Устройство для определения вариации аналогового сигнала

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для автоматического определения в цифровой форме вариации (максимального изменения) обрабатываемогсаналогового сигнала, поступающего отразличного рода источников, например, датчиков технологических процессов. 10Цель .изобретения " расширение функцИональных возможностей устройстваза счет определения величины вариацииайалогового сигнала.На фиг.1 представлена структурнаясхема устройства для определения вариации аналогового сигнала; на фиг.2 -временные диаграмм 1, иллюстрирующиепринцип его работы,Устройство для определения варнации аналогового сигнала (фиг,1) содержит схему 1 сравнения, генератор 2импульсов, реверсивные счетчики 3 - 5,дешифраторы 6.и 7 нуля, цифроаналоговый преобразователь 8, триггер 9 управления, элемент НЕ 10, элементыИ 11-16, элементы ИЛИ 17 и 18, информационный вход 19 устройства, установочный 20 и управляющий 21 входы, информационный 22 и управляющий 23 выходы устройства.Устройство работает следующим образом.Перед началом цикла обработки аналогового сигнала Х(С) в момент времени(фиг.2) на первый управляющийвход устройства (на единичный входтриггера 9 (фиг.1) и установочные входы счетчиков 3 и 4) с помощью кнопкиначальной установки (не показана) ф 0Или от какого-либо другого внешнегоустройства поступает управляющий сигнал, посредством которого триггер 9устанавливается в единичное состояние, а счетчики 3 и 4 обнуляются.Приэтом триггер 9 сигналом на нулевомвыходе блокирует элементы И 15 и 16,а также подает разрешающий потенциаллогической единицы на входы элементов И 11 и 12, 50Обрабатываемый аналоговый сигналХ(С) поступает на первый вход схемы 1сравнения. На второй вход этой жесхемы поступает компенсирующий аналоговый сигнал Х (С) обратной связи с 55выхода цифроаналогового преобразователя 8, Если сигнал Х(й) больше сигнала Х(режим "Недокомпенсация"),то на первом выходе схемы 1 срав 1 ения образуется сигнал логической единицы, который открывает, элемент/ И 11. Импульсы от генератора 2 через эле- . мент И 11 поступает на вход сложения реверсивного счетчика 5. Содержимое этого счетчика увеличивается, что, в свою очередь, вызывает увеличение компенсирующего аналогового сигнала Х(1) на выходе цифроаналогового преобразователя. Как только сигйал Х(С) становится равным сигналу Х(с) с точностью до порога нечувствительности Е , схема 1 сравнения закрывает элемент И 11.Если же обрабатываемый сигнал Х(й) меньше компенсирующего сигнала Х(С) (режим "Перекомпенсация"), то на втором выходе схемы 1 сравнения образуется сигнал логической единицы, который открывает элемент И 12, и импульсы от генератора 2 поступают уже на вход вычитания реверсивного счетчика 5. Содержимое этого счетчика уменьшается, что вызывает уменьшение компенсирующего сигнала Х. Как только сигнал Хк становится равным сигналу Х с точностью до Е схема 1 сравнения закрывает элемент И 12, Тем самым осуществляется следя. щее преобразование обрабатываемого сигнала Х в цифровую форму, в про. цессе которого на выходах разрядов реверсивного счетчика 5 образуется параллельный код, пропорциональный текущему значению сигнала Х(с), а ча выходах элементов И 11 и 12 - реверсивный числоимпульсный код представляющий собой последовательность кодовых импульсов К и К , образуемых соответственно при каждом элементарном положительном и отрицательном приращениях сигнала Х,Кодовые импульсы К+, образуемые на выходе элемента И 11, поступают также через элемент ИЛИ 17 на вход сложения реверсивного счетчика 3 и через элемент И 14 и элемент ИЛИ 18 на вход вычитания реверсивного счетчика 4. Кодовые импульсы К , образуемые на выходе элемента И 12, поступают также на вход сложения реверсивного счетчика 4.и через элемент И 13 на вход вычитания реверсивного счетчика 3. С помощью дешифраторов 6 и 7 осуществляется блокировка счета на вычитание в счетчиках 3 и 4, как только40 5 1562 в соответствующем счетчике образуется число нуль. Блокировка достигается тем, что при появлении в счетчике 3 числа куль ка выходе дешифратора 6, подключеккдго к нулевым выходам разрядов счетчика 3, образуется потенциал логического нуля, который блокирует элемент И 13. Аналогичным образом с помощью дешифратораосуществляется блокировка входа вычитания счетчика 4.Поскольку в начале цикла обработки сигкала в момент времени о (Фиг.2) счетчики 3 и 4 обнуляются, то в результате на выходах дешифраторов 6 и 7 образуются потенциалы логического нуля, которые посредством элементбв И 13 и 14 блокируют входы вычитания соответственно счетчиков .3 и 4. 