Устройство для определения моментовэкстремумов

 

Союз Советскик

Социаиистическик

Республик.

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСИОМУ СВИ ЕТВЛЬСТВУ о1>805190 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 030179 (21) 2709235/18-21 (51) м. кл.з

G 01 R 19/04 с присоедмиемивм заявки М

1 (23) Приоритет Государственный комитет

СССР яо делам изобретений н открытий

Опубликовано 150281.Бюллетень Йо б

Дата опубликования описания 25. 02. 81 (53) УДК 681. .325(088.8) A.Â.Òåðåíòüåâ, В.A.Áåëäoâñêèé, D.Ê.Ïàâëîà и A.Ä.Ïëàòîíàâ" (72) Авторы изобретения (71) Заявмтвль (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОМЕНТОВ

ЭКСТРЕМУМОВ

Изобретение относится к элементам экстремальных устройств и может быть использовано в них в качестве датчика.

Известно устройство, содержащее ,преобразователь аналог-частота, делитель-частота, реверсивный счетчик, два триггера, два логических элемен- . та И, два элемента задержки. ждущий © мультивибратор и эталонный генератор. Триггер, выход которого соединен с выходной шиной устройства, изменяет свое состояние после перехода значений изменяющейся электрической величины через экстремум за счет появлений на его входе,"соединенном с выходом реверсивного. счетчика,,сигнала переполнения f1) .

Для получения информации о существовании приращения необходимо, > О чтобы количество импульсов в соседних интервалах времени отличалось не.менее, чем на один. Этот фактор снижает потенциальную чувствительность схемы. Увеличение чувствительности путем повышения средней частоты преобразователя приводит к усложнению устройства и неустойчивости его работы. Частота следования импульсов генерируемых преобразователем зависит не только от значений изменяющейся электрической величины, но и от действия различных дестабилизирующих факторов, определяемых рнешней средой и нестабильностью нсточников питания. Это может привести к дополнительному изменению числа импульсов в очередном интервале относительно зафиксированных в предыдущем .и ошибке определения момента экстремума.

Цель изобретения - повышение потенциальной чувствительности и помехоустойчивости устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения момента экстремума, содержащее делитель частоты, логические элементы И, линию задержки, введены три счетных триггера, дешифратор, логические элементы ИЛИ, инвертор, три генератора, выходы которых подключены соответственно к первым входам второго и шестого, первого, четвертого и седьмого, третьего, пятого и восьмого логических элементов И, вторые входы которых соединены с восемью выходами дешифратора в порядке их нумерации, а выходы третьего .и седьмого через первый, 805190

3D

65 второго и пятого через второй, пер вого и шестого через третий логический элементы ИЛИ подключенные ко входам синхронизации первого, второ-. го и третьего генераторов. При этом первый вход девятого элемента И соединен с выходом первого генератора, с первым входом блока определения знака сдвига и первым входом делителя частоты, второй вход которого подключен к входу синхронизации первого генератора .через элемент задерж. ки, а выход — к второму входу девя того элемента И, выходам соединенного со вторым входом блока определения знака сдвига, к третьему входу которого через четвертый элемент

ИЛИ подключены выходы четвертого и восьмого элементов И, а первый выход блока определения знака сдвига соединен с выходной шиной, а второй выход подключен к первому входу пятого элемента ИЛИ, три остальных входа которого соединены соответственно с входами синхронизации пер-. вого, второго и третьего генератора, а выход — с входом первого из трех последовательно соединенных счетных триггеров, выходами соединенных: с входами дешифратора.

При таком исполнении устройства информация о знаке приращения изменяющейся электрической величины, воздействующей на времязадаищие цепи первого генератора, преобразуется в знак разности между набегами фаз первого и второго, или третьего генераторов в соседних равных интервалах времени.

На фиг. 1 приведена .функциональная схема устройства, на фиг. 2 диаграммы, показывающие порядок преобразования информации о знаке приращения в знак разности фаз между импульсами двух генераторов.

Устройство содержит релаксационные генераторы 1-3 с периодами следования импульсов Т =Т =Т, блок

4 определения знака сдвига фаэ между импульсами двух генераторов, делитель 5 частоты, задающий совместно с генератором 1 длительность интервалов интегрирования, дешифратор б, обеспечивающий совместно со,счетными триггерами 7 9 и логическими элементами И 10-18 коммутацию входов и выходов генераторов для обеспечения процесса синхронизации, элемент 19 задержки, логические элементы ИЛИ 20-24.

Выходы генераторов подключены к первым входам логических элементов

И 11 и И 14, И 10 И 15 и И 16, И 12 и И 13 и И 17 соответственно, вторые входы которых соединены с восемью выходами дешифратора в порядке их нумерации. Выходы логйческих элементов И 12 и И 15 через логический элемент ИЛИ 20, И 11 и

И 13 через ИЛИ 21, И 10 и И 14 через ИЛИ 22 подключены ко входам синхронизации генераторов 1, 2 и 3.

