Устройство для определения экстремальных значений электрических сигналов

(я)5 6 01 й 19/04, 6 06 6 7/02 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ-,: - .:":-".-:,:.;.,-.,К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ОЭ М О(71) Черкесский завод низковольтной аппаратуры(56) Авторское свидетельство СССРМ 1425602, кл. 6 05 В 13/02, 1987.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ(57) Сущность изобретения: устройство содержит элемент выборки-хранения (1), преобразоввтель напряжения в частоту (2), элементы ИЛИ-НЕ (3), И-НЕ (4, 5), ИЛИ 6, И (7), реверсиеннй счетчик (8), регистры (9, 25), триггеры (10, 20), элементы И (11, 21, 22, 24), генератор импульсов периода (12), таймер (13), блок управления (14), суммирующий счетчик (23), элемент НЕ (26), Блок упрввленя содержит триггер (19), генератор ( Я), элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ (15), формирователи (16,17). 1-2-3-4-8-9, 3-5- 8, 14-1, 143, 14.10-11-6.8, 6-24-25, 12- 20-21(22)-Ц 14), 2 ил,Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического контроля и регулирования для измерения и хранения экстремальных значений аналоговых сигналов и для фиксации момента их появления в определенном временном интервале, и для ввода их в цифровую вычислительную машину для амплитудного и временного анализа,Цель изобретения в . расширение функциональных возможностей за счет определения временного положения и величины глобального экстремума на заданном временном интервале).Нэ фиг, 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма работы устройства.Устройство содержит элемент выборки- хранения (УВХ) 1,преобразователь напряжения в частоту (ПНЧ) 2, элемент ИЛИ-НЕ 3, первый 4. и второй 5 элементы И-НЕ, элемент ИЛИ 6, пятый элемент И 7, реверсивный счетчик 8, первый регистр 9, ВЯ-триггер 10, первый элемент И 11, генератор импульсов периода (ГИП) 12, таймер 13, блок управления 14, О-триггер 20, второй 21 и третий 22 элементы И суммирующий счечтик 23, четвертый злелент И 24 и второй регистр 25, элемент НЕ 26.Блок управления 14 содержит пять выходов и два входа и включает в себя элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 15, первый 16 и второй 17 формирователи импульсов, генератор импульсов 18 и О-триггер 19. Кроме того, устройство содержит информационный вход 27, информационные выходы в двоичном коде величины 28 временного положения 29 экстремума измеряемого сигнала,Для использования устройства в режиме определения величины и временного положения минимума достаточно поменять местами четвертый и пятый выходы блока управления 14.Устройство работает следующим обра-. зом,В исходном состоянии на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 15 и выходах 3 и 4 блока управления 14 нэ входе обнуления счетчика 8 и на выходах первого 4 и второго 5 элементов И-НЕ имеется сигнал "лог. 1" (высокий уровень напряжения). На выходе элемента выборки-хранения 1 имеется какой-то уровень напряжения и на выходе преобразователя напряжения в частоту 2 формируются единичные импульсы с определенной частотой следования, ина выходах остальных элементов схемы имеется сигнал "лог, 0" (низкий уровень на пряжения), Генератор импульсов 18 заторможен, так как . нэ его управляющий вход подается сигнал "пог.О" (фиг.2).Генератор импульсов периода (ГИП) 12 при включении выдает последовательность импульса периода (фиг.2), при этом первый импульс - нечетный, соответствует режиму "начало измерения", а второй, четный, режиму конец измерения, Единичный импульс - нечетный, соответствующий режиму "начало измерения" поступает с выхода второ 5 10 борки-хранения 1, который запоминает мгновенное значение напряжения на информационном входе 27 устройства в момент спада единичного импульса на первом выходе блока управления 14. При установлении сигнала "Лог,О" в момент времени ь 35 40(см. фиг.2) на втором выходе блока управления 14 импульсы с выхода ПНЧ 2 поступают через элемент ИЛИ-НЕ 3 и элемент И-НЕ 4 на суммирующий вход реверсивного счетчика 8, на вычитающем входе которого уста навливается сигнал "лог.1", т.к. на второйвход второго 5 элемента И-НЕ подается сигнал "пог. О" с выхода 4 блока 14. Таким образом, при наличии сигнала "лог.О" на выходе 4 блока 14 управления реверсивный счетчик 50 работает в режиме прямого счета. Длительность нулевого и единичного. сигналов на выходе генератора 18 равны между собой.