Устройство для контроля и оценки среднего значения аналогового сигнала

Номер патента: 1674159

Автор: Файнзильберг

Скачать ZIP архив.

Текст

СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 4 6 Г 15/46, 6 066 7/ 1)5 Н м. В.М. Глу 6 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИ РИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ И ОЦЕНКИ СРЕДНЕГО ЗНАЧЕНИЯ АНАЛОГОВОГО СИГНАЛА(57) Изобретение относится ычислительной техники и може ьзовано для вычисления среднего значения аналогового сигнала, представляющего реакцию объекта контроля. Цель изобретения - расширение области применения устройства. Устройство содержит схему сравнения 1, генератор импульсов 2, четыре реверсивных счетчика 3 - 5 и 19, два дешифратора нуля 6 и 7, цифроаналоговый преобразователь 8, элементы И 11-18, элементы НЕ 17, 18 и два делителя частоты 9 и 10. Отличительной особенностью устройства являются усовершенствования, позволяющие на простейших узлах цифровой техники аппаратным способом в реальном масштабе времени реализовать . процедуру вычисления среднего между текущим максимальным и текущим минимальным значениями обрабатываемого сигнала. 2 ил.Изобретение От//Осиеся к вычислительной технике и можег быпгь использовано для автоматического определения в цифровой форме вариации среднего между максимальным и минимальным значениями обрабатываемого аналогового сигнала, поступающего от различного рода источников, например, датчиков технологических процессов,Цель изобретения - расширение области применения устройства,На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг, 2 - временная диаграмма, иллюстрирующая принцип действия устройства,Устройство содержит схему 1 сравнения, генератор 2 импульсов, первый, второй и третий реверсивные счетчики 3, 4, 5, первый и второй дешифраторы 6, 7 нуля, цифроаналоговый преобразователь 8, первый и второй делители 9, 10 частоты на два, с первого по шестой элементы И 11 - 16, первый и второй элементы НЕ 17, 18, четвертый реверсивный счетчик 19, аналоговый 20 /и установочный 21 входы и информационный 22 выход устройства,Устройство работает следующим образом.Обрабатываемый аналоговый сигнал х(т) поступает на первый вход схемы 1 сравнения. На второй вход этого же элемента поступает компенсирующий аналоговый сигнал хк(т) обратной связи с выхода цифроаналогового преобразователя 8, Если сигнал х(т) больше сигнала хк(т) (режим "Недокомпенсация"), то на первом выходе схемы 1 сравнения образуется сигнал логической единицы, который откры вает элемент И 11. Импульсы от генератора 2 через элемент И 11 поступают на вход сложения реверсивного счетчика 3, Содержймое этого счетчика увеличивается, что, в свок очередь, вызывает увеличение компенсирующего аналогового сиг/-:ала х(т) на выходе цифроаналогового преобразователя 8,Как только сигнал х/(1) становится равным сигналу х(т) с точностьк) до порога нечувствительности до, схема сравнения 1 закрывает элемент И 11.Если же обрабатываемый сигнал х(т) меньше компенсирующего сигнала х(т) (режим "Перекомпенсация"), то на втором выходе схемы 1 сравнения образуется сигнал логической единицы, который открывает элемент И 12, и импульсы от генератора 2 поступают уже на вход вычитания реверсивного счетчика 5, Содержимое этого счетчика уменьшается, что вызывает уменьшение компенсиру/ощего си на/1 а хк(1). Кактолько сигнал х(1) становится равным сигналу х(с) с точностью до г схема сравнения1 закрывает элемент И 12, Т.