Устройство для определения экстремальных значений аналогового сигнала

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 151) 4 С ПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕ но в устройствах для амплитудныхизмерений в машиностроении. Устройство содержит формирователь 1 кодов,элементы И-НЕ 2,3, счетчики 5, 6,триггеры 7,12 формирователь 4 импульсов, элементы ИЛИ-НЕ 9 и 10, НЕинтегрирующую НС-цепочку 8, Формирователь кодов, представляющий собой АЦП двухтактного интегрирования,формирует на выходе коды, пропорциональные прямому и дополнительномукодам аналогового сигнала. При подсчете числа импульсов, пропорционального этим кодам, а счетчиках выделяются сигналы, пропорциональные максимальному и минимальному значениям 3 льство СССР /02, 1974.ьство СССР7/02, 1985,57) Изо ам абра частно араметр относится к систеранения информации,емальных значенийет быть испольэоваретен ки налог экст и мо СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К А ВТОРСКОМУ СНИДЕТЕЛЬСТ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ АНАЛОГОВОГОСИГНАЛА о сигнала и их разности.частности экстремальых значений параметров, и может быть использовано5в устройствах для амплитудных измерений в машиностроении.Цель изобретения - расширениеобласти применения эа счет фиксациимаксимального значения сигнала, 10На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; ца фиг. 2-4временные диаграммы работы устройства.Устройство содержит формирователь 151 кодов, элементы И-НЕ 2 и 3, формирователь 4 импульсов, счетчики 5и 6, триггер 7, в составе формирователя импульсов - интегрирующую КСцепочку 8, элемент И-НЕ 9, элемент 20ИЛИ 10, элемент И 11, триггер 12,элемент И 13, элемент ИЛИ-НЕ 14, элемент И 15, элемент НЕ 16.Устройство работает следующим образом. 25В исходном состоянии, когда нашине управления присутствуют нулевойуровень напряжения, на шинах прямогои дополнительного кодов формирователя 1 кодов (согласно фиг, 4), устанав-ЗОливаются единичные уровни напряжения,которые на выходе элемента И-НЕ 2формируют нулевой уровень, В результате оба триггера 7 и 12 устанавливаются в нулевое состояние, Счетчики 6 и 5 устанавливаются в нуль единичным уровнем на их К,-входе, В исходном состоянии счетчик 6 установится в нуль, так как на выходе элемента И 11 сформируется единичный уровень, а счетчик 5 устанавливаетсяв единичное состояние, При этом навыходных шинах минимального, максимального и разностного кодов устанавливаются нулевые уровни напряжения. 45В момент пуска устройства на шинеуправления формируется единичныйуровень напряжения, который разрешает работу формирователя 1 кодов,Последний представляет собой АЦПдвухтактного интегрирования, его работа ясна из графиков на фиг. 4.В течение времени С, в АЦП происходит интегрирование входного сигнала; с момента 1. и до Г. - интегрирование образцового напряжения противоположной полярности. В этот мо мент времени ца шине прямого кодаформируется отрицательный импульс 76длцтельцостью (Ь -С,), пропорциональной величине входцого сигнала в дац 1 ый момент дискретцзации. С моментаи до момента С ца шине дополнительного кода формируется также отрицательный импульс длительностью ( )При этом (с )+("з )=В моментзаканчивается первый цикл преобразования АЦП и начинается второй и т,д.В момент , т.е, с приходом нулевого уровня по шине прямого кода ца вход элемента И-НЕ 2, ца его выходе сформируется единичный уровень, который разрешит прохождение через элемент И-НЕ 3 импульсов высокой частоты с тактового выхода формирователя. Эти импульсы поступают на счетные входы обоих счетчиков 5 и 6. Емкость каждого счетчика равна И импульсов. А так как за время (. -С) Формирования прямого кода в счетчик 6 пройдет число импульсов меньше М, значит счетчик 6 к моментуце переполнится и триггер 7 своего состояния це изменит. Оба триггера 7 и 12 изменяют свое состояние по заднему фронту на их счетных входах, Следовательно, в момент Т когда на шине прямого кода происходит переключение напряжения с нулевого уровня на единичный, формирователь импульсов, состоящий из элемента ИЛИ 10, первого элемента И 11 времязадающей БС-цепочки 8 и третьего элемента И-НЕ 9, сформирует на выходе элемента И 11 короткий положительный импульс, который установит счетчик 6 вновь в нулевое состояние. Счетчик 5 с приходом на его счетный вход первого импульса устанавливает на своих выходах нулевое состояние, т.