Устройство для контроля и вычисления оценок изменений аналогового сигнала

СОЮЗ СОВЕ 1 СКИХСОЦИЛДИС ИЧЕСКИХРЕСПУБДИк ес Ь 06 Г 15/46, 6 06 б 7/5 Яцек О 1 ЛВ" 1 ,:11 Л 1 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН К АВТ вичисления вариации сигнала датчика технологического процесса. Цель изобретения 1 Гасширение области применения устройства Устройство содержит схему сравнения 1, генерагор 2 импульсов, три реверсивных счетчика 3 - 5, два дешифратора нуля 6, 7, цифроаналоговый преобразователь 8, шесть элементов И 11 - 16, два элемента НЕ 17,;8 элемент ИЛИ 10 и счетчик результата 9. Отличительной особенностью устройства являются усовершенствования, позволившие реализовать эппаратным способом в реальном масштабе времени процедуру автоматического вычисления вариации обрабагываемого аналогового сигнала. 2 ил,ГОСУДЛР СТ ВЕ ННЫИ КОМИТ Е 1ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОУУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССР М 362281, кл. 0 05 В 13/02, 1973.Авторское свидетельство СССР М 1566370, кл. 6 06 Г 15/46, 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ И ВЫЧИСЛЕНИЯ ОЦЕНОК ИЗЛЕНЕНИИ ЛНАЛОГОВОГО СИГНАЛА57) Изобретение относится квычислительной технике и может быть использовано для 1 б 58174 А 1Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано для автоматического определения вцифровой форме текущего значения вариации (наибольшего изменения) обрабатываемого сигнала различной физическойприроды, например сигнала от датчика технологического процесса,Цель изобретениярасширение области применения устройства,На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 - временнаядиаграмма, поясняющая принцип его действия,Устройство содержит схему 1 сравнения, генератор 2 импульсов, первый 3, второй 4 и третий 5 реверсивные счетчики,первый 6 и второй 7 дешифраторы нуля,цифроаналоговый преобразователь 8, счетчик 9 результата, элемент ИЛИ 10, с первогопо шестой элементы И 11-16, первый 17 ивторой 18 элементы Н Е.Обрабатываемый аналоговый сигналх(т) поступает на первый вход схемы 1 сравнения, На второй вход этого же элементапоступает компенсирующий аналоговыйсигнал Хк(1) обратной связи с выхода цифроаналогового преобразователя 8 Если сигнал Х(1) больше сигнала Хк(т) (режим"Недокомпенсация"), то на первом выходесхемы 1 сравнения образуется сигнал логической единицы, который открывает элемент И 11, Импульсы от генератора 2 черезэлемент И 11 поступают на вход сложенияреверсивного счетчика 5, Содержимое з гогосчетчика увеличивается, что в свою очередьвызывает увеличение компенсирующегоаналогового сигнала Хк(1) на выходе цифроаналогового преобразователя. Кэк толькосигнал Хк(т) становится равным сигналу Х(т)с точностью да порога нечувствительности к , схема 1 сравнения закрывает элемен- И 11,Если же обрабатываемый сигнал Х(1)меньше компенсирующего сигнала Х(1) (режим "Перекомпенсация"), то нэ втором выходе схемы 1 сравнения образу.тся сигналлогической единицы, которы открываетэлемент И 12, и импульсы от генеоэторэ 2поступают уже на вход вычитания реверсивного счетчика 5. Содержимое это и счет ".;кауменьшается, что вызывает уменьшениекомпл.сирующего сигнала Х(с). Как толькосигнал Х,(1) становится равным сигналу Х(с)с точностью дс го схема 1 сравнения закрывает элемент И 12, Тем самым осуо,ествляется преобразование обрабатываемогосигнала Х(1) в цифровую форму в процессекоторогг, на выходах разрядов реверивно 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 го счетчика 5 образуется параллельный код, пропорциональный текущему значению сигнала Х(1), а на выходе элементов И 11 и 12 образуется реверсивный числоимпульсный код, представляющий собой последова+ тельность кодовых импульсов К и К, образуемых соответственно при каждом элементарном положительном и отрицательном приращениях сигнала Х(т),Кодовые импульсы К, образуемые на выходе элемента И 11, поступают на вход сложения реверсивного счетчика 3 и через элемент И 13 на вход вычитания реверсивного счетчика 4. Кодовые импульсы К, образуемые на выходе элемента И 12, поступают на вход сложения реверсивного счетчика 4 и через элемента И 15 на вход вычитания реверсивного счетчика 3, С помощью дешифраторов 6 и 7 осуществляется блокировка счета на вычитание в счетчиках 3 и 4, как опько в соответствующем счетчике образуется число нуль. Блокировка достигается тем, что при появлении в счетчике 3 числа нуль на выходе дешифратора 6, подключенного к нулевым выходам разрядов счетчика 3, образуется потенциал логической единицы, который через элемент НЕ 17 (инвертор) блокирует элемент И 15. Аналогичным образом " помощью дешифратора 7 и элемента Н Е 18 осуществляется блокировка входа вычитания счетчика 4.