Входы логического элемента И 18 соединены с выходами генератора 1 и делителя 5 частоты, счетный вход которого подключен непосредственно к выходу и через элемент 19 задержки ко входу синхронизации генератора 1. Входы блока 4 определения знака сдвига фазы соединены с выходами логического элемента И 18, гекератора 1 и логических элементов

И 16 и И 17 через логический ИЛИ 24, а выходы подключены к выходной шине устройства и первому вхоцу логического элемента ИЛИ 23, три оставшихся входа которого соединены с выходами синхронизации генераторов

1 2 и 3, а выход — со входом первого из трех последовательно соеди- ненных счетных триггеров 7, 8 и 9 с выходами, подключенными ко входам дешифратора б. Входная шина устройства соединена со входом генератора 1,.через который происходит управление периодом следования генерируемых им импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Изменяющаяся электрическая величина воздействует на времязадающие цепи генератора 1. 3а счет него период следования импульсов генератора 1 изменяется относительно периода генератора 2 и 3 иа величину дт = — у„ т,-т,, дт — Е„т -т .1 п I и. и ) 1 21 О и 111 % где n — количество периодов генератора 1, укладывающихся в данном интервале.

Так как в начальный момент t фа11

2. зовый сдвиг между импульсами генераторов 1 и. 2 равен нулю, то к концу интервала (определяемого коэффициентом деления делителя частоты и и периодом следования импульсов генератора 1 Т., и равному nT ) он составляет +n Т„ .

На следуищем этапе необходимо для осуществления операции вычитайия фазовых сдвигов между импульсами генераторов 1 и 2 в. двух соседних интервалах, преобразователь фазовый сдвиг +n Т 2 в фазовый сдвиг

-пл Т„, что и осуществляется путем . взаимной синхронизации генераторов

1 и 2 с предварительным запоминанием фазы последнего генератором 3 (см. фиг. 2 моменты to, с и ).

Под действием изменяющейся элек- трической величины в следующем интервале, период следования импульсов генератора 1 изменится относи805190

6 тельно периодов генераторов 2 и 3 на величину =1п т т.-т. — а-п „1. 1.1

)=и и набег фазы в конце интервала составит между импульсами генераторов

1 и 2 +пд Т1, а генераторами 1 и 2

-nдТ„=n(hT - T ) K MoMeHTy t

12 и 11. 12 2и, При этом знак разности величины Т -дТ„ определится соотношением между интегральными значениями изменяющейся электрической величины в соответствующих интервалах.

+1„с1и 35

Если (5,0(t)dt-5,u(t)dt)i0, то дТ -"А@ 1(О, И 1ь . 41

Если (JU (t) d t-)О (t) d t) )О, то дТ" - дТ > О +

11 11

Информация об интегральном значении изменяющейся электрической величины в конце второго интервала содержится в разности фаз генераторов 1 и 3 равной +(и+1)дТ1 к моменту е „, Определение знака прира- 25 .щения функции от второго интервала к третьему производится путем инверсии этой разности в -(n+1)bT„ и вычитания ее из набега фазы между импульсами генераторов 1 и 3 в третьем gp интервале. Генератор 2 в начале процесса инверсии t запоминает перед синхронизацией генератором 1 генератора 3 t фазу последнего, чтобы за.я тем перенести ее в момент t на генератор 1.

Синхронизация генераторов в определенной последовательности осуществляется коммутацией их входов и выходов при помощи последовательно соединенных счетных триггеров 7, 8 и 9 40 дешифратора 6 и логических элементов И 10-15.

Вход триггера 7 через логический элемент ИЛИ 23 соединен со .входами синхронизации всех трех триггеров, щ поэтому код счетчика, состоящего из трех указанных триггеров 7, 8 и 9, определяющий наличие логической единицы на одном из выходов дешифраторов, изменяется всякий раэ р после синхронизации того или иного генератора.

Предположим, что в момент е0я логическая единица находится на йервом выходе дешифратора, в этом случае открытый по первому входу логический элемент И 10 генератор 3 синхронизируется генератором 2 t0 . Сре1 эом импульса синхронизации меняется код счетчика 7, 8 и 9 и логическая единица, перемещаясь на второй выход d0 дешифратора; открывает по первому входу логический элемент И 11, обес печивая тем самым синхронизацию ге нератора 2 генератором 1 „, после чего логическая единица тем же обра-, зом перемещается на третий, а затеми на четвертый, не подключенный ни к одному из логических элементов

И 10-15, выход дешнфратора.