м самым осу 5 ществляется следящее преобразование обрабатываемого сигнала х(т) в цифровуюформу, в процессе которого на выходах разрядов реверсивного счетчика 5 образуетсяпараллельный код, пропооциональный те 10 кущему значению сигнала х(т), а на выходах элементов И 11 и 12 образуетсяреверсивный числоимпульсный код, представляющий собой последовательность+кодовых импульсов К и К, образуемых со 15 ответственно при каждом элементарномположительном и отрицательном приращениях сигнала х(т),Перед началом цикла обработки аналогового сигнала х(1) в момент времени то20 (фиг, 2) на вход 21 устройства (установочные входы счетчиков 3 и 4 и управляющийвход счетчика 19) с помощью кнопки начальной установки (не показана) либо откакого-либо другого внешнего устройства25 поступает управляющий сигнал, посредством которого счетчики 3 и 4 обнуляются, а всчетчик 19 по шине параллельной передачиданных из счетчика 5 заносится код величины хо, соответствующий значению аналого 30 вого сигнала в этот момент времени,В процессе следящего преобразованияаналогового сигнала х(т) в цифровую формукодовые импульсы К, образуемые на выходе элемента И 11, поступают на вход сло 35 жения реверсивного счетчика 3 и черезэлемент И 13 на вход вычитания реверсивного счетчика 4, Кодовые импульсы К, образуемые на выходе элемента И 12, поступаютна вход сложения реверсивного счетчика 440 и через элемент И 15 на вход вычитанияреверсивного счетчика 3, С помощью дешифраторов 6 и 7 осуществляется блокировка счета на вычитание в счетчиках 3 и 4, кактолько в соответствующем счетчика образу 45 ется число нуль. Блокировка достигаетсятем, что при появлении в счетчике 3 числануль на выходе дешифратора 6, подключенного к нулевым выходам разрядов счетчика3, образуется потенциал логической еди 50 ницы, который через элемент НЕ 17 блокирует элемент И 15, Аналогичным образом спомощью дешифратора 7 и элементов 18 и13 осуществляется блокировка входа вычитания счетчика 4,55 Поскольку в начале цикла обработкисигнала в момент времени т, (фиг. 2), какуже отмечалось выше, счетчики 3. и 4 обнуляются, то в результате на выходах дешифраторов 6 и 7 образуются потенциалылогической единицы, которые открывают элементы И 16 и 14 и с псмощью элементов СЕ 17, 18 блокируют входы вычитания соответственно счетчиков 3 и 4.В интервале времени между моментами 1 о и с 1(фиг. 2) сигнал х(т) возрастает, а значит образуются кодовые импульсы К на выходе элемента И 11(фиг. 1). Эти импульсы поступают на вход сложения реверсивного счетчика 3 и вход элемента И 13, который в данной ситуации заблокирован сигналом от дешифратора 7 нуля, В результате в указанный промежуток времени счетчик 4 будет продолжать оставаться в нулевом состоянии, а счетчик 3 будет считать на сложение, причем содержимое этого счетчика будет пропорционально текущему положительному приращению сигнала х(т) относительно его значения Хо в момент времени то, а значит к моменту времени 11 содержимое счетчика 3 станет равным величине ЛХ 1 = Х 1 - Хо (фиг. 2),Кроме того, в указанный промежуток времени кодовые импульсы К проходят че+рез открытый элемент И 14 и делитель 10 частоты на два на вход сложения реверсив, ного счетчика 19, Отсюда следует, что к моменту времени 11(фиг, 2) содержимое реверсивного счетчика 19 (фиг. 1) изменится на величину 0,5 Л Х 1, т.е. станет равным Хо+ 05 Л Х 1.В момент времени 11(фиг. 2) происходит изменение знака приращения сигнала; а значит на выходе элемента И 12 (фиг. 1) начинают образовываться кодовые импульсы К. Эти импульсы поступают нэ вход сложения реверсивного счетчика 4 (фиг. 1) и на вход элемента И 15, Поскольку в реверсивном счетчике 3 в данной ситуации содержится число Л х 1, отличное от нуля, то на выходе дешифратора 6 образуется сигнал логического нуля, который блокирует элемент И 16 и через элемент СЕ 17 открывает элемент И 15. Поэтому в интервале между 11 и 12 (фиг, 2) кодовые импульсы К будут свободно проходить на вход вычитания счетчика 3 (фиг. 1), уменьшая содержимое последнего. Однако к моменту времени с 2 содержимое этого счетчика еще не достигнет нуля, поскольку значение сигнала Х 2 в момент времени т 2 больше значения сигнала Х 1 в момент времени 11. Содержимое же реверсивного счетчика 4 будет увеличивать- ся и к моменту времени т 2 окажется пропорциональным отрицательному приращению сигнала х(т) относительно значения Х 1 - наибольшего локального значения обрабатываемого сигнала от момента 1 о начала цикла его обработки.15 20 25 30 40 45 50 510 Поскольку в интервале между моментами т 1 и т 2 элемент И 16 заблокирован, то к моменту времени 12 содержимое счетчика останетсЯ Равным величине Хо+ 0,5 Л Х 1.