Устройство для контроля и вычисления оценок изменений аналогового сигнала

 

Изобретение относится « вычислите ь ной технике и может быть использовано для в 1чи ления вариации сигнала датчика техно логического процесса Цель изобретения Расширение обтасти применения устройст- ВР с,тройство содержит схему сравнения 1, гечррагор 2 импульсов три реверсивных счетчика 3-5 два дешифратора нуля С, 7, цифрсзналоговыи преобразователь 8, шесть элементов И 11 - 16, два элемента НЕ 17 -Q элемент ИЛИ 10 и счетчик результат 9 Отпичительной особенностью устройства усовершенствования, позволившие реализовать аппаратным способом ь реа ьнсм масштабе времени процедуру автоматического вычисления вариации обрабатываемого аналогового сигнала 2 ил

СОЮЗ СОВЕ1СКИХ

СОЦИАЛИС1ИЧГ-:СКИХ

РЕСПУБЛИУ

ГОсудлР ст Ве нныЙ кОмит е1

ПО ИЭОБРЕ1ЕНИЯМ И OTKf ЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Выход (21) 4611126/24 (22) 24.10.88 (46) 23.06.91. Бюл, ¹ 23 (71) Институт кибернетики им. В.М, Глушкова (72) Л.С. Файнзильберг (53) 681,325 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 362281, кл. G 05 В 13/02, 1973.

Авторское свидетельство СССР № 1566370, кл. G 06 F 15/46, 1988. (54) УСТРОЙСТВО,цЛЯ КОНТРОЛЯ И ВЫЧИСЛЕНИЯ ОЦЕНОК ИЗMÅÍÅÍÈÈ ЛНАЛОГОВОГО СИГНАЛА (57) Изобретение от (осится к вычислитель ной технике и может быть использовано для

„„5Ц „„1б58174 А1 е с G 06 Г 15/46, G 06 G 7/52 вичи;.пения вариации сигнала датчика технологического процесса. Цель изобретения расширение области применения устройства. Устройство содержит схему сравнения 1, генерагор 2 импульсов, три реверсивных счетчика 3 — 5, два дешифратора нуля 6, 7, цифроаналоговый преобразователь 8, шесть элементов И 11 — 16, два элемента НЕ

17, :8 элемент ИЛИ 10 и счетчик результата

9. Отличительной особгннос-,ью устройства являготся усовершенствования, позволившие реализовать аппаратным способом в реальном масштабе времени процедуру автоматического вычисления вариации обрабагываемого аналогового сигнала. 2 ил.

1658174

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано для автоматического определения в цифровой форме текущего значения вариации (наибольшего изменения) обрабатываемого сигнала различной физической природы, например сигнала от датчика технологического процесса, Цель изобретения -- расширение области применения устройства, На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — временная диаграмма, поясняющая принцип его действия.

Устройство содержит схему 1 сравнения, генератор 2 импульсов, первый 3, второй 4 и третий 5 реверсивные счетчики, первый б и второй 7 дешифраторы нуля, цифроаналоговый преобразователь 8, счетчик 9 результата, элемент ИЛИ 10, с первого по шестой элементы И 11-16, первый 17 и второй 18 элементы Н Е.

Обрабатываемый аналоговый сигнал

x(t) поступает на первый вход схемы 1 сравнения, На второй вход этого же элемента поступает компенсирующий аналоговый сигнал Хк(1) обратной связи с выхода цифроаналогового преобразователя B. Если сигнал X(t) больше сигнала X,(t) (режим

