Указатель экстремума

 

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для формирования импульсных сигналов, временное положение которых соответствует моментам прохождения синусоидальным сигналом экстремальных значений. Цель изобретения - расширение области применения за счет обработки сигналов с различными периодами. Устройство содержит первый и второй компараторы, выполненные в виде цифровых схем сравнения, блок управления, два счетчика импульсов, элемент ИЛИ. За счет введения первого и второго п-разрядных двоичных счетчиков импульсов, первого и второго компараторов и элемента ИЛИ обеспечивается формирование выходных импульсов, соответствующих моментам экстремума входного синусоидального сигнала. 2 ил.

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) ((0 (я)з G 06 F 7/02. ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4798568/24 (22) 05.63.90 (46) 23,06.92. Бюл. М 23 (71) Научно-исследовательский институт автоматики (72) Г.И.Стеценко, В.Г,Демидов, В.В.Нечаев . и fl.À.Ãðóøè÷åB (53) 681.325 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 699529, кл. G 06 F 7/02, 1978.

Авторское свидетельство СССР

N. 547777, кл. G 06 F 7/02, 1975. ,(54) УКАЗАТЕЛЬ ЭКСТРЕМУМА (57) Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для формирования импульсных сигналов, вреИзобретение относится к электронной технике и может быть использовано для формирования импульсных сигналов, временное положение которых соответствует моментам прохождения синусоидальным сигналом экстремальных значений.

Известен указатель экстремума, содержащий два компаратора, две интегрирующие RC-цепи, два согласующих усилителя, ключ и шину нулевого потенциала.

Известное устройство невозможно реализовать в микроминиатюрном исполнении с использованием БИС из-за наличия в его составе конденсаторов большой (до единиц микрофарад на инфранизких частотах) емкости, что не позволяет использовать его на объектах, где габаритно-массовые характеристики имеют решающее значение.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является указатель экстремума, содержащий усилитель постоменное положение которых соответствует моментам прохождения синусоидальным сигналом экстремальных значений. Цель изобретения — расширение области применения за счет обработки сигналов с различными периодами. Устройство содержит первый и второй компараторы. выполненные в виде цифровых схем сравнения, блок управления, два счетчика импульсов, элемент ИЛИ. За счет введения первого и второго и-разрядных двоичных счетчиков импульсов, первого и второго компараторов и элемента ИЛИ обеспечивается формирование выходных импульсов, соответствующих моментам экстремума входного . синусоидального сигнала. 2 ил. янного тока, к входу которого подключены параллельно соединенные разрядный ключ и накопительный конденсатор, одна обкладка которого через ограничивающий резистор и зарядный ключ подключена к источнику постоянного напряжения, и блок управления, подключенный к управляющим 00 входам ключей, а также компаратор. резистивный делитель напряжения.и аналоговый запоминающий блок, вход которого соединен с выходом усилителя постоянного тока и одним из входов компаратора, а выход аналогового запоминающего блока че° meh рез резисторный делитель напряжения подключен к другому входу компаратора, при этом вход блока управления соединен с источником входного. сигнала, а его импульсный выход подключен к управляющему входу аналогового запоминающего блока.

Известное устройство содержит конденсатор большой емкости, что не позволя1742812

15

30

50

55 ет реализовать его с использованием БИС и применять на объектах техники, для которых габаритно-массовые характеристики являются определяющими при их разработке и эксплуатации. Кроме того, известное устройство требует предварительной настройки выходного сигнала вручную.

Цель изобретения — расширение области применения за счет обработки сигналов с различными периодами.

Для достижения поставленной цели в известное устройство, содержащее два компаратора, блок управления, информационный вход которого соединен с источником входного сигнала, введены два и-разрядных счетчика импульсов, элемент ИЛИ, причем компараторы выполнены в виде цифровых схем сравнения, вход установки блока управления в исходное состояние является входом установки в исходное состояние устройства, первый и второй выходы блока управления соединены соответственно с счетным входом и входом установки в "0" первого счетчика импульсов, а третий и четвертый выходы — соединены соответственно с счетным входом и входом установки в

"0" второго счетчика импульсов выход (!+1)ro разряда первого счетчика (! = 1, .„, и-1) соединен с i-м входом первой группы первой схемы сравнения, I-й вход второй группы которой соединен с !-м выходом i-го разряда второго счетчика импульсов, выход

i-го разряда первого счетчика импульсов соединен с !-м входом первой группы второй схемы сравнения, !-й вход второй группы которой соединен с выходом (!+1)-го разряда второго счетчика импульсов, выходы первой и второй схем сравнения соединены соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ. выход которого является выходом устройства.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 —. диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит первый 1 и второй

