Устройство для определения экстремальных значений электрических сигналов

 

Сущность изобретения: устройство содержит элемент выборки-хранения (1), преобразователь напряжения в частоту (2), элементы ИЛИ-НЕ (3), И-НЕ (4, 5), ИЛИ б, И (7). реверсивный смотчик (8), регистры (9, 25), триггеры (10, 20), элементы И (11, 21, 22, 24), генератор импульсов периода (12), таймер (13), блок управления (14), суммирующий счетчик (23), элемент НЕ (26). Блок упраилцннл содержит триггер (19), генератор (18), элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ (15), формирователи (16,17). 1-2-3-4-8-9, 3-5- 8, 14-1, 14-3, 14-10-11-6-8, 6-24-2R, 12- 20-21(22)-6(14), 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„ Ж „„1829О12 А1 (я)5 G 01 R 19/04, 6 06 6 7/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ::::-::::::,:-:::::: :: .-:-- :.:,:-:,I

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1» » фЭ

М О

С

Ьй (21) 4880125/24 (22) 27.09.90 (46) 23.07.93. Бюл. ЬЬ 27 (71) Черкесский завод низковольтной аппаратуры (72) Р.И.Гавриш и А.И.Гавриш (56) Авторское свидетельство СССР

М 1425602, кл. 6 05 В 13/02, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ (57) Сущность изобретения: устройство содержит элемент выборки-хранения (1), преобразоввтель напряжения в частоту (2), элементы ИЛИ-НЕ (3), И-НЕ (4, 5), ИЛИ

6, И (7), реверсивннй счетчик (8), регистры (9, 25), триггеры (10. 20), элементы

И (11, 21, 22, 24), генератор импульсов периода (12), таймер (13), бло к уп рав л ения (14), суммирующий счетчик (23), элемент НЕ (26). Блок управления содержит триггер (19), генератор (! 8), элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ (15), формирователи (16,17). 1-2-3-4-8-9, 3-58, 14-1, 14-3, 14-10-11-6-8, 6-24-25, 1220-21(22)-Ц14), 2 ил, 1829012

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического контроля и регулирования для измерения и .хранения экстремальных значений аналоговых сигналов и для фиксации момента их появления в определенном временном интервале, и для ввода их в цифровую вычислительную машину для амплитудного и временного анализа.

Цель изобретения †. расширение функциональных возможностей за счет определения временного положения и величины глобального экстремума на заданном временном интервале).

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 — временная диаграмма работы устройства.

Устройство содержит элемент выборкихранения (УВХ) 1, преобразователь напряжения в частоту (ПНЧ) 2, элемент ИЛИ-НЕ 3, первый 4. и второй 5 элементы И-НЕ, элемент ИЛИ 6, пятый элемент И 7, реверсивный счетчик 8, первый регистр 9, RS-триггер

10, первый элемент И 11, генератор импульсов периода (ГИП) 12, таймер 13, блок управления 14, 0-триггер 20, второй 21 и третий

22 элементы И суммирующий счечтик 23, четвертый элемент И 24 и второй регистр 25, элемент НЕ 26.

Блок управления 14 содержит пять выходов и два входа и включает в себя элемент

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 15, первый 16 и второй 17 формирователи импульсов, генератор импульсов 18 и D-триггер 19. Кроме того, устройство содержит информационный вход 27, информационные выходы в двоичном коде величины 28 временного положения 29 экстремума измеряемого сигнала.

Для использования устройства в режиме определения величины и временного положения минимума достаточно поменять местами четвертый и пятый выходы блока управления 14.

Устройство работает следующим обра-. зом.

В исходном состоянии на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 15 и выходах

3 и 4 блока управления 14 на входе обнуления счетчика 8 и на выходах первого 4 и второго 5 элементов И-НЕ имеется сигнал

"лог. 1" (высокий уровень напряжения). На выходе элемента выборки-хранения 1 имеется какой-то уровень напряжения и на выходе преобразователя напряжения в частоту 2 формируются единичные импульсы с определенной частотой следования, и на выходах остальных элементов схемы имеется сигнал "лог, О" (низкий уровень напряжения), Генератор импульсов 18 заторможен, так как . на его управляющий вход подается сигнал "лог.О" (фиг.2).