В момент времени т: (фиг. 2) происходит очередное изменение знака приращения сигнала х(т) и снова образуются уже кодовые импульсы К . Эти импульсы поступают на вход сложения реверсивного счетчика 3 и открытый дешифратором 7 вход вычитания реверсивного счетчика 4. Содержимое счетчика 3 постоянно увеличивается, а счетчика 4 - уменьшается до тех пор, пока в момент времени з(фиг, 2) не будет выполнено условие Хз = Х 1 и содержимое счетчика 4 не окажется равным нулю. В этот момент времени з дешифратор 7 блокирует элемент И 13, предотвращая дальнейший счет на вычитание счетчиком 4, и открывает элемент И 14. Поэтому, начиная с момента времени и 1 з,кодовые импульсы К будут снова проходить через открытый элемент И 14 и делитель 10 на вход сложения реверсивного счетчика 19, в результате чего к моменту времени т 4 содержимое этого счетчика изменится на величину 0,5 Л х 2, т.е. станет равным величинеХ 2+0,5 Л Х 1+ Л Х 2),Начиная с момента времени:4 (фиг. 4), сигнал х(т) уменьшается, а значит образуются кодовые импульсы К; которые поступают на вход сложения счетчика 4 и вход вычитания счетчика 3. При этом содержимое счетчика 4 в каждый момент времени пропорционально текущему отрицательному приращению сигнала х(т) относительно наибольшего локального значения Х 4 в течение цикла обработки сигнала, а содержимое счетчика 3 пропорционально текущему положительному приращению сигнала х(1) относительно наименьшего локального значения Хо в течение цикла обработки сигнала.В моменты времени т 5 и тб(фиг. 2) происходят очередные изменения знака приращения сигнала х(т), что вызывает изменения направления счета в счетчиках 3 и 4. Однако, поскольку экстремальные значения сигнала Х 5 и Хб не являются ни наибольшим, ни наименьшим значениями сигнала, то ни в счетчике 3, ни в счетчике 4 числа нуль не образуется, а значит не происходит "срабатывания" дешифраторов 6 и 7,В момент времени ту, когда значение сигнала Ху становится равным наименьше му значению Хо, принятому в момент времени 1 о, содержимое счетчика 3 становится равным нулю. При этом "срабатывает" дешифратор 6 и закрывается элемент И 13. В результате, начиная с момента времени О, счет на вычитание счетчика 3 прекращаетсяи в нем сохраняется число нуль, Одновременно дешифратор 6 открывает элемент И16 и кодовые импульсы К, начиная с этогомомента времени, будут поступать через 5делитель 9 частоты на два на вход вычитания реверсивного счетчика 19, Следовательно, к моменту времени та (фиг, 2содержимое в счетчике 19 изменится навеличину 0,5 Л Хз и станет равным Хо + 100,5 ( Л Х 1+ Л Х 2 - Л Хз).В интервале между моментами времениа и т 9 (фиг. 2) счетчик 3 (фиг. 1) работает насложение, а счетчик 4 - на вычитание,причем содержимое счетчика 3 пропорционально локальному положительномуприращения сигнала х(т) относи 1 ельно наименьшего значения Ха от момента то 1 ачалаобработки, а содержимое счетчлка 4 пропорционально отрицательному локальному 20приращению сигнала х(1) относительно наибольшего значения Х 1 о момента началаобработки. Ввиду того, что указанные нриращения отличны от нуля, то в течениерассматриваемого интервала времени дешифраторы 6 и 7 не срабатывают,В момент времени та (фиг. 2) происходиточередное изменение знака приращениясигнала и счетчик 3 начинает работать на 30вычитание, а счетчик 4 в . на сложение, Вмомент времени 110, когда значение сигналаХ 10 становится равным наименьшему значению сигнала Хв, в счетчике 3 образуетсячисло нуль, При этом лешлфратор 6 (фиг. 1) 35с помощью элемента НЕ 17 и элемента И 15блокирует вход вычитания этого счетчика иодновременно открывает элемент И 16,Поэтому при дальнейшем отрицательномизменении сигнала х(т) в счетчике 3 сохраняется число нуль, а счетчик 19 работает навычитание, причем к моменту тл его содержимое изменится на величину 0,5 Л Х 4.