Устройство для определения моментов появления экстремума

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК Г 9 3 К 5/153 ИСАНИЕ ОБРЕТЕ ый институт етов и А,В.НаСССР982.СССР1983. ЕНИЯ УМОВ го-цифике изможет вых вы- ионноГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР СКОМУ СВИ,О,ЕТЕЛЬСТ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛ МОМЕНТОВ ПОЯВЛЕНИЯ ЭКСТРЕМ (57) Изобретение относится к анало ровой вычислительной технике, техн мерений электрических сигналов и быть использовано в цифроаналого числительных машинах, информац Ж. 16263 измерител ьн ых сис 1 емах, устройствах и реобразования аналоговой информации в цифровую форму. Цель изобретения - у личение точности определения моментов появления экстремумов, Цель достигается тем, что в устройство для определения моментов появления экстремумов, содержащее первый 1. варой 2 блоки сравнения, первый триггер 4, первый 5, второй 6 элементы И, преобразователь 7 код - напряжение, элемент ИЛИ а, регистр 9 хранения амплитуды. генератор 10. третий 11 и четвертый 12 элементы И, первый 13 и второй 14 счетчики, второй триггер 15, пятый элемент И 16, третий триггер 17, введены блок 3 реверсивных счетчиков, дифференциатор 18, блок 19 выделения модели, аналого-ц .фровой преобразователь 20, дешифратор 21, коммутатор 22, что позволяет повысить точность в среднем на 15-20 "ь. 2 ил.50 Изобретение относится к аналого-цифровой вычислительной технике и может быть использовано в цифроаналоговых вычислительных машинах, информационно- измерительных сиСтемах, устройствах преобразования аналоговой информации в цифровую форму,Цель изобретения - повышение точности определения величины момента появления экстремума входного напряжения,На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг, 2 - график, иллюстрирующий функционирование устройства.Устройство содержит первый 1, второй 2 блоки сравнения, блок 3 реверсивных счетчиков 3,1, 3,2, первый триггер 4, первый 5, второй 6 элементы И, преобразователь 7 код - напряжение, элемент ИЛИ 8, регистр 9 хранения амплитуды, генератор 10, третий 11 и четвертый 12 элементы И, первый 13 и второй 14 счетчики импульсов, второй триггер 15, пятый элемент И 16, третий триггер 17, дифференциатор 18. блок 19 выделения модуля, аналого-цифровой преобразователь 20, дешифратор 21, коммутатор 22, входную шину 23, выходные шины 24-26, при этом первые входы первого и второго блоков 1, 2 сравнения соединены с входной шиной 23, а выходы соответственно подключены к первому и второму входам первого триггера 4, первым входам первого 5 и второго 6 элементов И, вторые входы которых соединены с выходами первого триггера 4, а выходы подсоединены соответственно к выходным шинам 24, 25, а через элемент ИЛИ 8 соединены с входом записи регистра 9 хранения амплитуды, информационные входы которого соединены с входами преобразователя 7 код - напряжение, выходы которого соединены соответственно с вторыми входами первого и второго блоков 1, 2 сравнения, генератор 10, выход которого соединен с первыми входами третьего 11 и четвертого 12 элементов И, вторые входы которых соединены с инверсными выходами второго 15 и третьего 16 триггеров соответственно, выходы третьего 11 и четвертого 12 элементов И соединены с входами первого 13 и второго 14 счетчиков импульсов соответственно, прямой выход триггера 15 соединен с первым входом пятого элемента И 16, второй вход которого соединен с выходом второго блока 2 сравнения, выход пятого элемента И 16 соединен с установочным входом третьего триггера 17, входы сброса второго 15 и третьего 17 триггеров и первого счетчика 13 импульсов соединены с выходом первого блока 2 сравнения, вход сброса второго счетчика 14 импульсов и установочный вход 5 10 15 20 25 30 3 г, 40 45 второго триггера 15 соединены с выходом второго элемента И 6, прямой выход третьего триггера 17 соединен с шиной 26 окончания измерения параметров максимума, вход рифференциатора 18 соединен с входной шиной 23, а выход через последовательно соединенные блок 19 выделения модуля, аналого-цифровой преобразователь 20 и дешифратор 21 соединен с управляющим входом коммутатора 22, первый и второй информационные входы которого соединены соответственно с выходами первого 1 и второго 2 блоков сравнения, первый и второй выходы коммутатора 22 соединены с первым и вторым суммирующими входами блока 3 реверсивных счетчиков, третий и четвертый выходы коммутатора 22 соединены соответственно с первым и вторым вычитающими входами блока 3 реверсивных счетчиков, выходы которого соединены с входами преобразователя 7 код - напряжение.