Устройство для обнаружения и измерения экстремумов сигнала

(71) Томский ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного(56) Авторское свидетельство СССРУ 785774, кп. О 01 В 19/04, 199.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ИИЗМ".РЕНИЯ ЭКСТРЕМУМОВ СИГНАЛА(57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при обработке информации, поступающей с датчиков технологическихобьектов. Цель изобретения - повыше ние точности обнаружения экстремумов,80,1 213426 и расширение функциональных возможностей устройства, достигается путем расширения частотного диапазона входных сигналов и возможности определения вида экстремумов. Это достигается путем анализа знака первой производной входного сигнала, исключения ложных срабатываний, расшире- ния частотного диапазона и определения типа экстремума по знаку первой производной. Устройство содержит нуль-органы 1 и 2, генератор 3 развертывающего напряжения, блок 4 суммирования, триггеры 5, 14 и 15, одно- вибратор 6, инвертор 7, логическиеа элементы (ЛЭ) И 8-10, счетчик импудь- В сов 11 делитель частоты 12, генератор тактовых импульсов 13, ждущий мультнвибратор 16 и ЛЭДополнительное к авт.Изобретение относится к вычисли -тельной технике и может быть использовано при обработке информации,поступающей с датчиков технологических объектов, и является усовершенствованием устройства по авт. св,Ф 785774,Цель изобретения - повышение точности обнаружения экстремумов и расширение функциональных возможностейза счет увеличения частотного диапазона входных сигналов и возможностиопределения вида экстремумов,Указанная цель, достигается засчет анализа знака первой производной входного сигнала, исключения ложных срабатываний, расширения частотного диапазона и определения типаэкстремума, используя информацию ознаке первой производнойИа чертеже представлена структурная схема устройства. Устройство содержит нуль-органы1 и 2 и генератор 3 развертывающегонапряжения, блок 4 суммирования,триггер 5, одновибратор 6, инвер"тор 7, элементы 1 Л 8-О, счетчик 11импульсов, делитель 12 частоты, генератор 13 тактовых импульсов, первый и второй дополнительные триггеры 14 и 5, ждущий муль-.нвибратор 16,элемент ИЛИ 17.При этом первый вход нуль-органа 1 соединен с первым входом устройства, а выход - с вторыми входамиэлементов И 8 и триггера 5. Выходгенератора 3 развертывающего напряжения соединен с вторыми входа.инуль-органа 1 и нуль-органа 2, первый вход которого через блок 4 суммирования соединен с вторым входомустройства, а второй вход блока 4суммирования - с первым входом устройства.Выход нуль-органа 2 соединен спервым входом триггера 5, первыйвыход которого соединен с первым входом элемента И 10 непосредственно иодновременно через одновибратор 6 иинвертор 7 с вторым входом элементаИ 10, Второй выход триггера 5 соединен с вторым входом элемента И 9,первый вход которого соединен с выходом одновибратора 6. Генератор 13тактовых импульсов соединен с делителем 12 частоты и первым входом элемента И 8, выход делителя 2 частоты соединен с входом генератора 3 5 О 5 20 25 30 35 10 45 развертывающего напряжения и вторым входом счетчика 11. Выход элемента И 9 соединен с первым входом триггера 14 и одновременно через первый вход элемента ИЛИ 7 и триггер 15 с третьим входом элемента И 8, выход которого соединен с первым входом счетчика 11. Выход элемента И 10 соединен с вторыми входами триггера 14 и элемента ИЛИ 17. Выходы триггера 14 соединены с входами ждущего мультивибратора 16, причем выходы триггера 14, ждущего мультивибратора 16 и счетчика 11 являются выходами устройства.Устройство работает следующим образом.Входной сигнал Х(т,) поступает на вход нуль-органа 1, одновременно с поступлением входного сигнала произ-, водится запуск генератора 13 и установка триггера 5 и второго дополнительного триггера 15 в исходное состояние. Исходному состоянию второго дополнительного триггера 15 ссответствует отсутствие сигнала на его выходе.Через делитель 12 сигнал с первого выхода генератора 13 подается на вход генератора 3 развертывающего напряжения и на второй вход счетчика 11, приводя его в нулевое состояние. С выхода генератора 3 на входы, нуль-органов 1 и 2 подается линейно изменяющееся развертывающее напряжение, С второго выхода генератора 13 импульсы поступают на второй вход первого элемента И 8, закрытого нулевым потенциалом с выхода второго дополнительного триггера 15.При достижении развертывающим напряжением уровня входного сигнала Х(Ф ),срабатывает нуль-орган 1, сигналом с выхода которого опрокидывается триггер 5 и запускается одно- вибратор 6, Элемент И 8 закрывается по первому входу нулевым потенциалом с выхода нуль-органа 1. При достижении линейно изменяющим" ся развертывающим напряжением уровня сигнала Х(т,)+Х, срабатывает нуль- орган 2, сигналом с выхода которого триггер 5 возвращается в исходное состояние,Если во временном интервале между срабатываниями нуль-органов 1 и 2 входной си 1 нал увеличивается, на выходе элемента И О появляется импульс, равный по длительности интер- в алу в реме н и между с раба тыв аниями одионибратора 6 и нуль-органа 2. Появление этого импульса обусловлено наличием сигналов на входах элемента И 10, соединенных с выходами триггера 5 и инвертора 7, так как длительность импульса на выходе одновибратора 6 связана с параметрами развертывающего и смещающего напряжения соотношениемТ = -- Аем )где Т - период развертывающего на 5п ряжения;Б - амплитуда развертывающегонапряжения;Х- величина смещающего напряжения.