е. на выходе его старшего разряда происходит переключение уровня напряжения из "единицы" в "нуль". В результате триггер 12 переключится в единичное состояние, т,е, на его инверсном выходе установится нулевой уровень напряжения, который сформирует на выходе ИЛИ-НЕ 14 единичный уровень напряжения, А этот уровень будет удерживать счетчик 5 в нулевом состоянии по К-входу до момента переключения уровня напряжения на. шине прямого кода с "нуляц на "единицу". Следовательно, к моменту формирования нулевого уровня на шине дополни з 1 ЗЗ 59 тельного кода ( на фиг, 4) оба счетчика 6 и 5 обнулены, Дополнительный код в первом цикле преобразования записывается в оба счетчика 6 и 5 ихранится в них до прихода прямого кода во втором цикле преобразования (код Ь на фиг. 2) . Так как Ъ ) а, то при записи в счетчик 6 кода Ь счетчик переполнится, и после переполнения в него запишется разность (Ь-а). При переполнении счетчика 6 триггер 7 переключится в единичное состояние и, следовательно, по окончании нулевого уровня на шине прямого кода установочный импульс на выходе первого элемента И 11 не сформируется и счетчик 6 не обнулится. А это значит, что дополнительный код (М-Ь) второго цикла преобразования сложится в счетчике 6 с хранимой там разностью Ь-а (фиг. За):(М-Ъ)+(Ь - а)=М-а,Аналогично в третьем цикле к хра 25нимой разности (М-а) сложится вначале с, а затем (М-с) т.е. на моментокончания записи в счетчике 6 каждого очередного дополнительногокода (М), сформированного на участке возрастания входного сигнала ина участке убывания, не превьппающемпо размаху участка возрастания, всчетчике 6 запоминается дополнительный код минимального значения входного сигнала,При записи в счетчик 6 кода е,который меньше а, переполнения счетчика не произойдет:40 76прямые и дополнительные коды, что и на вход счетчика 6, но благодаря иной схеме включения счетчик 5 запоминает динамически дополнительный код максимального значения сигнала. Процессы, происходящие в счетчике 5, показаны на фиг. Зб. Как уже отмечалось, в исходном состоянии счетчик 5 находится в состоянии максимального числа на его выходах. Следовательно, с приходом на его счетный вход первого импульса кода а уровень напряжения на выходе старшего разряда счетчика переключается с единицы на нуль, а триггер 12 при этом переключается в единичное состояние, В результате нулевой уровень на его инверсном выходе формирует на выходе элемента ИЛИ-НЕ 14 единичный уровень, который удерживает счетчик 5 в нулевом состоянии до окончания кода а. После этого в счетчик 5 запишется код (М-а). Далее к коду (М-а) доэапишется код Ь, а так как Ьа, то при записи Ь счетчик 5 вновь переполнится, что переключит триггер 12 и вновь заблокирует счетчик 5 через элемент ИЛИ-НЕ 14 в нулевое состояние до окончания прямого кода Ь, По окончании кода Ь блокировка снимается, й в счетчик 5 запишется дополнительный код большего числа (М-Ь) и т.д. После прямого кода с в счетчик 5 запишется и будет храниться код М-с. И на момент окончания записи кода (М-Й) и (М-е) в счетчике будет храниться код М-с;(М - а)+е М, так как а ) с Триггеры 7 и 12 устанавливаются в нуль по К-входам в каждом цикле преобразования в момент интегрирования АЦП входного сигнала. Следовательно, на момент окончания нулевого уровня кода е триггер 7 остается в нулевом состоянии, и на выходе первого элемента И 11 сформируется короткий положительный импульс, который установит счетчик 6 в нулевое состояние. После этого в счетчик 6 запишется дополнительный код наименьшего значения сигнала (М-е) и будет храниться там динамически аналогично ранее хранимому коду (М-а). В счетчик 5 на счетный вход поступают те же т,е. произойдет два переполнения,а содержимое счетчика на момент окончания дополнительного кода (М-е) будет равно (М-с). С приходом большегокода Е вновь сработает блокировка.