Устройство работает следующим образом,Входной сигнал подается на первые входы блоков 1 и 2 сравнения, уровни срабатывания которых отлйчаются на один уровень квантования, Если при увеличении входной сигнал достигает уровня срабатывания блока 1 сравнения, он выдает импульс, который увеличивает на один разряд число в блоке 3 реверсивных счетчиков, что приводит к увеличению на один уровень квантования выходного напряжения преобразователя 7, а следовательно, и уровней срабатывания обоих блоков 1 и 2 сравнения, При дальнейшем увеличении входного сигнала работа устройства повторяется, причем триггер 4, установленный в единичное состояние первым из выходных импульсов блока 1 сравнения, своего состояния не изменяет до достижения входным сигналом значения максимума, Такая работа продолжается до тех пор, пока крутизна входного сигнала ОО/От лежит в пределах, обеспечивающих требуемую точность определения величины и момента появления экстремума, которая задается заранее. Для этого входной сигнал последовательно дифференцируется блоком 18 дифференциатора,выделяется его модуль на блоке 19, преобразуется в цифровой код аналого-цифровым преобразователем 20, Этим кодом через дешифратор 21 управляются цифровые ключи коммутатора 22, которые при достижении бО/61 критического до минимума значения (фиг. 2, точка К) переключают выходы блоков 1 и 2 сравнения с входом реверсивного счетчика 3 (старшие разряды) на входы реверсивного счетчика 3 (младшие разряды). В5 10 20 25 30 35 40 45 Г 0 55 результате получают более мелкий уровень квантования выходного напряжения преобразователя 7 и соответг,твенно уровни сравнения на входах блоков 1 и 2 сравнения, Причем запись старших разрядов в преобразователе 7 сохраняется за счет того, что счетчик 3.1 не сбрасывается, Этим достигается повышенная точность определения величины экстремума входного напряжения и момента его появления. особенно при малых скоростях изменения входного:игнала. Последнее хорошо видно на фиг. 2 (где т соответствует времени переключения коммутатора 22 при достижении входного сигнала критического 40/бт, точка К), когда начинает работу реверсивныи счетчик 3,2 младших разрядов. С этого момента вес каждого кванта выходного напряжения преобразователя 7 будет Оп) (фиг. 2),Первым же импульсом, поступающим из блока 1 сравнения, устанавливаются в нулевые состояния триггеры 15 и 17, На вторых входах элементов И 11 и 12 возника. ет сигнал "1", импульсы с генератора 10 поступают на вход счетчиков 13 и 14, "чегчик 13 при этом обнуляется каждым импульом, поступающим с блока 1 сравнения, аким образом, код состояния счетчика 13 всегда хранит в себе временное расстояние между импульсами с блока 1 сравнения,Последостижения значения максимума входной сигнал начинает уменьшаться (фиг.2, точка 11) срабатывает блок 2 сравнения, импульс с выхода которого, кроме того, что уменьшает на единицу состояния блока 3 реверсивных счетчиков, а следовательно, и уровни срабатывания блоков 1 и 2 сравнения, проходит через элемент И б на шину 25, свидетельствуя о достижении входным сигналом максимума. Этот же импульс устанавливает в нулевое состояние триггер 4, который закрывает элемент И б для прохождения импульсов с блока 2 сравнения при дальнейшем уменьшении входного сигнала. Импульс, который образовался на выходе элемента И 6, через элемент ИЛИ 8 подается на вход записи регистра 9, Этим осуществляется запись кода амплитуды экстремального значения входного сигнала - старшие и младшие разряды блока реверсивных счетчиков, Импульсами с выхода элемента И 6 устанавливается в единичное состояние триггер 15, ил 1 пульсы сенератора 10 через элемент И 11 перестают проходить, Кроме того, импульс с выхода элемента И 6 обнуляат счетчик 14, который после этого продолжает счет импульсов, поступающих с генератора 10 через элемент И 12. Счетчик 13 подсчет импульсов прекращает и его выходной код пропорционален времени (г 2 - то) Этот код хранится в счетчике 13 При первом срабатывании блока 2 сравнения импульс не проходит на выход элемента И 16. При втором же поступлении импульса с выхода блока 2 сравнения он проходит через элемент И 16 и устанавливает триггер 17 в единичное состояние. В результате импульсы через элемент И 12 перестают поступагь на вход счетчика 14. В последнем при этом хранится код, пропорциональный времени (тз - 12), На прямом вьходе триггера 17 появляется сигнал "1", который указывает на то, что найдено три точки а области л 1 аксимумаТочка А, амплитуда которой пропорциональна коду, хранчщемуся в регистре 9, отдалена от точки Б нч расстояние, по времени пропорциональное коду, хранящемуся в счет ике 13, точка Б, ал.