Устройство для выделения экстремумов временных интервалов

 

Союз Советсини

Социалистичесиин

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 041279 (21) 2849642/18-21 (5 () Ah. Kh. с присоединением заявки N4

Н 03 К 5/153

Государственный комитет

СССР оо ямам изобретений н открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 15.0981.Бюллетень Н9 34 (53) УДК621.374 38 (088.8) Дата опубликования описания 150981 (72) Авторы изобретения

Л. Г. Вояркин, Р. A. Ивашев и Г.Ф. Мороз он

j (7! ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЦДЕЛЕНИЯ ЭКСТРЕМУМОВ

ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ

Изобретение относится к импульс- ной технике и может быть использовано в системах регулирования, контроля и измерения.

Извес но устройство, позволяющее выделить экстремумы временных интервалов, содержащее формирователи входных и опорных импульсов, логическую схему, регистр, реверсивный счетчик, управляемые генераторы, индикаторы и цифровой фильтр $1).

Недостатком известного устройства является его сравнительно низкая по-.. мехоустойчивость, которая проявляется в многократных срабатываниях устройства при наличии шума на его выходе, а также при нестабильности параметров времязадающих цепей формирователей опорных импульсов и интервалов и нестабильности частоты управляемых генераторов, вызывающих параэитную модуляцию контролируемого временного интервала. При использовании устройства в экстремальных системах регулирования этот недостаток приводит к нарушению устойчивости этих систем, а в системах контроля и измеренияк искажению результатов контроля и измерения. Кроме того, устройство не обеспечивает следящего режима контроля и не различает максимумы и ми- нимумы сигналов.

Наиболее:близким к предлагаемому является устройство для выделения .экстремумов временных интервалов, содержащее входной формирователь, первый и второй входы которого подключены соответственно к входу управляемого генератора и к первому входу блока синхронизации, второй вход которого соединен с выходом управляемого генератора и счетным входом счетчика, связанного своим кодовым выходом с регистром, а установочным входом - со вторым выходом блока синхронизации, блок сравнения кодов, выход которого подключен к входу логического элемента и к входу выходного формирователя (2).

Это устройство обеспечивает следящий режим контроля и различает максимум н минимума сигналов, однако имеет сравнительно невысокую помехоустойчивость, которая возникает при наличии шума на его входе, а также при кратновременной нЕстабнльности частоты управляемого генератора, вызывающих паразитную модуляцию времен30 ного интервала.

Целью изобретения является повьмепомехоустойчивости устройства.

Цель достигается тем, что в устройство, содержацее входной формирователь, первый и второй входы которого подключены соответственно к источнику измеряемого сигнала и к источнику управляющего сигнала, а первый и второй выходы подключены соответ. ственно к входу управляемого генера.тора и к первому входу блока синхронизации, второй вход которого сое.динен с выходом управляемого гене- ратора и счетным входом счетчика, связанного своим кодовым выходом с регистром, а установочным входом— со вторым выходом блока синхронизации, блок сравнения кодов, выход которого соединен с элементом запрета, выходной триггер, выход которого подключен к входу логического элемента и к входу выходного формирователя, дополнительно введены блок вычитания кодов, распределитель сигнала, первый и второй собирательные элементы и второй элемент запрета, причем первый и второй входы блока вычитания кодов подключены соотнетственно к выходу управляемого генератора и регистра, установочный вход подключен к второму выходу блока синхронизации и к установочному входу распределителя сигнала, э. ныход соединен с одним из входов блока сраннения кодов, другой вход которого связан с источником опорного сигнала, переключающий вход распределителя сигнала соединен с выходом первого элемента запрета, первый ныход распределителя сигнала соединен с одним из входов первого собирательного элемента, другой вход которого соединен с выходом блока сравнения кодов, а выход, подключен к управляющему входу второго элемента запрета, второй выход распределителя сигнала соединен с управляющим входом выходного триг" гера и с одним из входов второго собирательного элемента, другой вход ко-. торого соединен с выходом управляе.— мого генератора, выход подключен к управляющему входу первого элемента запрета, а второй элемент запрета включен между первым выходом блока синхронизации с одной стороны и с управляющим входом регистра, тактовым входом выходного триггера и вторым входом логического элемента с другой ст ороны .

Блок вычитания кодов содержит реверсинный счетчик с переключателем ймпульсон и вентилями соответственно на своих счетных и установочном вхо-дах, элемент фйксации нуля, включенный между кодовым выходом реверсивного счетчика и управляющим входом переключателя импульсон, причем другой вход переключателя импулocos, кодовый вход вентилей и установочные вхс ы вентилей и элемента фиксации нуля образуют соответственно, первый, второй и установочный входы, а кодовый выход реверсивного счетчика — выход блока.