Генератор импульсов периода (ГИП) 12 при включении выдает последовательность импульса периода (фиг.2), при этом первый импульс — нечетный, соответствует режиму

"начало измерения", а второй, четный, режиму конец измерения. Единичный импульс — нечетный, соответствующий режиму "начало измерения" поступает с выхода второ5

10 борки-хранения 1, который запоминает мгновенное значение напряжения на информационном входе 27 устройства в момент спада единичного импульса на первом выходе блока управления 14. При установлении сигнала "Лог.0" в момент времени to

40 (см. фиг.2) на втором выходе блока управления 14 импульсы с выхода ПНЧ 2 поступают через элемент ИЛИ-НЕ 3 и элемент И-НЕ 4 на суммирующий вход реверсивного счетчика 8, на вычитающем входе которого устанавливается сигнал "лог.1", т.к. на второй вход второго 5 элемента И-НЕ подается сигнал "лог.О" с выхода 4 блока 14. Таким образом, при наличии сигнала "лог.О" на выходе

4 блока 14 управления реверсивный счетчик работает в режиме прямого счета. Длительность нулевого и единичного. сигналов на выходе генератора 18 равны между собой.

При появлении сигнала "лог. 1" на выходе 4 блока 14 на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 15 появляется сигнал "nor.1" и на выходе второго 17 формирователя импульсов формируется единичный импульс, по которому осуществляется выборка следующего значения входного измеряемого сигнала в элементе выборки-хранения 1, го элемента И 21 на первый вход элемента

ИЛИ 6, первый вход блока управления 14 и на вход установки в единицу D-триггера 19.

15 На выходе элемента ИЛИ 6 и на первом выходе блока управления 14 появляются единичные импульсы, которые поступают на вход установки нуля реверсивного счетчика 8 и на синхронный вход D-триггера 19

20 соответственно, поэтому реверсивный счетчик 8 и 0-триггер 19 сбрасываются в нулевое состояние, т,к. при этом на информацион ном входе D-триггера имеется сигнал

"лог,О". На инверсном выходе D-триггера устанавливается сигнал "Jlor, 1", который запускает генератор 18 и на его инверсном выходе устанавливается сигнал "лог,1", а на втором выходе блока управления 14 формируется единичный импульс, который блоки30 рует передачу импульсов с выхода ПНЧ 2 через элемент ИЛИ-НЕ 3. Единичный импульс с первого выхода блока 14 поступает также на управляющий вход элемента вы1829012

40 временному положению экстремума. Если 50 / сброс триггера 10 и блокировка элемента

ИЛИ-НЕ 3 в момент выборки, т,е. импульсы с выхода ПНЧ 2 на входы элементов И-НЕ 4, 5 не поступают, При установлении сигнала

"лог.О" на первом выходе блока 14 импульсы с выхода.ПЕЧ 2 поступают через элемент

ИЛИ-НЕ 3 и элемент И-НЕ 5 на вычитающий вход реверсивного счетчика 8, на суммирующий вход которого устанавливается сигнал "лог.1", т.к. на второй вход первого 4 элемента И-НЕ подается сигнал "лог.О" с инверсного выхода генератора.

Таким образом, при наличии сигнала

"лог.1" на выходе 4 блока управления 14 счетчик 8 работает в режиме обратного счета.

Если текущее значение аналогового сигнала на входе 27 устройства больше предыдущего значения аналогового сигнала, то количество импульсов, поступивших в реверсивный счетчик 8 в режиме обратного счета, больше количества импульсов. поступивших в счетчик 8 режиме прямого счета, поэтому в какой-то момент времени на выходе обнуления счетчика 8 появляется сигнал "лог.О", который устанавливает

RS.-триггер 10 в единичное состояние. Далее, если в момент времени t> (см. фиг.2) на прямом выходе генератора 18 устанавливается "лог. О", то на выходе 2 блока управления 14 формируется единичный импульс, который поступает через первый элемент И