2 компараторы, выполненные в виде цифровых схем сравнения, блок 3 управления, информационный вход 4 которого соединен с источником входного сигнала, первый 5 и второй 6 и-разрядные счетчики импульсов, элемент ИЛИ 7, вход 8 установки блока управления в исходное состояние является входом установки в исходное состояние устройства, первый и второй выходы блока управления соединены соответственно с счетным входом и входом установки в "0" первого счетчика, а третий и четвертый выходы соединены соответственно с счетным входом и входом установки в "0" второго счетчика, выход (!+1)-го разряда первого счетчика (i = 1, .„, i-1) соединен с !-м входом. первой группы первой схемы сравнения, I-й вход второй группы которой соединен с выходом I-го разряда второго счетчика, выход!

-го разряда первого счетчика соединен с !-м входом первой группы второй схемы сравнения, !-й вход второй группы которой соединен с выходом (!+1)-ro разряда второго счетчика, выходы первой и второй схем сравнения соединены соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ, выход которого является выходом 9 устройства.

Блок 3 управления выполнен, например, на компараторе 10, диоде 11, резисторе 12, триггере 13 со счетным входом, инверторе 14, тактовом генераторе 15 с кварцевой стабилизацией частоты формируемого на его выходе сигнала, элементах И

16 — 21 и элементах ИЛИ 22 и 23. Параметры счетчиков 5 и 6 и генератора 15 выбраны так, чтобы за один период входного сигнала не происходило переполнение счетчиков импульсами тактовой частоты генератора 15.

Значение тактовой частоты выбрано в соответствии с требуемой точностью работы устройства, так как ошибка временного положения выходного импульса относительно истинного положения экстремума входного синусоидального сигнала не превышает величины То, где То — период тактовой частоты.

Компараторы 1 и 2, выполненные в виде цифровых схем сравнения, обеспечивают сравнение k-разрядных чисел, причем

k = п-1, где и — число разрядов счетчиков 5 и 6 импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы устройства после включения питания на вход 8 подают импульс установки устройства в исходное состояние, под действием которого счетный триггер 13 устанавливается в нулевое состояние, пройдя через элементы ИЛИ 22 и 23, указанный импульс поступает на входы установки в нулевое состояние соответственно счетчиков 5 и 6 импульсов и устанавливает их в нулевое состояние, а на выходе генератора 15 формируются тактовые импульсы (фиг.2а).

Синусоидальное напряжение (фиг.2б), имеющее постоянную составляющую 0О, поступает на информационный вход 4 блока управления 3, соединенного с входом компаратора 10. На выходе компаратора 10 формируются прямоугольные импульсы (фиг.2в) в моменты перехода синусоидального сигнала через "0". Диод 11 и резистор, 12 защищают входы цифровых элементов от

1742812 воздействия отрицательных импульсов с выхода компаратора (фиг.2в). Импульсы с резистора 12 (фиг.2г) поступают на счетный вход триггера 13, на выходе которого формируются прямоугольные импульсы 5 (фиг.2д). При совместной обработке импульсов с выходов элементов 11, 13 (фиг.2гд), а также после инвертора 14 элементами

И 16-19 формируются управляющие импульсы на выходе элементов И 16-19 10 (фиг.2е,ж,з, и) соответственно.

Импульсы (фиг.2е), поступающие на один из входов элемента И 20, совместно с импульсами тактового генератора 15, поступающими на другой вход элемента И 20, 15 формируют счетные импульсы (фиг;2к), которые поступают на первый выход блока 3 управления и на счетный вход счетчика 5.

Аналогично импульсы (фиг,2з), поступающие на один из входов элемента И 21, со- 20 вместно с импульсами тактового генератора

15 формируют счетные импульсы (фиг.2л), которые поступают на третий выход блока.3 управления и на счетный вход счетчика 6.

