Многоканальная система для анализа экстремумов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик 750496 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 30.06.78 (21) 2637947/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.з

G 06 F 15/31

Государственный комитет

СССР

Опубликовано 23.07.80. Бюллетень № 27

Дата опубликования описания 27.07.80 (53) УДК 681.325 (088.8) ло делам изобретений и открытии (72) Авторы изобретения

В. И. Гупалов, Ш. Ю. Исмаилов и Е. В. Казьмин

Ленинградский ордена Ленина политехнический институт имени М. И. Калинина (71) Заявитель (54) МНОГОКАНАЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ АНАЛИЗА

ЭКСТРЕМУМОВ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах контроля выработки ресурса авиационных и других конструкций.

Известно устройство, содержащее две схемы сравнения, реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь и триггер знака производной (1). Входной сигнал подается на схему сравнения, уровни срабатывания которых отличаются на единицу уровня квантования. Если входной сигнал, увеличиваясь, достигает уровня срабатывания первой схемы сравнения, последняя формирует импульс, который увеличивает содержимое реверсивного счетчика на единицу и опрокидывает трип ер знака производной в полоЖение «положительная производная». Это приводит к увеличению на единицу уровня квантования напряжения на выходе цифроаналогового преобразователя, подаваемого на входы схем сравнения.

Дальнейшее увеличение входного сигнала не приводит к изменению состояния триггера знака производной. Если сигнал уменьшается, срабатывает вторая схема сравнения, которая формирует импульс, уменьша2 ющий на единицу содержимое реверсивного счетчика и опрокидывающий триггер знака производной в положение «отрицательная производная». Момент смены знака производной соответствует экстремуму, а его численное значение снимается с реверсивного счетчика.

В случае построения многоканального устройства для измерения экстремумов, использующего принцип вышеописанного устройства, неизбежны большие аппаратур10 ные затраты, поскольку в этом случае устройство реализуется параллельным включением нескольких каналов рассматриваемого устройства.

Известно многоканальное устройство для измерения экстремумов, являющееся

15 элементом структуры датчика контроля случайных и псевдослучайных явлений (2).

Схема многоканального устройства для измерения экстремумов содержит многоканальный аналого-цифровой преобразователь, 20 коммутатор кодов, входы которого соединены с выходами аналого-цифрового преобразователя, первое запоминающее устройство, входы которого соединены с выходами коммутатора кодов, второе запоминающее

750496

1О

1$ преобразователя. Первое и второе запоминающее устройства постоянно находятся в режиме считывания (нуль на управляющем входе). Аналого-цифровой преобразователь работает таким образом, что результат преобразования сохраняется на его выходных шинах до следующего запуска. Далее устройство управления подает импульс 30 записи на управляющий вход регистра памяти, тем самым записывает результат сравнения и регистр памяти. На устройство сравнения поступает код текущего отсчета данного канала с выходом коммутатора кода, код предыдущего отсчета данного канала с выходов первого запоминающего устройуст ):)йство, стройство сравнения, входы которого подключены к соответствующим выходам коммутатора кодов, выходам первого и второго запоминающих устройств, регистр памяти, входы которого соединены с выходами устройства сравнения, счетчик номера канала, выходы которого соединены с адресными входами коммутатора кодов, первого и второго запоминающих устройств, устройство управления, входы которого соединены с выходами регистра памяти, причем второй выход регистра памяти соединен со входом второго запоминающего устройства, а выходы устройства управления соединены с соответствующими управляющими входами счетчика номера канала, аналогоцифрового преобразователя, первого и второго запоминающих устройств и регистра памяти, генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к устройству управления.

По тактовому импульсу устройство управления подает импульс на вход счетчика номера канала, тем самым подключает следующий канал. Затем устройство управления осуществляет запуск аналого-цифрового ства и код знака производной предыдущего отсчета с выхода второго запоминающего устройства.

В результате сравнения возможны следующие три ситуации: значения текущего и предыдущего отсчетов равны; значения текущего и предыдущего отсчетов не равны, а знак производной предыдущего отсчета совпадает со знаком производной текущего отсчета; значения текущего и предыдущего отсчетов нс равны и знаки производной текущего и предыдущего отсчетов не совпадают.

