Цифровой анализатор аварийного сигнала

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН Н 03 К 5 22 ЗОБРЕ АРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС М ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(71) Казахский опытно-эксперименталь ный завод геофизических приборов фКазгеоФиэприбор" Научно-производственного объединения "Рудгеофизика" (531 621,:317 (0888)(56) 1. Авторское свидетельство СССР 9 813758, кл. Н 03 К 5/22, 1979.2. Патент. США В 4004236, 328-120.1976.(54) (57) 1. ЦИФРОВОЙ АНАЛИЗАТОР АВАРИЙНОГО СИГНАЛА, содержащий последов тельно соединенные генератор тактовых импульсов, делитель частоты и формиррватель импульсов выборки, выход ко торого соединен со входом установки в нуль двоичного счетчика, выход которого соединен с первыми входами цифровых компараторов нижнего и верх него порогов. вторые входы цифрово го компаратора .нижнего порога соединены с первой группой выходов бло 01018222 ка формирования кодов, вторая группа выходов которого соединена со .вторыми входами цифрового компарато..ра верхнего порога, а выход генератора тактовых импульсов подключенк счетному входу счетчика, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения надежности выделения аварийного сигнала при наличии помех,в него дополнительно введены элемент И, сдвиговый.регистр и мажори".тарный элемент " а из и, причеминформационный вход сдвигового регистра связан с выходом элемента И,первый вход которого соединен свыходом цифрового компаратора ниж-.него порога, а второй вход элемента И соединен с выходом цифровогокомпаратора верхнего порога, входсинхронизации сдвигового регистрасоединен с выходом Формирователяимпульсов выборки, а выходы сдвиГОвого регистра связаны со входами.ма-.жоритарного элемента "щ иэ ивыход которого соединен с управляющим входом блока формирования кодов.1018222 2. Анализатор по п.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что блок формирования кодов содержит четыре постоянных запоминающих устройства и два мультиплексора.причем выходы первого и второго постоянных запоминающих устройств подключены к информационным входам первого мультиплексора, выходы третьего и четвертого постоянлых запоминающих устройств поцключены к информационным входам второго мультиплексора, при этом выходы первого и второго мультиплексоров являются соответ.ственно первой и второй группами выходов блока формирования кодов,1Изобретение относится к импульсной технике и может быть использова" но в телеметрических системах аварийного оповещения, в частности в системах оповещения о селевой опасности. 5Известно устройство для выделения сигналов, Содержащее формирователь сигнала, квантователь во времени, блок суммирования (двоичный счетчик ) и регистр допустимых ложных тревог 10 хранящий код нижнего порога срабатывания, блок сравнений кодов ( цифровой компаратор ), блок управления, состоящий из генератора строк, делителя строк, счетчика участков и двоичных логических схем 1.Недостатками этого устройства являются низкая помехоустойчивость из-за отсутствия верхнего порога сравнения, отсутствие накопления решений и анализа накоплений. Наиболее близким техническим решением к изобретению является программируемый цифровой полосовой ф;льтр аналогового сигнала, содержащий входной блок, преобразующий входной аналоговый сигнал в двончиьй цифровой сигнал, следующий с частотой входного сигнала, двоичный счетчик, подсчитывающий число 30 периодов входного сигнала, поступающий эа время выборки, два цифро-. вых компаратора верхней и нижней границы по.",осы ), каждый из которых соединен со счетчиком и соответ ствующим регистром верхней и нижней границы полосы. Коды границ полосы Эаносятся в регистры извне от прогРаммирующего устройства 2 .Однако у известного устройства низкая помехоустойчивость из-эа отсутствия накопления решений за несколько периодов выборки и отсута управляющие входы мультиплексоров соединены между собой и являются управляющим входом блока формирования кодов.3. Анализатор по п.