Сигналом с выхода элемента И 10 первый дополнительный триггер 14 устанавливается в соответствующее состояние. Этот же сигнал через элемент ИЛИ 1 поступает на вход второго дополнительного триггера 15, приводя его в такое состояние, при ко-. тором сигнал с выхода второго дополнительного триггера 15 открывает элемент И 8, подготавливая его к пропуску импульсов с вьглода генератора 3 на вход счетчика 11.Если во временном интервале между срабатываниями нуль-органов 1 и 2 входной сигнал уменьшается, на выходе элемента И 9 появляется импульс, равный по длительности интервалу времени между срабатываниями нуль-органа 2 и инвертора 6. Появление этого импульса обусловлено наличием сигналов на входах элемента И 9, соединенных с выходами триггера 5 и одновибратора 6. Аналогично сигналом с выхода элемента И 9 первый дополнительный триггер 14 и через элемент ИЛИ 17 второй дополнительный триггер 15 устанавливаются в такое состояние, которое свидетельствует об уменьшении входного сигнала (выход первого дополнительного триггера 14) и открывает элемент И 8 (выход второго дополнительного триггера 15). Таким образом, устройство подготавливается к обнаружению экстремумов и измерению их величины. Во втором и последующих циклах измерения в момент запуска генератора 3 сигналом с выхода нуль-органа открывается элемент И 8, так как на его третьем входе присутствует разрешающий сигнал с выхода второго дополнительного триггера 15. Импульсыс выхода генератора 13 через открытый элемент И 8 поступают на входсчетчика 1 до тех пор, пока величина входного сигнала не станет равнойвеличине линейно изменяющегося развертывающего напряжения. При равенО стве входного сигнала и этого напряжения,срабатывает нуль-орган.1, закрывая сигналом со своего выходаэлемент И 8. В счетчик 11 поступаетколичество импульсов, пропорциональ 5 ное величине входного сигнала. После срабатывания делителя 12 частотысигнал с его выхода поступает навтороч вход счетчика 11, приводяего в состояние, соответствующее ну 20 левому содержимому. Тем самым счетчик 1 подготавливается к записинового значения входного сигнала.Если в течение нескольких цикловизмерения входной сигнал увеличива 25 ется или уменьшается, первый дополнительный триггер 14 находится водном и том же сОстоянии и на выходе ждущего мультивибратор 16 сигналотсутствует, что свидетельствует оботсутствии экстремумов,При одновременном срабатываниинуль-органа 2 и одновибратора 6,что соответствует равенству нулюпервой производной от входного сигнала, сигнал на выходе мультивибратора 16 также отсутствует, так какпервыи допслпительный триггер 14 находится в состоянии, в котором онустановлен в предыдущем цикле измерения,Таким образомисключаются ложныесрабатывания устройства в том случае,если входной сигнал определенный период остается постоянным, а затемснова увеличивается или уменьшается. При появлении экстремума изменяются зчак первой производной от входного сигнала, что приводит к изменениюочередности срабатывания нуль-орга на 2 и одновибратора 6. Это, в своюочередь, приводит к появлению импульса на выходе того из элементов И 9и 10, на выходе которого при другомзнаке производной от входного сигна 55 ла импульс отсутствовал. Сигнал с выхода элемента И 9 или элемента 1 О,поступая на вход первого дополнительного триггера 14,перебрасывает его .Заказ 778/55 Тираж 730 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. 11 роектная, 4 При изменении состояния первого дополнительного триггера 14 срабатывает ждущий мультивибратор 16, сигнал на выходе которого свидетельствует о появлении экстремума.По сигналу с выхода ждущего мультивибратора 16 производится перезапись содержимого счетчика 11, С выхода дополнительного триггера 14 снима О ются сигналы, сообщающие знак производной. Они могут быть использованы для определения типа экстремума. Таким образом, обнаружение экстре мумов .предложенным устройством производится с высокой точностью, диапазон его применения ограничивается лишь сигналами, имеющими за период развертывающего напряжения более од ного экстремума, исключены ложные срабатывания устройства, имеется возможность определения типа экстремума, что обуславливает преимущества предложенного устройства по сравнению с 25 известным. Формула изобретения Устройство для обнаружения и измерения экстремумов сигнала по автсв, Нф 785774, о т л и ч а ю щ е е -с я тем, что, с целью повышенияточности обнаружения экстремумов ирасширения функциональных возмажнос"тей за счет расширения частотногодиапазона и определения типа экстремумов, в него дополнительно введеныдва триггера, ждущий мультивибратори элемент ИЛИ, при этом выходы второго и третьего элементов И соединены с входами первого дополнительного триггера и элемента ИЛИ, выход которого через второй дополнительныйтриггер подключен к третьему входупервого элемента И, выходы первогодополнительного триггера соединеныс входами ждущего мультивибратора,выход которого является вторым выходом устройства, выход .делителя частоты соединен с вторым входом счетчика импульсов,