В первом случае в устройстве никакие операции не производятся.

Во втором случае устройство управления формирует импульс на запись текущего отсчета в первое запоминающее устройство, а знака производной текущего отсчета во второе запоминающее устройство.

В третьем случае устройство управления формирует сигнал на внешнее устройство о наличии экстремума (считывание значения

49

45 зо

$$ экстремума внешним устройством осуществляется с выхода первого запоминающего устройства, номер канала считывается с выхода счетчика номера канала, а тип экстремума с выхода второго. запоминающего устройства) . Далее устройство управления формирует импульс на запись значения текущего отсчета в первое запоминающее устройство, а знака производной текущего отсчета — во второе запоминающее устройство.

Интервалы между импульсами, вырабатываемыми устройством управления, выбираются с учетом времени установления элементов структурной схемы.

Тактовая частота выбрана из условия максимального, времени обработки экстремума в одном канале внешними устройствами.

Недостатки устройства — низкая точность определения значения экстремумов, так как частота дискретизации определяется максимальным временем обработки экстремума и высокая вероятность потери экстремумов, особенно в случае их возникновения в близкие моменты времени в нескольких каналах.

Наиболее близкой по технической сущности является система, содержащая коммутатор, схему сравнения, первый вход которой соединен с выходом коммутатора, первое запоминающее устройство, второе запоминающее устройство, генератор тактовых импульсов, счетчик номера канала, выходы которого соединены с адресными входами коммутатора, первого и второго запоминающих устройств, устройство управления, входы которого соединены с выходами схемы сравнения, выходом генератора тактовых импульсов и выходом второго запоминающего устройства, а его выходы соединены с соответствующими управляющими входами счетчика номера канала, первого и второго запоминающих устройств, буферное запоминающее устройство, на информационные входы которого подключены выходы счетчика номера канала, выходы первого и второго запоминающих устройств, а управляющий вход соединен с устройством управления (3) .

Недостатки системы — малая точность измерения экстремумов и возможность пропуска экстремумов, что снижает достоверность работы.

Цель изобретения — повышение точности и достоверности работы системы.

Поставленная цель достигается тем, что в многоканальную систему для анализа экстремумов, содержащую коммутатор, входы которого являются информационными входами системы, схему сравнения, первые вход которой соединен с выходом коммутатора, два запоминающих устройства, буферное запоминающее устройство, счетчик номера канала, выход которого соединен

750496 с адресными входами коммутатора первого и второго запоминающих устройств, устройство управления, входы которого соединены соответственно с выходами схемы сравнения генератора тактовых импульсов и второго запоминающего устройства, выходы устройства управления подключены соответственно к управляющим входам счетчика номера канала, первого и второго запоминающих устройств и к первому управляющему входу буферного запоминающего устройства, первый, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходам счетчика номера канала, первого и второго запоминающих устройств, второй управляющий вход буферного запоминающего устройства является управляющим входом системы, информационный и управляющий выходы буферного запоминающего устройства являются соответственно информационным и управляющим выходами системы, введены реверсивный счетчик, преобразователь «код-напряжение» и триггер, входы которого соединены соответственно с выходами схемы сравнения, первый и второй выходы триггера подключены соответственно к первому и второму управляющим входам реверсивного счетчика, счетный вход и третий управляющий вход которого соединены с соответствующими выходами устройства управления, выход реверсивного счетчика соединен с входами первого запоминающего устройства и преобразователя

«код-напряжение», выход которого соединен с вторым входом схемы сравнения, вход реверсивного счетчика соединен с выходом первого запоминающего устройства, первый выход триггера соединен с входом второго запоминающего устройства.

На фиг. 1 представлена схема системы; а на фиг. 2 — схема буферного запоминающего устройства.