А по окончании к в счетчик 5 эапишется код (М-Е) и будет храниться динамически аналогично ранее хранимому коду (М-с) .Следовательно, исходя из графиков процессов в счетчиках, изображенных на фиг, За и Зб, можно заключить, что прямой код минимального значения входного сигнала можно выделить в любом цикле преобразования АЦП во время формирования каждого прямого кода до момента переполненияЗ 5976 5 1 З счетчика 6. Это обеспечивается элементом ИЛИ 10 и элементом 16, 11 рямой код максимального значения входного сигнала можно также выделить в любом цикле преобразования АЦП с момента начала прямого кода и до момента переполнения счетчика 5, Это обеспечивается элементом И 13. Благодаря тому, что начала формирования минимального и максимального кодов совпадают, разностный код можно выделить с помощью элемента И 15.Таким образом, получаем на гпинах минимального, разностного и максимального кодов положительные импульсы, длительности которых пропорциональны соответствующим значениям входного сигнала. Формула изобретения Устройство для определения экстремальных значений аналогового сигнала, содержащее формирователь кодов, первый и второй элементы И-НЕ, первый и второй счетчик, триггер, элемент И, формирователь импульсов, включающий элемент ИЛИ, интегрирующую КС-цепочку, элемент И-НЕ и элемент И, причем вход формирователя кодов является входом аналогового сигнала устройства, выход дополнительного кода формирователя кодов соединен с первым входом первого элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к выходу прямого кода формирователя кодов и к первым входам элементов ИЛИ и И формирователя импульсов, а выход соединен с первым входом второго элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к тактовому выходу формирователя кодов, а выход соединен со счетным входом первого счетчика, вьгход переполнения которого подключен к синхровходу триггера, прямой выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого через интегрирующую цепочку соединен с первым входом элементаИ-НЕ формировате:я импульсов, второйвход которого соединен с выходом начала цикла формирователя кодов, авыход соединен с вторым входом элемента И формирователя импульсов,выход формирователя импульсов подключен к входу установки в нольпервогосчетчика, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения области применения за счет возможности фиксации максимального значения сигнала, выход элемента И формирователя импульсов является выходом формирователя импульсов, в устройство введены два выходных элемента И, элемент ИЛИ-НЕ, второй триггери два элемента НЕ, причем выход начала цикла формирователя кодов черезпервый элемент НЕ соединен с входомустановки в единичное состояние второго счетчика, счетный вход которогоподключен к выходу второго элементаИ-НЕ, а выход переполнения соединенс синхровходом второго триггера,вход установки в ноль которого подключен к выходу первого элементаИ-НЕ, входу установки в ноль первого триггера и первому входу первоговыходного элемента И, второй входкоторого соединен с инверсным выходом второго триггера и первым входом элемента ИЛИ-НЕ, второй вход которого подключен к выходу прямогокода формирователя кодов, а выходсоединен с входом установки в нулевое состояние второго счетчика, вы-.ход первого выходного элемента Иявляется выходом максимального значения сигнала устройства и соединенс первым входом торого выходногоэлемента И, выход которого являетсявыходом значения разности устройства,а второй вход соединен с выходомэлемента ИЛИ и входом второго элемента НЕ, выход которого является выходом минимального значения сигнала устройства 5 10 15 20 25 30 35 40 451335976 иг. нтвгр Составитель Е.ИвановаТехред М. Хода нич едактор Н.Егорова орректор И,Мус Заказ 4048/ Тираж б 72 ПодписнВНИИПИ Государс комитета СССРпо делам изобр открытий113035, Москва, аушская наб., д, 4/5 твенно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектна ои