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что блок Формирования кодов выполнен в виде двух запоминающих устройств, причем выходы первого и второго запоминающих устройств являются соответственно первой и второй группой выходов блока формирования кодов, а адресные входы обоих запоминающих устройств соединены между собой и являются управляющим входом, блока формирования кодов. ствия анализа накопленных результатов,Цель изобретения - повьааение надежности выделения аварийного сигнала при наличии помех.Поставленная цель достигается тем,что в цифровой анализатор аварийного сигнала, содержащий последовательно соединенные генератор тактовыхимпульсов делитель частоты и формирователь ймпульсов выборки, выходкоторого соединен со входом установки в нуль двоичного счетчика, выходкоторого соединен с первыми входамицифровых комгараторов нижнего и верхнего порогов, вторые входы цифрового компаратора нижнего порога соединены с первой группой выходов блокаФормирования кодов, вторая группавыходов которого соединена со вторымивходами цифрового компаратора верхнего порога, а выход генератора тактовых импульсов подключен к счетному входу счетчика. дополнительно введены элемент И, сдвиговый регистри мажоритарный .элемент "п иэ и",причем информационный вход сдвигового регистра связан с выходом элемента И, первый вход которого соединенс выходом цифрового компаратора нижнего порога, а второй вход элемента Исоединен с выходом цифрового компаратора верхнего порога, вход синхронизации сдвигового регистра соединенс выходом формирователя импульсоввыборки,. а выходы сдвигового регистра связаны со входами мажоритарногоэлемента "оз из и , выход которогосоединен с управляющим входом блокаФормирования кодов.При этом блок формирования кодоввыполнен в виде четырех постоянныхзапоминающих устройств и двух мультиплексоров, причем выходы первогои второго постоянных запоминающихустройств подключены к информационным входам первого мультиплексора,;а выходы третьего и четвертого постоянных запоминающих устройств подклю-чены,к информационным входам второго 5мультиплексора, выходы первого и второго мультиплексоров являются соответственно первой и второй группамивыходов блока формирования кодов,а управляющие входымультиплексоров 10соединены между собой и являются управляющим входом блока формированиякодов.Кроме того. блок формирования кодов выполнен в виде двух запоминающих устройств, причем выходы первого и второго запоминающих устройствявляются соответственно первой ивторой группой выходов блока Формирования кодов, а адресные входы обох залом нающих устройств соединены 20между"собой и являются управляющимвходом блока формирования кодов.Введение дополнительного сдвигового регистра и мажоритарного элемента"ъ иэ п позволяет, во-первых, в режиме ожидания Формироватькоды верхней и нижней границ узкогодиапазона допусков. что уменьшает .вероятность срабатывания устройства при отсутствии аварийного сигнала 30и наличии помех, во-вторых, накапливать решения.и выдавать на выход сигнал тревоги .только в том случае, если в"ю из п" анализируемых тактовприсутствует аварийный сигнал. исключая тем самым срабатывание Устройст-.ва от одиночных и многократных до(виз л ) помех, попадающих вграницы допусков узкой зоны. в-третьих, в режиме аварийного сигналаформировать коды верхней и нижней . 40границ широкой зоны допусков, чтоувеличивает вероятность непрерывной выдачи иа выход устройства сигнала тревоги при наличии помех,в-четвертых, обеспечивает непрерывную Выдачу на выход устройства сигнала тревоги при однократных и многократных (до и - гп)пропаданиях аварийного сигнала на входе за оанализируемых тактов. 50На фиг.1 представлена структурнаясхема настоящего устройства; наФиг.2 и 3 - возможные варианты блока формирования кодов; на Фиг.4 и 5 -импульсные диаграммы работы.Устройство содержит двоичный.счетчик 1 (Фиг.1 ), входную шину 2устройства, генератор 3 тактовых им- .