Устройство содержит коммутатор 1, схему 2 сравнения, триггер 3, реверсивный счетчик 4, преобразователь 5 код-напряжение, первое запоминающее устройство 6, выход 7 первого запоминающего устройства, второе запоминающее устройство 8, выход 9 второго запоминающего устройства, генератор 10 тактовых импульсов, устройство 11 управления, выход 12 управления счетчиком номера канала. 13, выход 14 адреса канала, выход 15 управления записью, выход 16 управления записью в первое и второе запоминающее устройство, выход 17 управления записью кода в реверсивный счетчик, выход 18 счетных импульсов, буферное запоминающее устройство 19, выход 20 считывания из буферного запоминающего устройства, управляемый выход 21 запрещения считывания из буферного запоминающего устройства, информационный выход 22 запоминающего устройства, логический блок

23, выход 24 запрета считывания, выход 25 запрета записи, схема 26 управления заS о

1$ го

zs зо

js

4$

$3 писью, первый элемент 27 задержки, логический блок 28, реверсивный счетчик 29, счетчик 30 адреса записи, счетчик 31 адреса считывания, схему 32 управления считыванием, коммутатор 33 кодов, второй элемент

34 задержки, запоминающий блок 35.

Система работает следующим образом.

По тактовому импульсу устройства 11 управления формирует импульс на выходе 12 и тем самым подключает очередной канал. Затем устройство 11 управления подает импульс с выхода 17 в реверсивный счетчик 4 значения предыдущего отсчета данного канала с вь ходов первого запоминающего устройства 6. Первое 6 и второе 8 запоминающие устройства постоянно находятся в режиме считывания (нуль на выходе 16).

Преобразователь 5 код-напряжение (ПКН) вырабатывает напряжение, соответствующее значению сигнала в момент предыдущего отсчета. Схема 2 сравнения сравнивает входной сигнал, поступающий с выхода коммутатора 1, с сигналом ПКН.

В результате сравнения возможны следующие три ситуации: значение входного сигнала равно значению напряжения ПКН; значение входного сигнала не равно напряжению ПКН, а знак производной текущего отсчета совпадает со знаком производной предыдущего отсчета; значение входного сигнала не равно напряжению ПКН и знаки производной текущего и предыдущего отсчетов не совпадают.

В первом случае никакие операции не производятся и система переходит на работу в следующем канале.

Во втором случае устройство 11 управления подает счетные импульсы с выхода 18 до момента компенсации напряжения ПКН входного сигнала. Затем устройство 11 управления подает импульс с выхода 16 на запись текущего отсчета в первое запоминающее устройство 6 и запись текущего знака производной во второе запоминающее устройство 8. Далее осуществляется переход на работу в следующем канале.

В третьем случае устройство 11 управления подает импульс с выхода 15, который осуществляет запись в буферное запоминающее устройство 19 значения экстремума, его типа (минимум или максимум) и номера канала. Далее устройство 11 управления подает с выхода 18 счетные импульсы до момента компенсации напряжением ПКН входного сигнала. Затем устройство 17 управления подает импульс с выхода на запись текущего отсчета в первое запоминающее устройство 6 и запись текущего отсчета во второе запоминающее устройство 8. Интервалы между импульсами, вырабатываемыми устройством управления, выбираются с учетом времени установления элементов схемы, причем время между началом записи в буферное запоминающее устройство и началом записи текущих значений отсчета и знака

750496 пр мзводноп выбирается достаточным для выполнения записи в буферное запоминающее устройство и считывания из него.

Буферное запоминающее устройство ра ботает следующим образом.

Если на выходе 25 нет запрещающего потенциала, то импульс записи, поступающий от устройства 11 управления с выхода 15, поступает на выход схемы 26.

Если на выходе 25 появляется запрещающий потенциал и с выхода 15 поступает импульс записи, то схема 26 формирует импульс записи после снятия запрещающего потенциала. Аналогично схема 32 управления считыванием пропускает импульс считывания, поступающий по входу 20, в отсутствие запрещающего потенциала, если во время существования последнего был импульс «а входе 20. Логический блок 23 формирует запрещающий потенциал на выходе 24 на время записи, а запрещающий потенциал на выходе 25 формируется на время считывания и при переполнении буферного запоминающего устройства. Блок 28 формирует на выходе 21 потенциал запрещения считывания в том случае, если содержимое реверсивного счетчика равно нулю и потенциал переполнения буферного запоминающего устройства на втором выходе, если содержимое всех разрядов реверсивного счетчика равно единице.