При появлении сигнала "лог. 1" на выходе 4 блока 14 на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮ ЩЕЕ ИЛИ 15 появляется сигнал "лог,1" и навыходе второго 17 формирователя импульсов формируется единичный импульс, по которому осуществляется выборка следующего значения входного измеряемого сигнала в элементе выборки-хранения 1,го элемента И 21 на первый вход элемента ИЛИ 6, первый вход блока управления 14 и на вход установки в единицу О-триггера 19.15 На выходе элемента ИЛИ 6 и нэ первомвыходе блока управления 14 появляются единичные импульсы, которые поступают на вход установки нуля реверсивного счетчика 8 и на синхронный вход О-триггера 19 20 соответственно, поэтому реверсивный счетчик 8 и О-триггер 19 сбрасываются в нулевое состояние, т,к. при этом на информационном входе О-триггера имеется сигнал "лог,О". На инверсном выходе О-триггера 25 устанавливается сигнал "Лог, 1", которыйзапускает генератор 18 и на его инверсном выходе устанавливается сигнал "лог,1", а нэ втором выходе блока управления 14 формируется единичный импульс, который блоки рует передачу импульсов с выхода ПНЧ 2через элемент ИЛИ-НЕ 3. Единичный импульс с первого выхода блока 14 поступает также нэ управляющий вход элемента вы 1829012временному положению экстремума. Если 50до окончания периода не появится величина большая, чем записанное в регистр значение, то этот экстремум и является глобальным, т.е. максимальным из всех значений запериод измерения. Если же до прихода нечетного импульса на вход 2 блока 14 управления и на вход сброса счетчика 23 появится аналоговый сигнал, больший.,чем предыдущий,то снова осуществляется запись в ресброс триггера 10 и блокировка элемента ИЛИ-НЕ 3 в момент выборки, т,е. импульсы с выхода ПНЧ 2 на входы элементов И-НЕ 4, 5 не поступают, При установлении сигнала "лог.О" на первом выходе блока 14 импульсы с выхода.ПЕЧ 2 поступают через элемент ИЛИ-НЕ 3 и элемент И-НЕ 5 на вычитающий вход реверсивного счетчика 8, на суммирующий вход которого устанавливается сигнал "лог.1", т,к. на второй вход первого 4 элемента И-НЕ подается сигнал "лог,О" с инверсного выхода генератора,Таким образом, при наличии сигнала "лог.1" на выходе 4 блока управления 14 счетчик 8 работает в режиме обратного счета.Если текущее значение аналогового сигнала на входе 27 устройства больше предыдущего значения аналогового сигнала, то количество импульсов, поступивших вреверсивный счетчик 8 в режиме обратного счета, больше количества импульсов, поступивших в счетчик 8 режиме прямого счета, поэтому в какой-то момент времени на выходе обнуления счетчика 8 появляется сигнал "лог.О", который устанавливает ВЯ.-триггер 10 в единичное состояние, Далее, если в момент времени 11(см, фиг,2) на прямом выходе генератора 18 устанавливается "лог, 0", то на выходе 2 блока управления 14 формируется единичный импульс, который поступает через первый элемент И 11 и через элемент ИЛИ б на вход установки нуля реверсивного счетчика 8, сбрасываяего в нулевое состояние, а так же поступает на первый вход элемента И 14. При наличии на выходе таймера 13 уровня логической единицы, этот импульс проходит на вход разрешения записи регистра 24, в которомфиксируется для индикации двоичный код,находящийся в данный момент времени 11 на выходах суммирующего счетчика 23, который подсчитывает число импульсов, поступивших с выхода 4 блока управления 14 с момента начала измерения, т.е. от момента прихода импульса периода на вход 1 блока управления 14 до появления импульса с выхода элемента ИЛИ б. Этот, записанный в регистр 25 двоичный код,и соответствует 5 10 152025 3040 гистр 23 в последующие моменты тд и и (см, фиг.2),Одновременно импульс с выхода переполнения реверсивного счетчика (0) поступает через элемент НЕ на первый вход элемента И 5, При условии высокого потенциала напряжения на его втооом входе, соединенном с выходом таймера 13, единичный импульс поступает на вход разрешения записи регистра 9, в котором фиксируется разность между результатом прямого и обратного счета для величины электрического сигнала в данный момент. Величина измеряемого сигнала является пропорциональной этой разности, и по окончании периода измерения, когда на выходе таймера 13 будет уровень "лог,С", на информационных выходах величины (регистр 9) и временного положения (регистр 25) будут неизменные кодовые комбинации, соответствующие измеренным за период, параметрам экстремума.На суммирующий вход реверсивного счетчика 8 поступают импульсы с выхода первого 4 элемента И-НЕ. При этом в реверсивном счетчике подсчитывается число импульсов, прямо пропорциональное текущему значению измеряемого сигнала, Таким образом, в реверсивном счетчике накапливается число импульсов, прямо пропорциональное максимальному значению измеряемого сигнала или минимальному значению измеряемого сигнала при перебросе выходов 4 и 5 блока управления 14 местами,Если текущее значение аналогового сигнала на входе 27 устройства меньше предыдущего значения аналогового сигнала, то количество импульсов, поступивших в счетчик 8 в режиме обратного счета меньше импульсов, поступивших в счетчик 8 в режиме прямого счета. поэтому на выходе обнуления счетчика 8 удерживается сигнал "лог,1" и состояние ВЯ-триггера 10 не изменяется, Далее, если в момент времени с 2 (см, фиг.2) на прямом выходе генератора 18 устанавливается сигнал "лог,О", то на втором выходе блока управления 14 формируется единичный сигнал, который не поступает на второй вход элемента ИЛИ б, т.