Во время действия первой положитель- 25 ной полуволны входного синусоидального сигнала на счетный вход счетчика 5 в течение времени ц поступают счетные импульсы (фиг.2к), в результате чего в счетчике 5 фиксируется число N<, характеризующее 30 длительность интервала t> положительной полуволны входного синусоидального сигнала. При этом во время действия отрицательной полуволны входного синусоидального. сигнала импульсами. формируемыми на вы- 35 ходе элемента И 19 (фиг.2и), которые через элемент ИЛИ 23 поступают на четвертый выход блока управления и на вход R счетчика 6, обнуляется и подготавливается к работе счетчик 6. После окончания импульса 40 обнуления счетчик 6 переходит в режим сче- . та и в течение времени tz во время действия второй положительной полуволны входного синусоидального сигнала считает импульсы с выхода элемента И 21 (фиг.2л). 45 . С разрядных выходов счетчика 5 на кодовые входы первой группы первой схемы 1 сравнения (входы 1, ..., k) поступает код, соответствующий числу N1/2. Если число N1 нечетное, то на первой группе схемы будет 50 число (NI — 1)/2. Потеря одного импульса тактовой частоты генератора 15 в случае, когда

N> — нечетное число и характеризует временную погрешность величиной Т .

По мере счета импульсов (фиг,2л) число в 55 счетчике 6 увеличивается и, когда число в счетчике 6 станет равным N

С разрядных выходов счетчика 6 на кодовые входы второй группы второй схемы 2 сравнения (входы 1, ..., k) поступает код, соответствующий числу Nz/2 (либо по аналогии со сказанным ранее (й — 1)/2. При этом во время интервала временитз(фиг.2к) счетчик 5 вновь начинает счет импульсов, когда число импульсов в счетчике 5 достигнет Nz/2 либо (Nz —.1)/2, то это число с разрядных выходов 1, ..., (и-1) поступает на кодовые входы первой группы второй схемы

2 сравнения (входы 1, ..., k), на выходе схемы

2 формируется импульс (фиг.2н), соответствующий моменту экстремума третьей полуволны входного синусоидального сигнала.

После окончания счета в счетчика 5 фиксируется число йз, соответствующее длительности интервала времени тз (фиг.2к), а счетчик 6 вновь обнуляется импульсами с выхода элемента И 19 (фиг.2и). Далее процессы повторяются циклически, в результате чего на выходе схемы 1 формируются импульсы, соответствующие моментам экстремума четных полуволн, а на выходе схемы

2- нечетных полуволн входного синусоидального сигнала, которые через элемент ИЛИ 7 поступают на выход 9 устройства.

Таким образом, на выходе 9 устройства формируются выходные импульсы (фиг.2о), соответствующие моментам экстремума входного синусоидального сигнала. Наличие постоянной составляющей U< во входном синусоидал ьном сигнале не сказывается на точности работы схемы устройства.

Предлагаемое устройство обеспечивает не только формирование выходных импульсов, соответствующих моментам экстремума входного синусоидального сигнала, но и позволяет формировать укаэанные импульсы в моменты экстремума входного сигнала без использования в схеме устройства конденсаторов, что позволяет реализовать схему устройства в микроминиатюрном исполнении с применением БИС и испольэовать его на объектах, где габаритно-мас1742812 совые характеристики имеют решающее значение при разработке и эксплуатации указателя экстремума. При этом предлагаемое устройство не требует специальных ручных регулировок и обеспечивает формирование 5 выходного сигнала в автоматическом режиме.

Формула изобретения

Указатель экстремума, содержащий два компаратора, блок управления, информационный вход которого соединен с источни- 10 ком входного сигнала, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения за счет обработки сигналов с различными периодами, в него введены два и-разрядных счетчика импульсов, элемент 15

ИЛИ, причем компараторы выполнены в виде цифровых схем сравнения, вход установки блока управления в исходное состояние является входом установки в исходное состояние устройства, первый и второй выхо- 20 ды блока управления соединены соответственно со счетным входом и входом установки в "0" первого счетчика импульсов, а третий и четвертый выходы соединены соответственно со счетным входом и входом установки в "0" второго счетчика импульсов, выход (I+1)-ro разряда первого счетчика (i = 1, ..., п — 1) соединен с I-м входом первой группы первой схемы сравнения, I-й вход второй группы которой соединен с l-м выходом l-го разряда второго счетчика импульсов, выход i-го разряда первого счетчйка импульсов соединен с 1-м входом первой группы второй схемы сравнения, i-й вход второй группы которой соединен с выходом (i+1)-го разряда второго счетчика импульсов; выходы первой и второй схем сравнения соединены соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ, выход которого является выходом устройства.

1Y42812

Составитель Г.Стеценко

Техред М.Моргентал Корректор .Л,Бескид

Редактор Н.Мотыль

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

Заказ 2286 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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