Импульс записи, поступающий с выхода схемы 26 управления записью, прибавляет единицу к содержимому счетчика 30 адреса записи и к содержимому реверсивного счетчика 29. Далее через элемент задержки 27, время задержки которого равно времени установления счетчика 30 адреса записи и коммутатора 33 кодов, импульс записи поступает на вход запоминающего блока 35.

Импульс считывания, поступающий с выхода схемы 32 управления считыванием, вычитает единицу из содержимого реверсивного счетчика 29, прибавляет единицу к содержимому счетчика 31 адреса считывания и переключает коммутатор 33 кодов так, что на его выходы передается адрес считывания с выходов счетчика 31 адреса считывания. Далее импульс считывания через второй элемент 34 задержки, время задержки которого равно времени установления с.етчика 31 адреса считывания и времени переключения коммутатора 33 кодов, импульс считывания поступает на шину считывания запоминающего блока 35. Коммутатор ЗЗ кодов работает таким образом, что на его входы постоянно подключены выходы счетчика 30 адреса записи н переключается на адрес считывания только на время существования импульса считывания.

Счетчик адреса 30 записи хранит адрес последнего записанного экстремума. Счетчик

3 адреса считывания хранит адрес послед1О

1$

Формула изобретения

Н зо

ЗУ

$$ псго считанного экстремума. Содержимое реверсивного счетчика 29 равно числу экстремумов, хранящихся в буферном запоминающем устройстве. Значение считываемых экстремумов, их тип и номер канала снимаются с выхода 22.

Частота следования тактовых импульсов ограничивается только временем установления элементов схемы.

Таким образом, предлагаемое устройство обладает высокой точностью измерения экстремумов, что определяется высокой частотой дискретизации входного сигнала. Это достигается тем, что тактовая частота определяется только временем установления элементов схемы (сотни килогерц) и измерение текущего значения сигнала данного канала осуществляется относительно уровня сигнала во время предыдущего отсчета данного канала, что в несколько раз уменьшает время аналого-цифрового преобразования сигнала.

Многоканальная система для анализа экстремумов, содержащая коммутатор, входы которого являются информационными входами системы, схему сравнения, первый вход которой соединен с выходом коммутатора, два запоминающих устройства, буферное запоминающее устройство, счетчик номера канала, выход которого соединен с адресными входами коммутатора первого и второго запоминающих устройств, устройство управления, входы которого соединены соответственно с выходами схемы сравнения генератора тактовых импульсов и второго запоминающего устройства, выходы устройства управления подключены соответственно к управляющим входам счетчика номера канала, первого и второго запоминающего устройства, первый, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходам счетчика номера канала, первого и второго запоминающих устройств, второй управляющкй вход буферного запоминающего устройства является управляющим входом системы, информационный и управляющий выходы буферного запоминающего устройства являются соответственно информационным и управляющим выходами системы, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности и достоверности работы, в нее введены реверсивный счетчик, преобразователь «код-напряжение» и триггер, входы которого соединены соответственно с выходами схемы сравнения, первый и второй выходы триггера подключены соответственно к первому и второму управляюшим входам реверсивного счетчика, счетный вход и третий управляющий вход которого соединены с соответствующими выходами устрой750496 ства управления, выход реверсивного счетчика соединен с входами первого запоминающего устройства и преобразователя «коднапряжение», выход которого соединен с вторым входом схемы сравнения, вход реверсивного счетчика соединен с выходом первого запоминающего устройства, первый выход триггера соединен с входом второго запоминающего устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 379926, кл. G 06 F 15/34, 1971.

2. Заявка Франции № 2225789, кл. G 06 М 3/00, 1974.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2521401/18-24, кл. G 06 F 15/34 1977 (прототип).

750496

С цо.2

Составитель Л. Жереиов

Техред К. Шуфрич Корректор Н. Григорук

Тираж 751 Подписное

Редактор М. /1икович

Заказ 4467/) 9

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4