11 и через элемент ИЛИ 6 на вход установки нуля реверсивного счетчика 8, сбрасывая его в нулевое состояние, а так же поступает на первый вход элемента И 14. При наличии на выходе таймера 13 уровня логической единицы, этот импульс проходит на вход разрешения записи регистра 24, в котором фиксируется для индикации двоичный код, находящийся в данный момент времени t> на выходах суммирующего счетчика 23, который подсчитывает число импульсов, поступивших с выхода 4 блока управления t4 с момента начала измерения, т.е. от момента прихода импульса периода на вход 1 блока управления 14 до появления импульса с выхода элемента ИЛИ 6. Этот, записанный в регистр 25 двоичный код,и соответствует до окончания периода не появится величина большая, чем записанное в регистр значение, то этот экстремум и является глобальным, т. е. максимальным из всех значений за период измерения. Если же до прихода нечетного импульса на вход 2 блока 14 управления и на вход сброса счетчика 23 появится аналоговый сигнал, больший.,чем предыдущий,то снова осуществляется запись в ре5

15 гистр 23 в последующие моменты сд и l4 (см. фиг.2), Одновременно импульс с выхода переполнения реверсивного счетчика (О) поступает через элемент НЕ на первый вход элемента И 5, При условии высокого потенциала напряжения на его втором входе, соединенном с выходом таймера 13, единичный импульс поступает на вход разрешения записи регистра 9, в котором фиксируется разность между результатом прямого и обратного счета для величины электрического сигнала в данный момент.

Величина измеряемого сигнала является пропорциональной этой разности, и по окончании периода измерения, когда на выходе таймера 13 будет уровень "лог,0", на информационных выходах величины (регистр 9) и временного положения (регистр

25) будут неизменные кодовые комбинации, соответствующие измеренным за период, параметрам экстремума.

На суммирующий вход реверсивного счетчика 8 поступают импульсы с выхода первого 4 элемента И-НЕ. При этом в реверсивном счетчике подсчитывается число импульсов, прямо пропорциональное текущему значению измеряемого сигнала, Таким образом, в реверсивном счетчике накапливается число импульсов, прямо пропорциональное максимальному значению измеряемого сигнала или минимальному значению измеряемого сигнала при перебросе выходов 4 и 5 блока управления 14 местами.

Если текущее значение аналогового сигнала на входе 27 устройства меньше предыдущего значения аналогового сигнала, то количество импульсов, поступивших в счетчик 8 в режиме обратного счета меньше импульсов, поступивших в счетчик 8 в режиме прямого счета. поэтому на выходе обнуления счетчика 8 удерживается сигнал "лог.1" и состояние RS-триггера 10 не изменяется, Далее, если в момент времени с2 (см, фиг.2) на прямом выходе генератора 18 устанавливается сигнал "лог,О", то на втором выходе блока управления 14 формируется единичный сигнал, который не поступает на второй вход элемента ИЛИ 6, т.к. состояние RSтриггера 10 не изменилось, следовательно, в реверсивном счетчике 8 сохраняется разность между предыдущим и текущим количеством импульсов, поступивших на его входы.

Затем не суммирующий вход счетчика 8 поступают импульсы с выхода первого 4 элемента И-HE. При этом содержимое рееер- сивного счетчика 8 восстанавливается равным предыдущему значению, т,к. оста1829012 ток от режима обратного счета суммируется с текущим значением.

Если период измерения завершился, то на вход О-триггера 19 поступает четный импульс генератора импульсов периода с Bbl хода третьего 22 элемента И, и если в момент ts (см. фиг.2) на прямом выходе генератора 18 устанавливается сигнал "лог,1", то на первом выходе блока управления 14 формируется единичный импульс, который поступает на синхронный вход С D-триггера

19, устанавливая его в единичное состояние, Поэтому генератор 18 затормаживается, а элемент ИЛИ-НЕ 3 блокируется, т.е. импульсы с выхода ПНЧ 2 на входы счетчика

8 не поступают и в нем запоминаются двоичные коды максимального значения измеряемого сигнала, Длительность импульсов периода с выхода ГИП 12 выбирается не менее периода следования генератора 18, чтобы обеспечить надежную остановку устройства по окончании измерения.