В начале цикла обработки сигнала Х(т) в момент времени то (фиг, 2) с помощью, например, кнопки начальной установки (не показана) на входы начальной установки счетчиков 3, 4 и 9 подается управляющий сигнал, посредством которого зги счетчики обнуляются, В результате на выходах дешифраторов 6 и 7 образуются потенциалы ло ической единицы, которые открывают элементы И 16 и 14 и через элементы НЕ 17 и 18 блокируют входы вычитания счетчиков 3 и 4 В интервале времени между моментами Ь и 11 (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, ко горый в данной ситуации заблокирован сигналом от дешифратора 7 нуля. В реэуль-ате 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 Х, в момент времени 1.Одновременно каждый кодовый импульг К с выхода элемента И 11 через эле 1658174мент И 14, открытый сигналом логической единицы на выходе дешифратора 7 руля, и через элемент ИЛИ 10 будет проходить на вход сложения счетчика 9 результата. Следовательно, к моменту времени 11 в счетчике 9 будет образован код величины ЛХ 1(фиг. 2), представляющей собой наибольшее отклонение сигнала Х(1) в интервале между моментами 1 О и 11.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 на вход сложения реверсивного счетчика 4 и на вход элемента И 15, Поскольку в реверсивном счетчике 3 в данной ситуации содержится число, отличное от нуля, то на выходе дешифратора 6 образуется сигнал логического нуля, который блокирует элемент И 16 и через элемент НЕ 17 открывает элемент И 15. Поэтому в интервале между моментами времени 11 и т 2 кодовые импульсы К будут свободно проходить на вход вычитания счетчика 3, уменьшая содержимое последнего, Однако к моменту времени т 2 содержимое этого счетчика еще не достигнет нуля, поскольку значение сигнала Х 2 больше значения сигнала Хо. Содержимое же реверсивного счетчика 4 будет увеличиваться и к моменту времени 12 окажется пропорциональным отрицательному приращению сигнала Х(1) относительно значения Х 1 наибольшего локального значения обрабатываемого сигнала от момента то начала цикла его обработки.В момент времени 12 (фиг:2) происходит очередное изменение знака приращения сигнала Х(1) и снова образовываются 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 тз (фиг, 2) будет выполнено условие Хз = Х 1 и содержимое счетчика 4 окажется равным нулю, В этот момент времени 1 з дешифратор 7 блокирует элемент И 13, предотвращая дальнейший счет на вычитание счетчиком 4, и открывает элемент И 14. В результате, начиная с момента времени 1 з, кодовые импульсы будут проходить через элемент ИЛИ 10 на вход сложения счетчика 9, а значит, к моменту времени 14 содержимое этого счетчика станет уже равно величине ЛХ 1+ ЛХ 2 (фиг. 2), представляющей собой наибольшее отклонение 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 сигнала Х(1) в интервале между моментами 1 о и т 4,Начиная с момента времени с 4 (фиг, 2) сигнал Х(1) 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 приращению сигнала Х(1) относительно наибольшего локального значения Х 4 в течение цикла обработки сигнала, а содержимое счетчика 3 пропорционально текущему положительному приращению сигнала Х(т) относительно наименьшего локального значения Хо в течение цикла обработки сигнала,В моменты времени 15 и тв (фиг. 2) происходят очередные изменения знака приращения сигнала Х(1), что вызывает изменения направления счета в счетчиках 3 и 4. Однако поскольку экстремальные значения сигнала Х 1 и Хб не являются ни наибольшим, ни наименьшим значениями сигнала, то ни в счетчике 3, ни в счетчике 4 числа нуль не образуются, а значит, не происходит срабатывание дешифраторов 6 и 7, Поэтому элементы И 14 и 16 остаются закрытыми и, следовательно, содержимое счетчика 9 не изменяется,В момент времени 17, когда значение сигнала Х 7 становится равным наименьшему значению Хо, принятому в момент времени 10, содержимое счетчика 3 становится равным нулю. При этом срабатываетдешифратор 6, закрывается элемент И 15 и открывается элемент И 16, В результате, начиная с момента времени у, счет на вычитание счетчика 3 прекращается и в нем сохраняется число нуль и одновременно каждый кодовый импульс К через открытый элемент И 16 и элемент ИЛИ 10 поступает на вход сложения счетчика 9, Таким образом к моменту времени св содержимое счетчика 9 изменится на величину ЛХз (фиг, 3) и станет равно величине Л Х 1 + Л Х 2 + Л Хз представляющей собой наибольшее отклонение сигнала Х(1) в интервале между моментами 1 о и тв.