульсами с блока 1 сравнения.

Последостижения значения максимума входной сигнал начинает уменьшаться (фиг.

2, точка tt) срабатывает блок 2 сравнения, импульс с выхода которого, кроме того, что уменьшает на единицу состояния блока 3 реверсивных счетчиков, а следовательно, и уровни срабатывания блоков 1 и 2 сравнения, проходит через элемент И 6 на шину 25, свидетельствуя о достижении входным сигналом максимума. Этот же импульс устанавливает в нулевое состояние триггер 4, который закрывает элемент И бдля прохождения импульсов с блока 2 сравнения при дальнейшем уменьшении входного сигнала.

Импульс, который образовался на выходе элемента И 6, через элемент ИЛИ 8 подается на вход записи регистра 9, Этим осуществляется запись кода амплитуды экстремального значения входного сигнала— старшие и младшие разряды блока реверсивных счетчиков. Импульсами с выхода элемента И 6 устанавливается в единичное состояние триггер 15, импульсы с енератора 10 через элемент И 11 перестают проходить. Кроме того, импульс с выхода элемента И 6 обнуляат счетчик 14, который после этого продолжает счет импульсов, поступающих с генератора 10 через элемент И

12. Счетчик 13 подсчет импульсов прекращает и его выходной код пропорционален времени (tz — to). Этот код хранится в счетчике 13. При первом срабатывании блока 2 сравнения импульс не проходит на выход элемента И 16. При втором же поступлении импульса с выхода блока 2 сравнения он проходит через элемент И 16 и устанавливает триггер 17 в единичное состояние. В результате импульсы через элемент И 12 перестают поступагь на вход счетчика 14. В последнем при этом хранится код, пропорциональный времени (1з — 1 ). на прямом вь.ходе триггера 17 появляется сигнал "1". который указывает на то, что найдено три точки а области максимума

Точка А, амплитуда которой пропорциональна коду, хранчщемуся в регистре 9, отдалена от очки Б нч расстояние, по времени пропорциональное коду, хранящемуся в счет ике 13, точка Б, амплитуда которой пропорциональна коду, хг анящемуся в регистре 9, и точка С, амплитуда которой пропорциональна коду, хранящемуся в регистре 9, минус 1, она отдален". от точки Б на время, пропорциональное коду, хранящемуся в счетчике 14. Все это происходит в более мелкие периоды квантования по амплитуде, что позволяет у еличить гочность усгройства длч опред, 1-чия моментов появления чкстремумов. И формация с выходов счетчиков 13, 14 и регистра 9 может быть подана Hd ЭАМ, которос реализует алгоритмы параболической интерполяции.

Таким образом, введение дифференциатора, блока выделенич модуля, аналг-оцифрового преобразователя, дешифра ора, коммутатора и блока реверсивных счетчиков позволяет определять в области максимума три точки входного сигнала более точно и по этим точкам с применением алгоритмов параболической интерполяции вычисляется величина и момент появления максимума входного сигнала.

Техническая реализация описанных блоков может быть следующая: блоки 1 и 2 сравнения — микросхема К 554САЗА; блок 3 реверсивных счетчиков — ликросхема К

155ИЕ6; триггеры 4, 15, 17 — микросхема К

155ТМ7; элементы И 5, 6, 11, 12, 16 — микросхема К 155ЛИ1; преобразователь 7 код— напряжение- микросхема К Р572ПА1А; элеме ь . 8 ИЛ И вЂ” микрос .ем а К 155Л Л 1, регистр 9 хранения амплитуды — микросхема

К 176 IP10; генератор 10 — микросхема К

Р127ГФ1А; счетчик 13, 14 — микросхема К

155ИЕ6; дифференциатор 18 и блок 19 выделения модуля — микросхема 157ДА1; АЦП

20 — микросхема 57?ПВ2; дешифратор 21— микросхема К 155ИМ1; коммутатор 22 микросхема 190КТ2. Причем с ALIH 20 берутся только те разряды, которые определяют

16263Ы сш уровень — входного сигнала, а дешифог ратор 21 может управляться по входам Вь следовательно, с помощью АЦП 20 и дешифратора 21 возможно более точно регулировать требуемую величину 2U/ог входного сигнала, В блоке 3 реверсивных счетчиков показаны два реверсивных счетчика 3,1 и 3,2, Их число может быть увеличено до m счетчиков, что дозволяет задавать m различнь.х по величине квантования уровней с различающимся шагом квантования амплитуды.

Предварительный анализ эффективности применения этого устройства показал повышение точности вычисления экстремумов в среднем на 15-20%.

Формула изобретения

Устройство для определения моментов появления экстремумов, содержащее первый и второй блоки сравнения, первые входы которых соединены с входной шиной, а выходы подключены соответственно к первому и второму входам первого триггера и первым входам соогеетственно первого и второго элементов И, вторые входь которых соединены соответственно с выходами первого триггера, а выходы подсоединены к первой и второй выходным шинам и через элемент ИЛИ соединены с входом записи регистра хранения амплитуды, информационные входы которого соединены с входами преобразователя код — напряжение, выходы которого соединены соответственно с вторыми входами первого и второго блоков сравнения, гечератор, выход которого соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И вторые входы которых Риг,2

Составитель М.Леонова

Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская

Редактор А.Моть: ь

Заказ 284 Тираж 462 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-и-.äàòåëüñêèé комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

40 подключены к лнеерсным выходам соответственно второго и третьего триггеров, выходы третьего и четвертого элементов И соединены с входами первого и второго счетчиков импульсов соответственно, прямой выход второго триггера соединен с первым входом пятого элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго блока сравнения, выход пятого элемента И соединен с установочным входом третьего триггера, входы сброса второго и третьего трип еров и первого счетчика импульсов соединены с выходом первого блока сравнения, вход сброса второго счетчика импульсов i установочный вход второго триггеоа соединены с выходом второго элемента И, прямой выход третьего триггера соединен с шиной окончен. измерения параметров максимума устройства,о т л и ч а югц е е с я тем, что, с целью увеличения точности, введены дифференциатор, блок выделения модуля, аналого-цифровой преобразователь, дешифратор, коммутатор и блок рееерсиеных счетчиков, при этом вход д, фференциатора соединен с входной шиной, а выход через последовательно соединенные блок выДеления модуля, аналого-цифровой преобразователь и дешифратор гоединен с управляющим входом коммутатора первый и второй информационные входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго блоков сравнения, первый и второй выходы коммутатооа соединены с первым и вторым сумм ",рующим входами блока реверсивных счетчиков, третий и четвертый выходы коммутатора соединены соответственно с первым и вторым вычитающими входами блока реверсивных сче-чиков, выходы которого соединены с входами преобразователя код— напряжение.