На чертеже приведена структурная электрическая схема предлагаемого устройства.

Схема устройства содержит вхбдной формирователь 1, первый 2 и второй 3

° нходы которого подключены соответственно к источникам измеряемого и управляющего сигналов,(на схеме не показаны, а первый и второй выходы подключены соответственно к входу управляемого генератора 4 и к первому входу блока синхронизации 5, второй вход которого. соединен с выходом управляемого генератора 4 и счетным входом счетчика 6, связанного своим кодовым выходом с регистром

2О 7, а установочным входом — сс вторым выходом блока синхронизации 5, блок сравнения кодов 8, выход которого соединен с элементом запрета 9, выходной триггер 10, выход которого подключен к входу логического элемента 11 и к входу выходного формирователя 12.

В устройстве введены блок 13 вычитания кодов, распределитель сигнала 14, первый и второй собирательные, элементы 15 и 16 и второй элемент запрета 17.

Первый и второй входы блока 13 вычитания кодов подключены соответственно к выходу управляемого генератора 4 и к выходу регистра 7, установочный вход блока 13 подключен к нторому выходу блока синхронизации

5 и к установочному нходу распредеЩ лителя сигнала 14, а выход блока .13 — к одному из входов блока сравнения кодов 8, дру1ой вход 18 которого связан с источником опорного сигнала (не показан), переключающий вход распределителя сигнала 14 соединен с выходом первого элемента запрета 9, первый выход распределителя сигнала 14 соединен с одним из входов первого собирательного элемеи © та 15, другой вход которого соединен с выходом блока сравнения кодов

8, а выход подключен к управляющему входу второго элемента запрета 17, второй выход распределителя сигнала

14 соединен с управляющим входом ны ходного триггера 10 и с одним из нходон второго собирательного элемента

16, другой вход которого соединен с выходом упранляемого генератора 4, выход подключен к управляющему входу

46 первого элемента запрета 9, а второй элемент запрета 17 включен между пер.вым выходом блока синхронизации 5 с одной стороны и управляющим входом регистра 7, с тактовым входом выходного триггера 10 и вторым входом ло864533 гического элемента 11 с другой сто-. роны.

Блок вычитания кодов 13 содержит реверсивный счетчик 19 с переключателем импульсов 20 и вентилями 21 соответственно на своих счетных и установочном входах, элемент фиксации нуля 22, включенный между кодовым выходом реверсивного счетчика 19 и управляющим .входом переключателя импульсов 20. Другой вход переключателя импульсов 20, кодовый вход вентилей 21 и установочные входы венти лей 21 и элемента фиксации нуля 22 образуют соответственно первый, второй и установочный входы, а кодовый выход реверсивного счетчика 19выход блока 13.

Позициями 23 и 24 обозначены выходы логического элемента 11, а 25

26 - выходы выходного формирователя

12.

Устройство работает следующим образом.

Рассмотрим случай, когда контролируемый (измеряемый) сигнал поступает на вход 2 входного формирователя 1 и представляет собой периодическую последовательность импульсов, а на вход- 3 поступает управляющий сигнал, соответствующий логической единице. Последний сигнал проходит на первый выход входного формирователя 1 и поступает на управляемый ге" нератор 4, разблокируя его вЫход.

Нмпульсы образцовой частоты с выхода генератора 4 поступают на счетный вход счетчика 6, первый вход блока вычитания кодов 13, на вход собирательного элемента 16 и на второй вход блока синхронизации 5. Счетчик 6 срабатывает по переднему фронту импульса генератора 4, одновременно значение кода на выходе блока вычитания кодов 13 изменяется на единицу счета. При нулевом значении сигнала на втором выходе распределителя сигнала 14 импульс управляемого гейератора 4 проходит через собирательный элемент 16 на управляющий вход элемента запрета 9 и блокирует пос.ледний на время длительности импульса образцовой частоты. В паузе между импульсами образцовой частоты генератора 4 элемент запрета 9 разблокируется. Код числа, образующийся на выходе блока вычитания кодов 13, непрерывно сравнивается блоком срав" ненМя кодов 8 с иодом опорного сигнала, поданного на вход 18. При равенстве кодов сигнал с выхода блока сравнения кодов. 8 проходит через разблокированный на время паузы между импульсами образцовой частоты элемент запрета 9 на переключающий вход распределителя сигнала 14 и устанавливает его в состояние, соответству ющее единичному сигналу на его следу-кщем по порядку переключения выхода.