В интервале между моментами времени 18 и сд (фиг. 2) счетчик 3 (фиг, 1) работает на сложение, а счетчик 4 - на вычитание, причем содержимое счетчика 3 пропорционально локальному положительному приращению сигнала Х(т) относительно наименьшего значения Хв от момента то начала обработки, а содержимое счетчика 4 пропорционально отрицательному локальному приращению сигнала Х(т) относительно наибольшего значения Х 4 от момента то начала обработки. Ввиду того, что указанные при.ращения отличны от нуля, то в течение рассматриваемого интервала времени дешифраторы 6 и 7 не срабатывают, а значит, содержимое счетчика 9 (фиг, 1) не изменяется, 5В момент времени 1 э(фиг, 2) происходит очередное изменение знака приращения сигнала и счетчик 3 начинает работать на вычитание, а счетчик 4 на сложение. В момент времени т 1 о, когда значение сигнала 10 Х 1 о становится равным наименьшему значению сигнала Хв, в счетчике 3 образуется число нуль. При этом дешифратор 6 (фиг, 1) с помощью элемента НЕ 17 и элемента И 15 блокирует вход вычитания счетчика 3, бла годаря чему при дальнейшем отрицательном изменении сигнала Х(т) число нуль в нем сохраняется, и одновременно открывает элемент И 16. В результате каждый после дующий кодовый импульс К проходит через 20 открытый элемент И 16 и элемент ИЛИ 10 на вход сложения счетчика 9. Отсюда следует, что к моменту времени 111, когда происходит очередное изменение аналогового сигнала Х содержимое счетчика 9 изме нится на величину ЛХ 4 (фиг, 2) и станет равным величине Л Х 1+ ЛХ 2+ Л Хз+ ЛХ, представляющей собой наибольшее о 1 клонение обрабатываемого сигнала Х(1) в иЧ- тервале между моментами то и 111. 30 Начиная с момента времени 111(фиг. 1, когда образуются кодовые импульсы К, счетчик 3 (фиг, 1) работает на сложение, а счетчик 4 - на вычитание, причем содержи мое счетчика 3 пропорционально положительному приращению сигнала Х(т) относительно наименьшего значения Х 11, а содержимое счетчика 4 пропорционально отрицательному приращению сигнала Х(1) 40 относительно наибольшего значения Х 4, Поскольку указанные приращения отличны от нуля, то в интервале между моментами 111 и т 12 дешифраторы 6 и 7 (фиг, 1) не срабатывают, а значит, к моменту времени ц 2 (фиг, 2) 45 содержимое счетчика 9 результата (фиг, 1) не изменится и останется равным величине Л=ЛХ 1+ ЛХ 2+ ЛХ 2+ ЛХ 4(фиг. 2), представляющей собой текущее значение вариации обрабатываемого сигнала,Формула изобретения У,тройство для контроля и вычисления оценок изменений аналогового сигнала, содержащее схему сравнения, первый вход которой является 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 реверсивных счетчиков соответственно, цифроаналоговый преобразователь, информационный вход которого подключен к выхоцам разрядов третьего реверсивного счетчика, а выход - к второму входу семы сравнения, выходы которой соптвзтственно 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 первым входам третьего и четвертого элементов 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 и: дключен 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 дешифратора нуля подключен к второму входу четвертого элемента И и через второй элемент НЕ - к второму входу третьего элемента И, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения устройства, оно содержит счетчик результата, выход которого является информационным выходом устройства, и элемент ИЛИ, входы которого соответственно подключены к выходам четвертого и шестого элементов И, а выход - к входу сложения счетчика результата.1658174 У 2 ЗСоставитель И. Алексеев Редактор А. Пекарь Техред М.Моргентал Корректор М. Кучерявая аказ 1714 Тираж 418 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5одственно-издательский комбинат "Латент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101