20В интервале времени между моментами Т и Т, (фиг.2) сигнал Х возрастает, а значит образуются кодовые импульсы К+ ка выходе элемента И 11 (фиг.1). Эти импульсы поступают через 25 элемент ИЛИ 17 на вход сложения реверсивного счетчика 3 и вход элемента И 14, который в данной ситуации заблокирован сигналом от дешифратора 7 нуля. В результате в указанныйпро межуток времени счетчик 4 продолжает оставаться в нулевом состоянии, а счетчик 3 считает на сложение, причем содержимое этого счетчика пропорционально текущему положительному при ращению сигнала Х(й) относительно его значения Х в момент времениоВ момент времени С (Фиг,2) происходит изменение знака .приращения сигнала, а значит на выходе элемента И 12 (фиг,1) образуются кодовые импульсы К. Эти импульсы поступают на вход сложения реверсивного счетчика 4 и на вход элемента И 13. Посколь- . ку в реверсивном счетчике 3 в данной 45 ситуации содержится число, отличное от нуля, на выходе дешифратора 6 образуется сигнал логической единицы, который открывает элемент И 13. Поэтому в интервале между моментами вре" 50 мени С, и 1 кодовые импульсы К свободно проходят на вход вычитания счетчика 3, уменьшая содержимое последнего. Однако к моменту временисодержимое этого счетчика еще не достиг"55 нет нуля, поскольку значение сигнала Х больше значения сигнала ХСодержимое же реверсивного счетчика 4 увеличивается и к моменту времени С93окажется пропорциональным отрицательному приращению сигнала Х(г.) относительно зкачейия Х - наибольшего локдльного значения обрабатываемого сигнала от момента С начала цикла его обработки.В момент времени 1: (Фиг.2) происходит очередное изменение знака приранения сигнала Х(г.) и снова образовываются уже кодовые импульсы К .Эти импульсы поступают на вход сложения реверсивного счетчика 3 и открытый цешифратором 7 вход вычитания реверсивного счетчика 4. Содержимое счетчика 3 постоянно увеличивается, а счетчика 4 уменьшается до тех пор, пока в момент времени 1: (фиг.2) выполняется условие Х =Х и содержимое3счетчика 4 равно нулю. В этот момент времени Ез дешифратор 7 блокирует элемент И 14, предотвращая дальнейший счет на вычитание счетчиком 4.Начиная с момента времени (Фиг.2), сигнал Х(Т) 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 отрицательному приращению сигнала Х(г:) относительно наибольшего локального значения Х в течение цикла обработки сигнала, а содержимое счетчика 3 пропорционально текущему положителькому приращению сигнала Х(С) относительно наименьшего локального значения Х в течение цикла обработки сигнала.В.моменты времении г. (фиг,2) происходят очередные изменения знака приращения сигнала Х(с), что вызывает изменения направления счета в счетчиках 3 и 4. Яднако поскольку экстремальные значения сигнала Хи Х не являются ни наибольшим, .-,и наименьшим значениями сигнала, то в счетчиках 3 и 4 нуль не образуется, а значит не происходит срабатывание дешифраторов 6 и 7. В момент времени Г., когда значение сигнала Х становится равным наименьшим значению Х, принятому в момент времени Со, содержимое счетчика, 3 равно нулю. При этом срабатывает дешифратор 6 н закрывается элемент И 13. В результате, начиная с момента времени С,счет на вычитание счет 1562932чика 3 прекращается и в нем сохраняется число нуль.В интервале между моментами времени сэ и(Фиг.2) счетчик 3(фиг.1) работает на сложение, а счет 5чик 4 - на вычитание, причем содержимое счетчика 3 пропорционально ло"кальному положительному приращениюсигнала Х(С) относительно наименьшего значения Х 8 от момента 1 начала,обработки, а содержимое счетчика 4отрицательному локальному приращениюсигнала Х(С) относительно наибольшего значения Х 4 от момента Т началаобработки, Ввиду того, что указанныеприращения отличны от нуля, то в течение рассматриваемого интервала времени дешифраторы 6 ине срабатывают.В момент времени з (Фиг.2) происходит очередное изменение знака приращения сигнала, и счетчик 3 начинает работать на вычитание, а счетчик 4 - на сложение. В момент времени 110, когда значение сигнала Х 1 251 оравно наименьшему значению сигналаХ, в счетчике 3 образуется числонуль, При этом дешифратор 6 (Фиг.1)с помощью элемента И 13 блокируетвход вычитания счетчика 3, благодарячему при дальнейшем отрицательном изменении сигнала Х(С) число нуль в немсохраняется,Начиная с момента времени41(Фиг,2), когда образуются кодовыеимпульсы К., счетчик 3 (Фиг,1) работает на сложение, а счетчик 4 - навычитание, причем содержимое счетчика3 пропорционально положительному приращению сигнала Х(С) относительнонаименьшего значения Х 11, а содержимое счетчика 4 - отрицательному приращению сигнала Х(с) относительнонаибольшего значения Х 4 Таким образом, в момент времени г. (Фиг.2) 45окончания цикла обработки сигнала содержимое счетчика 4 равно величинеДХ, представляющей собой абсолютнуювеличину разности значения Х 1 сигнала принятого в момент времении.