Таким образом, при работе предлагаемого устройства в каждый момент времени 45в счетчике 19 будет содержаться код, представляющий собой среднее между максимальным, и минимальным значениямиобрабатываемого сигнала х(т) от моментато начала цикла его обработки, Например, в момент времени 112 (фиг. 12) содержимое этого счетчика равно величинеХср = Хо + Л Х, где Л Х = 0 5 (ЛХ 1 + Л Х 2- Л Хз -Л Ха), которая как раз и представляет собой среднее между максимальным 55значением Х 1 и минимальным значениемХ 11, наблюдаемым от момента то началацикла обработки сигнала до момента времени т 12,Формула изобретения Устройство для контроля и оценки среднего значения аналогового сигнала, содержащее схему сравнения, первый вход которой является аналоговым входом устройства, с первого по шестой элементы И, первый и второй элементы НЕ, генератор импульсов, с первого по третий реверсивные счетчики, первый и второй дешифраторы нуля, входы которых подключены к выходам разрядов первого и второго ревесивного счетчиков соответственно цифроаналоговый преобразователь, информационный вход которого подключен к выходам разрядов третьего реверсивного счетчика, а выход - к второму входу элемента сравнения, выходы "Больше" и "Меньше" которого соответственно подключены к первым входам первого и второго элементов И, вторые входы которых подключены к выходу генератора импульсов, выход первого элемента И подключен к входам сложения первого и третьего реверсивных счетчиков и к первымвходам третьего и четвертого элнементов И,выход второго элемента И подключен к входу сложения второго реверсивного счетчика, входу вычитания третьего реверсивного счетчика и к первым входам пятого и шестого элементов И, выход пятого элемента И подключен к входу вычитания первого реверсивного счетчика, выход третьего элемента И подключен к входу вычитания второго реверсивного счетчика, выход первого дешифратора нуля подключен к второму входу шестого элемента И. и через первый элемент НЕ к второму входу пятого элемента И, выход второго дешифраторэ нуля подключен к второму входу четвертого элемента И и через второй элемент НЕ к второму входу третьего элемента И, о тл и ч а ю щ е е ся тем, что, с целью расширения области применения устройства, в него введены первый и второй делители частоты на два и четвертый реверсивный счетчик, управляющий установкой вход которого и установочные входы первого и второго реверсивных счетчиков являются установочным входом устройства, первый делитель частоты на два подключен своим входом к выходу шестого элемента И, а второй - к выходу четвертого элемента И, выход первого делителя частоты на два подключен к входу вычитания четвертого реверсивного счетчика, выход второго делителя частоты на два подключен к входу сложения четвертого реверсивного счетчика, вход установки данных которого соединен с выходами разрядов10 1674159 третьего реверсивного счетчика, а выходы оазрядов четвертого реверсивного счетчика Хср Е Цг у Ьо и 62 Составитель И. АлексеевТехред М,Моргентал Корректор Т. Малец Редактор К. Крупкина Заказ 2924 Тираж 388 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101"ф 1 являются информационным выходом устройства.

Смотреть

Заявка

4611125, 24.10.1988

ИНСТИТУТ КИБЕРНЕТИКИ ИМ. В. М. ГЛУШКОВА

ФАЙНЗИЛЬБЕРГ ЛЕОНИД СОЛОМОНОВИЧ

МПК / Метки

МПК: G06F 17/18

Метки: аналогового, значения, сигнала, оценки, среднего

Опубликовано: 30.08.1991

Код ссылки

<a href="http://patents.su/5-1674159-ustrojjstvo-dlya-kontrolya-i-ocenki-srednego-znacheniya-analogovogo-signala.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Устройство для контроля и оценки среднего значения аналогового сигнала</a>

Похожие патенты