Одновременно сигнал с выхода блока сравнения кодов 8 поступает через ., собирательный элемент 15 на управлякчций вход элемента запрета 17 и блокирует его.

На втором выходе входной формирователь 1 формирует узкие прямоугольные импульсы с периодом следования, равным периоду следования импульсов на входе 2.

Пусть на втором выходе входного формирователя 1 появляется импульс.

Этот импульс поступает на первый вход блока синхронизации 5, на второй вход которого непрерывно поступают импульсы образцовой частоты. Блок синхронизации 5 по заднему фронту импульса на своем первом входе в пер вой же паузе между импульсами образ цовой частоты, поступающих на второй его вход, формирует на своем первом

20 выходе импульс, который поступает на вход элемента 17. Если сигналы на первом выходе распределителя сигнала 14 и на выходе блока сравнения ходов 8 имеют .нулевое значение, то элемент запрета 17 разблокирован и импульс с первого выхода блока синх. ронизации поступает на управляющий вход регистра 7, яа тактовый вход

° выходного триггера 10 и на второй эхо логического элемента 11. При этом код с выхода счетчика б записывается в регистр 7, выходной триггер

10 устанавливается в состояние, соответствующее значению сигнала на втором выходе распределителя сигнала 14, логический элемент 11 формирует при этом импульс на выходе 23, еслк триггер 10 устанавливается в единичное состояние, или импульс на выхсде 24, если триггер 10 устанав4ц ливается в нулевое состояние. Импульсы на выходах 23 и 24 логического элемента 11 не появляются, а состояние регистра 7 и выходного триггера

10 ие изменяется, если в момент появления импульса иа нервом выходе блока синхронизации 5 сигналы на первом выхсде распределителя сигнала 14 и на выходе блока сравнения кодов В имеют единичное значение, По заднему фронту импульса на первом. выходе блока синхронизации 5 формируется импульс на втором его выходе. По этому импульсу счетчик 6 сбрасывается в исходное нулевое состояние, распределитель сигнала 14 устанавливается в состояние, соответствующее нулевому значению сигналов, на его обоих выходах, а в блок вычитания кодов 13 записывается код числа, хранимого в регистре 7, причем на выходе блока вычитания кодов 13 образуется код этого же числа. Одновременно по этому импульсу в блоке вычитания кодов 13 устанавливается режим, при котором каждый импульс образцовой частоты, поступающий на

864533

К моменту появления очередного импульса на втором выходе блока синхронизации 5 число N фиксируемое н счетчике б, пропорционально значению

35 текущего периода контролируемого сигнала. Пусть значения контролируемого сигнала постоянно возрастают (Т „уТ-) так, что всегда й1+1 NÄ + Мо . Тогда за период Т- 1 блок сравнения кодов

1+1 щ 8 срабатывает, по крайней мере, два раз а и распределитель сигн ала 14 всякий раз к моменту появЛения импульса на первом выходе блока синхронизации . 5 устанавливается в состояние, соответствующее единичному сигналу на е о втором выходе и, следовательно, состояние .триггера 10 не изменяется, а сигнал. на его выходе имеет Единичное =-:начение. На выходе 23 логического элемента 11 периодически появля ется сигнал о том, что период контролируемого сигнала увеличивается.Значение кода в счетчике б всякий раз переписывается в регистр 7.

Пусть следующий период контролируемого сигнала оказывается меньше предыдущего (Т1+1 < т„- ) так, что Й 1+„<

cg- но За интервал Т„1 блок сравнения о. 1+1 кодов 8 не срабатывает ни разу и расг.ределнтель сигнала 14 остается о40 в исходном нулевом состоянии. В моменI появления импульса на перном выхсде блока синхронизации 5 сигнал на вь:ходе триггера 10 принимает нулевое значение. По перепаду сигнала на выходе триггера 10 выходной формирователь 12 формирует сигнал о том, что значение М. является максимальным. Если теперь каждый последующий период оказывается меньше предыдущего так, что выполняется соотношение

Н1 1 < Nq — N0, то нуленое зна,чение сигнала .на выходе триггера 10

:не изменяется, а на ныходе 24 логического элемента 11 периодически формируется сигнал о том, что значение

55 пер„ода уменьшается. сигнал на выходе триггера 16 изменит свое значение иа единичное, если последующий период окажется больше предыдущего так, что Nq+1>И„+ N . По этому пе60 репг.ду сигнала на выходе 25 выходного формирователя 12 формируется сигнал о том, что значение К1 является минимальным.