наибольшего значения Х 4 сигнала,принятого в течение времени цикла обработки между моментамио и С 1, асодержимое счетчика 3 равно величине,ЬХ 1, представляющей собой абсолютную величину разности значения Х 1 инаименьшего.значения Х, сигнала, принятого в течение времени цикла обработки между моментами 1и В момент временина второй уп,равляющий вход 21 устройства (нулевой вход триггера 9) поступает сигнал и триггер 9 устанавливается в нулевое состояние. При этом сигнал . на единичном выходе этого триггера блокирует элементы И 11 и 12, а разрешающий сигнал с нулевого выхода поступает ьа элементы И 15 и 16. Поскольку содержимое дХ ,счетчика 4 отлично от нуля, то на выходе дешифратора 7 образуется сигнал логической единицы, который открывает элемент И 15 и через элемент НЕ 10 блокирует элемент И 16. Импульсы от генератора 2 через открытый элемент И 15 и элемент ИЛИ 18 поступают на вход вычитания счетчика 4 и через элемент ИЛИ 17 на вход сложения счетчика 3. При этом содержимое счетчика 4 уменьшается, а содержимое счетчика 3 увеличивается до тех пор, пока в нем не образуется число нуль и дешифратор 7 заблокирует элемент И 15, В момент срабатывания дешифратора 7 в счетчике 3 образуется код ЛХ = ЛХ, + йХ, пред. ставляющий собой цифровой эквивалент вариации обрабатываемого сигнала Х(С) в течение цикла его обработки (фиг.2). Одновременно при срабатывании дешифратора 7 (фиг,1) на выходе элемента НЕ 10 появится сигнал логической единицы, совпадение которого с сигналом логической единицы на нулевом выходе триггера 9 вызывает появление сигнала логической единицы на выходе элемента И 16. Появление указанного сигнала на выходе 23 устройства сигнализирует внешнему устройству (например, ЭВМ) о возможности считывания информации на информационном выходе 22, представляющей собой параллельный код вариации обрабатываемого сигнала.Формула изобретенияУстройство для определения вари 1 ации аналогового сигнала, содержащее схему сравнения, генератор импульсов, первый - третий реверсивные счетчики, первый - шестой элементы И, элемент НЕ, первый и второй дешифраторы нуля, цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен с первым входом схемы сравнения, второй вход которой является информационным входом устройства, а первый и второй выходы подключены к первым входам первого и второго элементов И, вторыевходы которых и первый вход третьегоэлемента И соединены с выходом генератора импульсов, а выходы подключены соответственно к входам сложения и вычитания первого реверсивногосчетчика, выход которого подключен квходу цифроаналогового преобразователя, выход четвертого элемента И соединен с входом вычитания второго реверсивного счетчика, выход которогоподключен к входу первого дешифратора нуля, выход второго элемента И сое. 1динен с входом сложения третьего реверсивного счетчика, выход которогоподключен к входу второго дешифратора нуля, выход которого соединен спервым входом пятого элемента И и . 20входом элемента НЕ, выход которогосоединен с первым входом шестого элемента И, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет 25определения величины вариации аналогового сигнала, в него введены первый, второй элементы ИЛИ и триггеруправления, единичный вход которогосоединен с установочными входами второго и третьего реверсивных счетчиков и установочным входом устройства,управляюций вход которого подключенк нулевому входу триггера управления,прямой выход которого соединен стретьими входами первого и второгоэлементов И, а инверсный выход - свторыми входами третьего и шестогоэлементов И, выход шестого элементаИ является сигнальным выходом устройства, информационный выход которогоподключен к выходу второго реверсивного счетчика, третий вход третьегоэлемента И соединен с выходом второго дешифратора нуля, а выход - с первыми входами первого и второго элементов ИЛИ, второй вход первого элемента ИЛИ подключен к выходу первогоэлемента И и второму входу пятогоэлемента И, выход которого соединенс вторым входом второго элемента ИЛИ,выход которого подключен к входу вычитания третьего реверсивного счетчика, выход первого элемента ИЛИ соединен с входом сложения второго реверсивного счетчика, выход первого.дешифратора нуля подключен к первомувходу четвертого элемента И, второйвход которого соединен с выходом второго элемента И.Заказ 6 Тираж 5 одписно НТ СС В ениям и. открытиям пркая наб., д. 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101, Зыюд 1 /77 ИЧГ 8- Я 7 У ЙиадОЛИрдУ Государственного комитет 113035, Москва, по изобр