"Недокомпенсация"), то на первом выходе схемы 1 сравнения образуется сигнал логической единицы, который о-:крывает элемент И 11, Импульсы от генератора 2 через элемент И 11 поступают на вход сложения реверсивного счетчика 5, Содержимое э гого счетчика увеличивается, что в свою очередь вызывает увеличение компенсирующего аналогового сигнала Хк(т) на выходе цифроаналогового преобразователя. Кэк только сигнал Xy(t) становится равным сигналу Х(т) с точностью да порога нечувствительности fo, схема 1 сравнения закрывает элемен- И 11, Если же обрабатываемый сигнал X(t) меньше компенсирующего сигнала X<(t) (режим "Перекомпенсация"), то на втором выходе схемы 1 сравнения образу .гся сигнал логической единицы, которы, открывает элемент И 12, и импульсы от генератора 2 поступают уже на вход вычитания реверсивного счетчика 5. Содержимое это и счет::;ка уменьшается, что вызывает уменьшение комп-л.сирующего сигнала Х ® Как только сигнал Xy(t) становится равным сигналу X(t) с точностью дс r< схема 1 сравнения закрываетт элемент И 12. Тем самым осуществляется преобразование обрабатываемого сигнала X(t) в цифровую форму. в процессе которогг. на выходах разрядов релер ивно5

55 го счетчика 5 образуется параллельный код, пропорциональный текущему значению сигнала X(t), а на выходе элементов И 11 и

12 образуется реверсивный числоимпульсный код, представляющий собой последова+ тельность кодовых импульсов К и К, образуемых соответственно при каждом элементарном положительном и отрицательном приращениях сигнала X(t), +

Кодовые импульсы К, образуемые на выходе элемента И 11, поступают на вход сложения реверсивного счетчика 3 и через элемент И 13 на вход вычитания реверсивного счетчика 4. Кодовые импульсы К, образуемые на выходе элемента И 12, поступают на вход сложения реверсивного счетчика 4 и через элемента И 15 на вход вычитания реверсивного счетчика 3, С помощью дешифраторов 6 и 7 осуществляется блокировка счета на вычитание в счетчиках 3 и 4, как опько в соответствующем счетчике образуется число нуль. Блокировка достигается тем, что при появлении в счетчике 3 числа нуль на выходе дешифратора 6, подключенного к нулевым выходам разрядов счетчика

3, образуется потенциал логической единицы, который через элемент НЕ 17 (инвертор) блокирует элемент И 15. Аналогичным образом " помощью дешифратора 7 и элемента

Н Е 18 осуществляется блокировка входа вычитания счетчика 4.

В начале цикла обработки сигнала X(t) в момент времени to (фиг, 2) с помощью, например, кнопки начальной установки (не показана) на входы начальной установки счетчиков 3, 4 и 9 подается управляющий сигнал, посредством которого э..и счетчики обнуляются. В результате на выходах дешифраторов 6 и 7 образуются потенциалы

ilofической единицы, которые открывают элементы И 16 и 14 и через элементы НЕ 17 и 18 блокируют входы вычитания счетчиков

3 и 4 B интервале времени между моментами tp u tt (фиг. 2) сигнал X(t) возрастает, а значит. образуются кодовые импульсы К на выходе элемента И 11 (фиг. 1). Эти импульсы поступают на вход сложения реверсивного счетчика 3 и вход элемента И 13, когорый в данной ситуации заблокирован сигналом от дешифратора 7 нуля. В реэульI ате в указанный промежуток времени счетчик 4 будет продолжать оставаться в нулевом состоянии, а счетчик 3 будет считать на сложение. причем содержимое этого счетчика будет пропорционально текущему положительному приращению сигнала X(t) относительно его значения Х, s момент вреME ни 1g.

Одновременно каждый кодовый им+ пульг К с выхода элемента И 11 через эле1658174 мент И 14, открытый сигналом логической единицы на выходе дешифратора 7 руля, и через элемент ИЛИ 10 будет проходить на вход сложения счетчика 9 результата. Следовательно, к моменту времени t> в счетчике 9 будет образован код величины ЛХ1 (фиг. 2), представляющей собой наибольшее отклонение сигнала Х(1) в интервале между моментами to и t>.