Пусть теперь текущее значение пе 5 риода Т 1 изменяется так, что

Если Й„)Np + N р, то блок сравне. ния кодов 8 срабатывает по крайней мере два раза: первый раз прн М„-Np-йо и второй раз при N „=Йр+ No . При первом срабатывании блока сравнения кодов 8 распределитель сигнала 14 устанавливается в состояние, при, котором на его первом выходе появляется единичный сигнал. При втором срабатывании блока сравнения кодов

8 единичный сигнал устанавливается на втором выходе распределителя сигнала 14, а на первом выходе - нулевой сигнал . К моменту поянления импульса на первом выходе блока синхронизации 5 элемент запрета 17 оказывается разблокированиым, и код чис" ла N1 с выхода счетчика б переписывается в регистр 7. первый его вход, уменьшает на одну . единицу значение кода числа на его выхсде.Если в процессе счета импульсон образцовой частоты код на выходе блока вычитания кодов 13 принимает нулевое значение, то режим его рабо— ты автоматически изменяется и с этого момента каждый импульс образцовсй частоты увеличинает код числа на его выходе на одну единицу счета.

Пусть N число импульсов, посту 1 пивший на вход счетчика б и на первый ьход блока вычитания кодов 13 на время между моментами появления им- рульсов на втором выходе блока синхронизации 5, Ир — число, фиксируемое н регистре 7; и -.число, соответствующее опорному сйгналу на входе 18 блока сравнения кодов 8;

К моменту появления импульса на втором выходе блока синхронизации 5 в счетчике б оказывается зафиксированным число N1, а в регистре 7 либо число и = Н„-, либо прежнее число в зависимости от состояния распределителя сигнала 14. Тогда, если М <й - о, то в процессе сравнения кода числа, образующегося на выходе блока вычитания кодов 13, и кода на нходе 18 блок сравнения кодов 8 не срабатывает ни разу и распределитель сигнала

14 остается в исходном состоянии.

К моменту появления импульса на первом выходе блока синхронизации 5 элемент запрета 17 разблокиронан и код числа N1 с выхода счетчика б записывается в регистр 7. При этом N<-- 81 .

Если Ир-Мо< М1< Юр+ йо, то блок сравнения кодов 8 срабатывает один раз в момент поступления Np-йо импульсов и распределитель сигнала

14 устанавливается н состояние, соот ветствующее единйчному сигналу .на er церьом выходе. В момент появления им пульса на первом выходе блока синхронизации 5 элемент запрета 17 оказывается заблокированным и в регист-. ре 7 остается прежнее значение кода Кр.

При N1 = Ыр-Ho H tH N1=Np i No выходе блока сравнения кодов 8 устанавливается единичный сигнал. Однако в обоих с. учаях в момент появления .импульса на первом выходе блока синх5 ройизации 5 элемент запрета 17 оказываетсяя з аблокированным един ичным сигналом с выхода блока сравнения кодсв 8, при этом регистр 7 и триггер 10 сохраняют свои прежние сос)0 тояиия.

8645 33

Формула изобретения

1. Устройство для выделения экстремумов временных интервалов, содержащее входной формирователь, первый и второй входы которого подключены соответственно к источнику .измеряемогс,сигнала и н источнику управляющегс сигнала, а первый и второй выходы подключены соответственно к входу управляемого генератора и к первому входу блока синхронизации, второй вход которого соединен с выходом óïравляемого генератора и счетным входом счетчика, связанного своим ко" довым выходом с регистром, а установочным входом - со вторыи выходом блока синхронизации, блок сравнения кодов, выход которого соединен с эае" ментом запрета, выходной триггер, выход которого подключен к входу логического элемента и к входу выходногс формирователя, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него вве- . и -Nî 81+1 <й„+%I . Тогда за текущий период Т „< койтролируемого сигнала блок сравнения кодов 8 успевает сработать лишь один раз и распределитель сигнала 14 устанавливается в состояние, соответствующее единичному сигналу на его первом выходе. В результате элемент запрета 17 оказывается заблокированным и импульс, появляющийся на первом выходе блока синхронизации 5, не изменяет состояние .триггера 10, а в регистре 7 оказывается зафиксированным код числа

К1, пропорциональногс значению предццущего периода Т„".

При й4 - 4о

8 и, следовательно, состояния тригге- 0 .ра 10 и регистра 7 также не изменя ются.