пульсов и последовательно соединенные с ним делитель 4 частоты и формирователь 5 импульсов выборки, например одновибратор, сдвиговый регистр б, мажоритарный элемент 7ФГ Ив из н , выходную шину 8 устройства, управляющий вход 9 блока 10 формирования кодов, первая группа выхо дов. 11 которого соединена со входами "В" цифрового компаратора 12 нижнего порога, а вторая группа вьЫодов13 соединена со входами "В" цифрового компаратора 14 верхнего. порога,выход фА больше В" компаратора 12 ивыход "А менЬше В" компаратора 14соединены со входами элемента Л 15,Блок Формирования кодов 10 (Фиг.2)состоит из четырех постоянных эапоминающих устройств на переключателях 16-19 и двух мультиплексоров20 и 21, имеющих по 2 М входов и Мвыходов.Блок 10(фиг.3выполнен в видедвух полупроводниковых постоянныхзапоминающих устройств 22 и 23.На фиг.4 и 5 приведены эпюры сиг"налов, поясняющие работу устройствав режиме ожидания и в режиме приемааварийного сигналаНа фиг.4 а и 5 апоказан импульсный сигнал с часто-.той У на выходе генератора такто-.вых импульсов 3. На фиг,4 б и 56 изображены импульсы выборки с пп.риодом Тз на выходе Формирователя 5импульсов выборки. На фиг.4 в и 5 в по-казаны сигналы. поступающие на шину 2 устройства. На фиг. 4 г и 5 гпоказано изменение выходного кода Идвоичного счетчика 1 и коды верхнейи нижней границ узкого диапазона,допусков М ьи й нз, поступающиена входы "В" соответственно цифровогокомпаратора верхнего порога 14 и нижнего порога 12. На фиг.4 д и.5 д приведены импульсы на выходе элементаИ 15. На Фиг.4 е и 5 е показано числоединиц М , записанное в сдвиговомрегистре б. На Фиг.4 ж и 5 ж приведенсигнал на выходе мажоритарного элемента"в из пф 7 н выходной шине 8устройства.Устройство работает следующим образом,Генератор тактовых импульсов 3.вырабатывает импульсы (фиг.4 а),поступающие на вход синхронизации двоичного счетчика 1 и через делитель 4 частоты на формирователь 5 импульсоввыборки, на выходе которого вырабатываются импульсы с периодом Тобнуляющие двоичный счетчик (фиг.4 б).ВУстроиство работает в двух режимах: режиме ожидания и режиме прие-ма аварийного сигнала в виде последовательности прямоугольных импульсовс заданной частотой и длительностью.В режиме ожидания (фиг.4) на шину 2 устройства поступают импульсы помех (фиг,4 в), Эти импульсы разрешаютработу счетчика 1 на время действияимпульса помехи. В промежутках между импульсами помехи счетчик хранитнасчитанное число тактовых импульсов. К концу интервала выборки в счетчике накапливается числот и. где т - суммарная длительностьиимпульсов, поступивших нашину 2 устройства (фиг.4 г).Если ХХили Х С ХЭ, то на выходе элемейта и 15 к моменту окончания интервала выборки Т присутствует логический нуль (фиг.4 д), который и заносится импульсом выборки .в сдвиговый регистр 6. В течение следующего интервала выборки процесс повторяется, в регистр 6 записываются 10 одни нули на выходе мажоритарного элемента 7 "в из и" присутствует логический нуль, который выдается на выходную шину 8 устройства. сигнализируя о том, что аварийный сигнал на шине 2 устройства отсутствует.Кроме того. этот логический нуль поступает на управляющий вход 9 блока 10 формирования кодов и на его первой и второй группе выходов 11 20 и 13 сохраняются соответственно ко- дыи Х нижней и верхней границ узкого диапазона допусков.В режиме приема аварийного сигнала (фиг.5) последовательность пря моугольных импульсов с заданной частотой и длительностью поступает на шину 2 устройства ( фиг.5 в). Частота . ,импульсов аварийного сигнала выбрана равной частоте импульсов выборки. З 0 Длительность импульса аварийного ,сигнала пропорциональна числу Хет . накапливающемуся в двоичном счетчике 1 к концу интервала выборки, прнчем длительность импульса аварийного сигнала ( фиг .5 в) выбрана таким образом, чтобы удовлетворялось условие Хну с ХетХ (фиг.5 г), т.