В момент времени ti (фиг, 2) происходит изменение знака приращения сигнала, а значит, на выходе элемента И 12 (фиг, 1) начинают образовываться кодовые импульсы К . Эти импульсы поступают на вход сложения реверсивного счетчика 4 и на вход элемента И 15, Поскольку в реверсивном счетчике 3 в данной ситуации содержится число, отличное от нуля, то на выходе дешифратора 6 образуется сигнал логического нуля, который блокирует элемент И 16 и через элемент НЕ 17 открывает элемент И

15. Поэтому в интервале между моментами времени 11 и tz кодовые импульсы К будут свободно проходить на вход вычитания счетчика 3, уменьшая содержимое последнего, Однако к моменту времени tz содержимое этого счетчика еще не достигнет нуля, поскольку значение сигнала Xz больше значения сигнала Хо. Содержимое же реверсивного счетчика 4 будет увеличиваться и к моменту времени tz окажется пропорциональным отрицательному приращению сигнала X(t) относительно значения Х1 наибольшего локального значения обрабатываемого сигнала от момента со начала цикла его обработки.

В момент времени tz (фиг:2) происходит очередное изменение знака приращения сигнала Х(с) и снова образовываются уже кодовые импульсы К . Эти импульсы поступают на вход сложения реверсивного счетчика 3 и открытый дешифратором 7 вход вычитания реверсивного счетчика 4, Содержимое счетчика 3 постоянно увеличивается, а счетчика 4 — уменьшается до тех пор, пока в момент времени 1з (фиг, 2) будет выполнено условие Хз = Xt и содержимое счетчика 4 окажется равным нулю, B этот момент времени tg дешифратор 7 блокирует элемент И

13, предотвращая дальнейший счет на вычитание счетчиком 4, и открывает элемент И

14. В результате, начиная с момента времени з, кодовые импульсы будут проходить через элемент ИЛИ 10 на вход сложения счетчика 9, а значит, к моменту времени 14 содержимое этого счетчика станет уже равно величине ЛX> + AXz (фиг. 2), представляющей собой наибольшее отклонение

55 сигнала X(t) в интервале между моментами

1о и t4.

Начиная с момента времени t4 (фиг, 2) сигнал X(t) уменьшается, а значит, образуются кодовые импульсы К, которые поступают на вход сложения счетчика 4 и вход вычитания счетчика 3. При этом содержимое счетчика 4 в каждый момент времени пропорционально текущему приращению сигнала Х(т) относительно наибольшего локального значения Х4 в течение цикла обработки сигнала, а содержимое счетчика 3 пропорционально текущему положительному приращению сигнала Х(т) относительно наименьшего локального значения Хо в течение цикла обработки сигнала, В моменты времени t5 и tg (фиг. 2) происходят очередные изменения знака приращения сигнала Х(1), что вызывает изменения направления счета в счетчиках 3 и 4. Однако поскольку экстремальные значения сигнала

Х1 и Хб не являются ни наибольшим, ни наименьшим значениями сигнала, то ни в счетчике 3, ни в счетчике 4 числа нуль не образуются, а значит, не происходит срабатывание дешифраторов 6 и 7, Поэтому элементы И 14 и 16 остаются закрытыми и, следовательно, содержимое счетчика 9 не изменяется, В момент времени t7. когда значение сигнала Х7 становится равным наименьшему значению Хо, принятому в момент времени to, содержимое счетчика 3 становится равным нулю. При этом срабатываетдешифратор 6, закрывается элемент И 15 и открывается элемент И 16. В результате, начиная с момента времени тт, счет на вычитание счетчика 3 прекращается и в нем сохраняется число нуль и одновременно каждый кодовый импульс К через открытый элемент И 16 и элемент ИЛИ 10 поступает на вход сложения счетчика 9, Таким образом к моменту времени tg содержимое счетчика 9 изменится на величину ЛХз (фиг. 3) и станет равно величине ЛX> + ЛXz + ЛХз, представляющей собой наибольшее отклонение сигнала

X(t) в интервале между моментами to u tg.