Таким образом, если значение контролируемого. сигнала изменяется,. например, под влиянием шумовой составляющей так, что число, фиксируемое в счетчике б, колеблется в некоторых пределах, не превышающих значения опорного сигнала на входе 18 блока ° сравнения кодов 8, формирование сигналов на выходах логического элемента 11 и выходного.формйрователя 12

"не происходит независимо от характера изменения контролируемого сигнала.

Работа устройства при контроле 35 временного интервала, представленного длительностью импульсов, отличается тем, что выход управляемого генератора 4 разблокируется только в течение длительности входного импульса, что обеспечивается подачей логического нуля на вход 3 входного формирователя 1.

Экстремальные значения временных интервалов могут быть считаны с выхода регистра 7 по сигналам с выхо- 4 дом 25 и 26 выходного формирователя 12.

Таким образом, при контроле текущего значения временного интервала в присутствии помех ложные сигналы могут быть исключены путем соответствующего изменения уровня опорного сигнала Йо на входе 18 блока сравнения кодов 8.

Блок вычитания кодов 13 работает следующим образом.

По импульсу, поступающему со второго выхода блока синхронизации 5, вентили 21 разблокируются и и реверсивный счетчик 19 записывается код числа N, зафиксированного в регист- 60 ре 7. Одновременно по этому же импульсу, на выходе элемента фиксации нуля 22 устанавливается нулевое зна.чение сигнала, при котором вход переключателя импульсов 20 оказывается 65 подключенным к вычитакщему входу реверсивного .счетчика 19. В процессе счета импульсов образцовой частоты управляемого генератора 4 код числа реверсивного счетчика 19 уменьшается.

При поступлении N импульсов реверсивкый счетчик 19 устанавливается в нулевое состояние, элемент фик=ации нуля 22 срабатывает и переключает переключатель импульсов 20 в положение, при котором импульсы образцовой частоты поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 19. Код числа в реверсивном счетчике 19 увеличивается. Сигналы с кодового выхрда реверсивного счетчика 19 поступают на выходе блока.

Таким образом, на выходе блока вычитания кодов 13 формируется абсолютное значение разности между значением число- импульсного кода, поступаю-" щегс на.первый вход блока, и значением параллельного кода, поступающего на второй вход блока.

Введение новых элементов позволя- ет повысить помехоустойчивость предлагаемого устройства по сравнению с известным путем исключения ложных срабатываний устройства при наличии помех на входном сигнале заданием соответствующего уровня опорного сигнала на входе блока сравнения.

Выполнение блока вычитания кодов в виде реверсивного счетчика с переключателем импульсов, вентилями и элементом фиксации нуля позволяет определять непрерывное значение разности кодов сравниваемых временных интервалов, что обеспечивает следящий. режим выделения экстремумов, упрсщает структуру устройства и сокращает объем элементной базы.

864533

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 дены блок вычитания кодов, распределитель сигнала, первый и второй собирательные элементы и второй элемент запрета, причем первый и второй входы блока вычитания кодов подключены соответственно к выходу управляемого генератора и регистра, установочный вход подключен к второму выходу блока синхронизации и к установочному входу распределителя сигнала, а выход соединен с одним иэ входов блока сравнения кодов, другой вход кото рого связан с источником опор- . ного сигнала, переключающий вход распределителя сигнала соединен с выходом первого элемента запрета, - первый выход распределителя сигнала 15 соединен с одним из входов первого собирательного элемента, другой вход которого соединен .с выходом блока сравнения кодов, а выход подключен к управляющему входу второго элемен- 2О та запрета, второй выход распределителя сигнала соединен с управляющим входом выходного триггера и с одним иэ входов второго собирательного элемента, другой вход.KoToporo соединен д с выходом управляемого генератора, выход подключен к управляющему входупервого элемента запрета, а второй элемент запрета включен между первым выходом блока синхронизации с одной стороны и управляющим входом регистра, тактовым входом выходного триггера и вторым входом логического элемента с другой стороны.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок вычитания кодов содержит реверсивный счетчик с переключателем импульсов и вентилями соответственно на своих счетных и установочных входах, элемент фиксации нуля, включенный между кодовым выходом реверсивного счетчика и управляющим входом переключателя импульсов, причем другой вход переключателя импульсов, кодовый вход вентилей и установочные входы вентилей н элемента фиксации нуля образуют соответственно первый, второй и установочный входы, а кодовый выход реверсивного счетчика †выход блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 409188, кл. G 04 F 11/08, 15 .11. 71.

2. Лвторское свидетельство СССР

Р 55J 797, кл. Н 03 К 5/153, 05.08 .75 (прототип) .