к. состояние КЯ- триггера 10 не изменилось, следовательно, в реверсивном счетчике 8 сохраняется разность между предыдущим и текущим количеством импульсов, поступивших на его входы.Затем не суммирующий вход счетчика 8 поступают импульсы с выхода первого 4 элемента И-НЕ. При этом содержимое ревер- сивного счетчика 8 восстанавливается равным предыдущему значению, т,к. оста 1829012ток от режима обратного счета суммируетсяс текущим значением,Если период измерения завершился, то на вход О-триггера 19 поступает четный импульс генератора импульсов периода с выхода третьего 22 элемента И, и если в момент 15 (см, фиг.2) на прямом выходе генератора 18 устанавливается сигнал "лог,1", то на первом выходе блока управления 14 формируется единичный импульс, который поступает на синхронный вход С О-триггера 19, устанавливая его в единичное состояние, Поэтому генератор 18 затормаживается, а элемент ИЛИ-НЕ 3 блокируется, т.е. импульсы с выхода ПНЧ 2 на входы счетчика 8 не поступают и в нем запоминаются двоичные коды максимального значения измеряемого сигнала,Длительность импульсов периода с выхода ГИП 12 выбирается не менее периода следования генератора 18, чтобы обеспечить надежную остановку устройства по окончании измерения.Формула изобретенияУстройство для определения экстремальных значений электрических сигналов, содержащее элемент выборки-хранения, преобразователь напряжения в частоту, элемент ИЛИ-НЕ, первый и второй элементы И-НЕ, первый элемент И; элемент ИЛИ, реверсивный счетчик, Я 5-триггер и блок управления, содеркащий два формирователя импульсов, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. генератор импульсов и первый О-триггер, причем Я-вход первого О-триггера, являющийся первым входом блока управления, соединен с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, О-вход первого. О-триггера является вторым входом блока управления, прямой выход первого О-триггера является третьим выходом блока управления, а инверсный выход соединен с входом генератора импульсов, прямой и инверсный выходы которого, являющиеся четвертым и пятым выходами блока управления, подключены соответственно к второму входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и к входу первого формирователя импульсов, выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ через второй формирователь импульсов соединен с первым выходом блока управления и с синхронизирующим входом первого О-триггера, а выход первого формирователя импульсов является вторым выходом блока управления, информационный вход устройства соединен с информационным входом элемента выборки-хранения, 2530 вертому выходу блока управления, а выход 50 - к информационному входу второго регистра, выход которого является выходом вре 5 10 15 20 выход которого подключен к входу преобразователя напряжения в частоту, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И-НЕ, выход первого элемента И-НЕ соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, а выход второго элемента И-НЕ - с вычитающим входом реверсивного счетчика, выход обнуления которого соединен с входом установки в единицу ЯЯ-триггера, вход установки в "0" которого подключен к второму входу элемента ИЛИ-НЕ, к управляющему входу элемента выборки-хранения и к первому выходу, блока управления, второй выход которого подкгпочен к третьему входу элемента ИЛИ-НЕ и к второму входу первого элемента И, третий выход блока управления соединен с четвертым входом элемента ИГ 1 И-НЕ, а четвертый и пятый выходы подключены соответственно к вторым входам второго и первого элементов И-НЕ, при этом первый вход блока управления соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу установки нуля реверсивного счетчика, а второй вход элемента ИЛИ соединен с выходом первого элемента И, первый вход которого подключен к прямому выходу ЙЯ-триггера, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей эа счет определения временного положения и величины глобального экстремума на заданном временном интервале, е него введены первый и второй регистры, суммирующий счетчик, второй О-триггер, элемент НЕ, второй, третий, четвертый и пятый элементы И, таймер и генератор импульсов периода, выход которого соединен с входом таймера и с первыми выходами второго и третьего элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с прямым и инверсным выходами второго О-триггера, выход второго элемента И подключен к первому входу блока управления, к второму входу которого подключены выход третьего элемента И и вход установки нуля суммирующего счетчика, счетный вход которого подключен к четменного положения экстремума, а вход разрешения записи соединен с выходом четвертого элемента И, первый вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, а второй вход соединен с выходом таймера и с вторым входом пятого элемента И, первый вход которого подключен к выходу элемента НЕ, вход которого подключен к выходу обнуления реверсивного счетчика, информа