Формула изобретения

Устройство для определения экстремальных значений электрических сигналов, содержащее элемент выборки-хранения, преобразователь напряжения в частоту, элемент ИЛИ-НЕ, первый и второй элементы И-НЕ, первый элемент И; элемент ИЛИ, реверсивный счетчик, RS-триггер и блок управления, содер>кащий два формирователя импульсов, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ. генератор импульсоа и первый D-триггер, причем S-вход первого D-триггера, являющийся первым входом блока управления, соединен с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, О-вход первого. D-триггера является вторым входом блока управления, прямой выход первого

D-триггера является третьим выходом блока управления, а инверсный выход соединен с входом генератора импульсов, прямой и инверсный выходы которого, являющиеся четвертым и пятым выходами блока управления, подключены соответственно к второму входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ и к входу первого формирователя импульсов, выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ через второй формирователь импульсов соединен с первым выходом блока управления и с синхронизирующим входом первого О-триггера, а выход первого формирователя импульсов является вторым выходом блока управления, информационный вход устройства соединен с информационным входом элемента выборки-хранения, вертому выходу блока управления, а выход

50 — к информационному входу второго регистра, выход которого является выходом временного положения экстремума, а вход разрешения записи соединен с выходом четвертого элемента И, первый вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, а второй вход соединен с выходом таймера и с вторым входом пятого элемента И, первый вход которого подключен к выходу элемента

НЕ, вход которого подключен к выходу обнуления реверсивного счетчика, информа5

35 выход которого подключен к входу преобразователя напряжения в частоту, выход которого соединен с первым входом элемента

ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов

И-НЕ, выход первого элемента И-НЕ соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, а выход второго элемента И-НЕ— с вычитающим входом реверсивного счетчика, выход обнуления которого соединен с входом установки в единицу RS-триггера, вход установки в "0" которого подключен к второму входу элемента ИЛИ-НЕ, к управляющему входу элемента выборки-хранения и к первому выходу, блока управления, второй выход которого подключен к третьему входу элемента ИЛИ-НЕ и к второму входу первого элемента И, третий выход блока управления соединен с четвертым входом элемента

ИГ1И-НЕ, а четвертый и пятый выходы подключены соответственно к вторым входам второго и первого элементов И-НЕ, при этом первый вход блока управления соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу установки нуля реверсивного счетчика, а второй вход элемента ИЛИ соединен с выходом первого элемента И, первый вход которого подключен к прямому выходу RS-триггера, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет onределения временного положения и величины глобального экстремума на заданном временном интервале, а него введены первый и второй регистры, суммирующий счетчик, второй О-триггер, элемент НЕ, второй, третий, четвертый и пятый элементы И, таймер и генератор импульсов периода, выход которого соединен с входом таймера и с первыми выходами второго и третьего элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с прямым и инверсным выходами второго О-триггера, выход второго элемента И подключен к первому входу блока управления, к второму входу которого подключены выход третьего элемента И и вход установки нуля суммирующего счетчика, счетный вход которого подключен к чет10

1829012 ционный выход которого подключен к информационному входу первого регистра, вход разрешения записи которого подклюОнрорн

8к 3

I в. -oo

У8Х 1

Редактор

Заказ 2474 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыиям при ГКНТ СССР

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

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

Выхоо пнч 2

Яыкос

ИЛИ-НЕ 3

&goo

Shoo

Я ыхсЗ

Ъ

Я ЫХОО

2 ь з ф 3 бьооЗ

-, ч

4 l ysrohl

1 s.

ЯЫУОО и-не 9

Вь<хоо

И-НЕ Б

Яыхоо

ИЛи 6

Пр исй

s,.». rO аы З гоимкра

f3 р дюоо

A у ду yon) чен к выходу пятого элемента И, а выход является выходом экстремальног0 значения измеряемого сигнала.

Составитель P. Гавриш

Техред М.Моргентал Корректор А. Козориз