Благодаря чему после завершения операции инверсии закрываются входы синхронизации всех генераторов, что приводит к прекращению поступления импульсов на вход счетчика 7, 8 и 9 и переходу генераторов в автономный режим до конца интервала t<<, в течение которого компенсируется фазовый сдвиг между импульсами генераторов

1 и 2 и набегает между импульсами генераторов 1 и 3.

Таким образом, информация о знаке приращения изменяющейся электрической величины будет в конце интервала содержаться во взаимном расположении импульсов генератора 1, непосредственно подключенного к блоку 4 определения знака сдвига фазы, и генератора 2, коммутация которого к данной схеме обеспечивается наличием логической единицы на четвертом выходе дешифратора.

Схема определения знака сдвига фазы запускается импульсом конца интервала а, формируемым генератором 1 и делителем 5 частоты в мо- . мент „. Сигнал конца измерения б, снимаемый с выхода данной схемы, по окончании процесса определения знака, подобнс импульсам генераторов, через логический элемент

ИЛИ 23 изменяет код счетчика 7, 8. и 9, обеспечивая появление логической единчцы на пятом выходе дешифратора и запуск второй программы синхронизации, осуществляющей инверсию фазового сдвига +(n+1)Т генераторами 1 и 3. По окончании этой программы логическая единица перемещается на восьмой выход дешифратора в, в момент t снова пеII реводя все генераторы в режим автономной работы, в течение которого компенсируется фазовый сдвиг между импульсами генераторов 1 и Э и набегает между импульсами генераторов 1 и 2. Блок определения знака сдвига фазы снова запускается в момент t сигналом конца интери вала а, определяя знак фазового сдвига между импульсами генератора

1 и генератора 3, скоммутированного к данной схеме наличием логической единицы на восьмом выходе дешифратора в.

В случае изменения знака приращения данный. блок формирует импульс, появляющийся .на выходе устройства.

Особенностью работы схемы иэ-эа разноса времени на величину дли тельности периода генератора 1, моментов определения знака сдвига фаз и начала синхронизации, является необходимость увеличения на

805190 единицу от интервала к интервалу коэффициента деления делителя частоты и, Этот факт может быть использован для увеличения чувствительности устройства путем обеспечения максимизации A в районе экстремума и приведение ее к минимальному значению, спустя определенное время после определения момента его появления;

Таким образом, в устройстве обеспечивается наличие двух обменивающихся от интервала к интервалу функций генераторов 2 и 3, сравнение интегральных значений изменяющейся электрической величины в каждых двух соседних интервалах.

Обеспечивается чувствительность, ограничиваемая только воэможностью к+ Ф различать нулевой и равный и (ьТ -ьТ") сдвиги фаз между импульсами двух генераторов.

Действие дестабилизирующих факторов, определяемых внешней средой и нестабильностью источников питания, приводит.к одинаковому приращению частотй, а значит и фаз двух идентичных генераторов, что ни как не влияет на их относительную растройку, несущую информацию о знаке приращения изменяющейся электрической величины.

Формула изобретения

Устройство для определения мо« ментов экстремумов, содержащее делитель частоты, логические элементы

И, линию задержки, о т л и ч а ю- щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и помехоустойчивости, введены три счетных триггера, дешифратор, логические эле» менты ИЛИ, инвертор, три генератора, выходы которых подключены соответственно к первым входам второго и шестого, первого, четвертого и седьмого, третьего, пятого и восьмого логических элементов И, вторые входы которых соединены с восемью выходами дешифратора в порядке их нумерации, а выходы третьего и седьмого через первый, второго и пятого через второй, первого и шестого через третий логический элементы ИЛИ подключенные к входам синхронизации первого, второго и третьего генераторов, при этом первый вход девятого элемента И соединен с выходом первого генератора, с пер15 вым входом блока определения знака сдвига и первым входом делителя частоты, второй вход которого подключен к входу синхронизации первого генератора через элемент за2п держки, а выход — к второму входу. девятого элемента И, выходом соединенного со вторым входом блока определения знака сдвига, к третьему входу которого через четвертый элемент ИЛИ подключены выходы четвертого и восьмого элементов И, а первый выход блока. определения знака сдвига соединен с выходной шиной, а второй выход подключен к первому входу пятого элемента ИЛИ, три остальных входа которого соединены соответственно с входами синхронизации первого, второго .и третьего генератора, а выход — с входом первого из трех последовательно соеЗ5 диненных счетных триггеров, выходами соединенных с входами дешифратора.

Источники информации, 4р принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 557325, кл. С 01 R 19/04, 29.01.76 (прототип).

805190 фиг.!

Составитель А.Тимофеев

Редактор И.Недолуженко Техред Н.Граб Еорректор Г. Назарова

Заказ 10872/бб Тираж 743

8HHHllH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, 7(-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4