е, чтобы длйтельйость импульса. попадала внутрь узкой эоны допуска на длительность,определенную нижней и верх ней границами Хни Хз. На выходе элемента И 15 к момейту окончания интервала выборки Тз присутству- ет логическая единица, которая заносится импульсом выборки в сдвиго вый регистр 6. В течение следующего интервала выборки процесс йоэторяется, число единиц Х. записанных в ,.сдвиговый регистр, увеличивается. При выполнении условия Х ра 50 на выходе мажоритарного элемента щ из п появляется логическая единица. Для примера, иа фиг,5 е и 5 ж показана работа четырехразрядногь сдвигового регистра и мажоритарного элемента "3 и 4 ф, После заполнения единицами трех йз четырех разрядов сдвигового регистра б срабатывает мажоритарный элемент 7 и на его выходе появляется логическая единица, поступающая иа выходную шину 8 уст ройства. сигнализируя о том, что на шине 2 устройства присутствует арарийный сигнал. Кроме того, эта логи-. ческая единица поступает на управляющий вход 9 блока 10 .формирования 65 кодов и на его первой и второй группе выходов 11 и 13 появляются соответственно коды р Х нижней и верхВшней границ широкого диапазона допуск ков (фиг.5 г). Эти коды выбраны так. чтобы выполнялось условие Х, )Х ЭХ,э ъ Х, . Расширение эоны допуска йа длйтельность импульса аварийной сигнализации увеличивает вероятность непрерывной выдачи на выход устройства сигнала тревоги при наличии помех.Устройство не требует .синхронизации импульсов аварийного сигнала с импульсами выборки. т.е. может работать асинхронно с входным сигналом (фиг.5 Ь и 5 в).Кроме того, устройство допускает отклонения периода аварийного сигнала Т, от заданного значения в следующих пределах .ЧсЕт о 2 с ХэНЧ.Прн этом э конце каждого периодавыборки э сдвиговый регистр 6 записывается единица, что не изменяетвыходной сигнал устройства.Блок 10 формирования кодов (фиг.2)работает следующим образом.При наличии логического нуля науправляющем входе 9 блока 10 этотсигнал поступает на управляющие входы мультиплексоров 20 и 21. М-разрядные коды нижней и верхней границ узкого диапазона, хранящиеся в постоянных запоминающих устройствах напереключателях 16 и 18, поступают соответственно через мультиплексоры20 и 21 на первую 11 и вторую 13группы выходов блока формирования кодов 10. При наличии логической единицы на управляющем входе 9 блока 10на первую 11 и вторую 13 группы выходов через мультиплексоры 20 и 21 поступают М-разрядные коды нижней иверхней границ широкого диапазона,хранящиеся в постоянных запоминаю-щих устройствах на переключателях17 и 19.Блок 10 формирования кодов (фиг.3)работает. следующим образом,При наличии логического нуля науправляющем входе 9 и блока 10 этотсигнал поступает на адресные входы,например, только на младшие разрядыадресных вхОдов полупроводниковыхпостоянных запоминающих устройств22 и 23. Выбранные по этим адресамкоды нижней и верхней границ узкогодиапазона с выходов постоянных запоминающих устройств 22 и 23 поступают соответственно на первую 11 и вторую 13 .группы выходов блока 10 формирования кодов. При наличии логической единицы на управляющем входе 9блока 10 этот сигнал поступает иа адресные входы, например только младшие разряды постоянных запоминающихустройств 22 и 23Выбранные по этим10 адресам коды нижней,и верхней границ широкого диапазона с выходов постоянных запоминающих устройств 22 и 23 поступают соответственно на первую 11 и вторую 13 группы выходов блока 10 формирования кодов.По сравнению с прототипом, пред-, лагаемое устройство при наличии помех уменьшает вероятность ложных тревог в режиме ожидания и. исключает однократные и многократные до в-и за и периодов выборкМ) пропадания 1 сигнала тревоги на выходе устройства при наличии аварийного сигнала навходе за счет накопления решений зап периодов выборки и мажоритарного"щ из и" анализа решений с одновременным изменением границ зоны допуска на параметры аварийного сигнала. Внедрение предлагаемого устройства дает большой социальный эффектповышает вероятность спасения жизнилюдей, находящихся в селеопасной зоне.