плитуда которой пропорциональна коду, хг анящемуся в регистре 9. и точка С, амплитуда которой пропорциональна коду, хранящемуся в регистре 9, минус 1, она отдалена от точки Б на время, пропорциональное коду, хранящемуся в счетчике 14, Все это происходит в более мелкие периоды квантования по амплитуде, что позволяет увеличить гочность усгройства длч опред. 1 чия моментов появления чкстремумов. И ормация с выходор счетчиков 13, 14 и регистра 9 может быть подана на ЭАМ, которос реализует алгоритмы параболической интерполяции.Таким образом, введение дифференциатора, блока выделенич модуля, аналг оцифрового преобразователя, дешифра 1 ора, коммутатора и блока реверсивных счетчиков позволяет определять в области максимума три точки входного сигнала более точно и по этим точкам с применением алгоритмов параболической интерполяции вычисляется величина и момент появления максимума входного сигнала.Техническая реализация описанных блоков может быть следующая; блоки 1 и 2 сравнения - микросхема К 554 САЗА; блок 3 реверсивных счетчиков - микросхема К 155 ИЕ 6; триггеры 4, 15, 17 - микросхема К 155 ТМ 7; элементы И 5, 6, 11, 12, 16 - микросхема К 155 ЛИ 1; преобразователь 7 код - напряжение- микросхема К Р 572 ПА 1 А; элемеь, 8 ИЛИ - микрос.ема К 155 ЛЛ 1, регистр 9 хранения амплитуды - микросхема К 176 ИР 10; генератор 10 - микросхема К Р 127 ГФ 1 А; счетчик 13, 14 - микросхема К 155 ИЕб; дифференциатор 18 и блок 19 выделения модуля - микросхема 157 ДА1; АЦП 20 - микросхема 57 ПВ 2; дешифратор 21 - микросхема К 155 ИМ 1; коммутатор 22 микросхема 190 КТ 2, Причем с АЦП 20 берутся только те разряды, которые определяют162635 подключены к инверсным выходам соответственно второго и третьего триггеров, выходы третьего и четвертого элементов И соединены с входами первого и второго счетчиков импульсов соответственно, прямой выход второго триггера соединен с первым входом пятого элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго блока сравнения, выход пятого элемента И соединен с установочным входом третьего триггера, входы сброса второго и третьего трип еров и первого счетчика импульсов соединены с выходом первого блока сравнения, вход сброса второго счетчика импульсов и установочный вход второго триггеоа соединены с выходом второго элемента И, прямой выход третьего триггера соединен с шиной окончанизмерения параметров максимума устройства,о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью увеличения точности, введены дифференциатор, блок выделения модуля, аналого-цифровой преобразователь, дешифратор, коммутатор и блок реверсивных счетчиков, при этом вход дифференциаторэ соединен с входной шиной, а выход через последовательно соединенные блок выДеления модуля, аналого-цифровой преобразователь и дешифрэтог г оединен с управляющим входом коммутатора первый и второй информационные входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго блоков сравнения, первый и второй выходы коммутатооа соединены с первым и вторым суммирующим входами блока реверсивных счетчиков, третий и четвертый выходы коммутатора соединены соответственно с первым и вторым вычитающими входами блока реверсивных сче чиков, выходы которого соединены с входами преобразователя код - напряжение,формула изобретенияоваКорректо едак вск Заказ 284 Тираж 462 ВНИИПИ Государственного комитета оо изо 113035, Москва, Ж, Рароизводственно-издательский комбиндт "Патент", г. Ужгород, ул,Г а, 101 сюуровень - входного сигнала, а дешифсйратор 21 может управляться по входам Вь следовательно, с помощью АЦП 20 и дешифратора 21 возможно более точно регулировать требуемую величину 2 О/от входного сигнала,В блоке 3 реверсивных счетчиков показаны два реверсивных счетчика 3,1 и 3,2, Их число может быть увеличено до в счетчиков, что розволяет задавать гп различнь,х по величине квантования уровней с различающимся шагом квантования амплитуды. Предварительный анализ эффективности применения этого устройства показал повышение точности вычисления экстремумов в среднем на 15-20%,Устройство для определения моментов появления экстремумов, содержащее пеовый и второй блоки сравнения, первые входы которых соединены с входной шиной, а выходы подключены соответственно к первому и второму входам первого триггера и первым входам соогяетственно первцго и второго элементов И, вторые входь которых соединены соответственно с выходами первого триггера, а выходы подсоединены к первой и второй выходным шинам и через элемент ИЛИ соединены с входом записи регистра хранения амплитуды, информационные входы которого соединены с входами преобразователя код - напряжение, выходы которого соединены соответственно с вторыми входами первого и второго блоков сравнения, гечератор, выход которого соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И вторые входы которых 5 10 15 20 25 30 35 40 Подписноеретениям и открытиям при ГКНТ ССшская наб., 4/5