В интервале между моментами времени

tg u tg (фиг. 2) счетчик 3 (фиг. 1) работает на сложение, а счетчик 4 — на вычитание, причем содержимое счетчика 3 пропорционально локальному положительному приращению сигнала X(t) относительно наименьшего значения Xg от момента to начала обработки, а содержимое счетчика 4 пропорционально отрицательному локальному приращению сигнала X(t) относительно наибольшего значения Х4 от момента то начала обработки. Ввиду того, что указанные при1658174 ращения отличны от нуля, то в течение рассматриваемого интервала времени дешифраторы 6 и 7 не срабатывают, а значит, содержимое счетчика 9 (фиг. 1) не изменяется, 5

В момент времени tg (фиг, 2) происходит очередное изменение знака приращения сигнала и счетчик 3 начинает работать на вычитание, а счетчик 4 на сложение. B момент времени tlo, когда значение сигнала 10

X>r> становится равным наименьшему значению сигнала Хв, в счетчике 3 образуется число нуль. При этом дешифратор б (фиг. 1) с помощью элемента НЕ 17 и элемента И 15 блокирует вход вычитания счетчика 3, бла- 15 годаря чему при дальнейшем отрицательном изменении сигнала Х(т) число нуль в нем сохраняется, и одновременно открывает элемент И 16. В результате каждый последующий кодовый импульс К проходит через 20 открытый элемент И 16 и элемент ИЛИ .0 на вход сложения счетчика 9. Отсюда следует, что к моменту времени tll, когда происходит очередное изменение аналогового сигнала X(t), содержимое счетчика 9 изме- 25 нится на величину АХ4 (фиг, 2) и станет равным вегичине Л Х1+ ЛХ + Л Хз+ ЛХл, представляющей собой наибольшее о1клонение обрабатываемого сигнала X(t) в интервале между моментами to u tl l. 30

Начиная с момента времени tll (фиг. 1), когда образуются кодовые импульсы К, счетчик 3 (фиг. 1) работает на сложение, а счетчик 4 — на вычитание, причем содержи- 35 мое счетчика 3 пропорционально положительному приращению сигнала X(t) относительно наименьшего значения Х11, а содержимое счетчика 4 пропорционально отрицательному приращению сигнала X(t) 40 относительно наибольшего значения Х4. Поскольку указанные приращения отличны от нуля, То в интервале между моментами tl f u

tlat äåøèôðàòîðû б и 7 (фиг. 1) не срабатывают, а значит, к моменту времени tlat (фиг, 2) 45 содержимое счетчика 9 результата (фиг, 1) не изменится и останется равным величине

Л = b, X> + Л Xz + Л Х + Л Хд (фиг. 2), и редставляющей собой текущее значение вариации обрабатываемого сигнала.

Формула изобретения

У тройство для контроля и вычисления оценок изменений аналогового сигнала, содержащее схему сравнения, первый вход которой является входом устройства, с первого r,о шестой элементы И, первый и второй элементы НЕ, генератор импульсов, с первого по третий реверсивные счетчики, первый и второй дешифраторы нуля, входы которых подключены к выходам разрядов первого и второго реверсивных счетчиков соответственно, цифроаналоговый преобразователь, информационный вход которого подключен к выхоцам разрядов третьего реверсивного счетчика, а выход — к второму входу с> емь> сравнения, выходы которой соответственно подключены к первым входам первого и второго элементов И, вторые входы которых подключены к выходу генератора импульсов. выход первого элемента И подключен к входам сложения первого и третьего реверсивных счетчиков и к первым входам третьего и четвертого элементов И, выход второго элемента И подключен к входу сложения второго реверсивного счетчика, входу вычитания третьего реверсивного счетчика и к первым входам пятого и шестого элементов И, выход пятого элемента И и; дключен к входу вычитания первого реверсивного счетчика, выход третьего элемента И подключен к входу вычитания второго реверсивного счетчика, выход первого дешифратора нуля подключен к второму входу шестого элемента И и через первый элемент НЕ к второму входу пятого элемента И, выход второго дешифратора нуJ.ÿ подключен к второму входу четвертого элемента И и через второй элемент НŠ— к второму входу третьего элемента И, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения устройства, оно содержит счетчик результата, выход которого является информационным выходом устройства, и элемент ИЛИ, входы которого соответственно подключены к выходам четвертого и шестого элементов И, а выход — к входу сложения счетчика результата.

1658174 о 1 2 з 4М6 г:/9 gt/p ï 12

Фиг. 2

Составитель И. Алексеев

Техред М.Моргентал Корректор М. Кучерявая

Редактор А. Пекарь

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

Заказ 1714 Тираж 418 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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