Вычислительное устройство для определения параметров пика

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК ам ЯО С 06 С 7/18 4) ВЫЧ РЕ ТЕЛЕ 7) Изо Р литеике и вь азначено ине н ан переходно грамм, кр возмущени и др, А ский ан -146. тельств 6 С 7/1 томатиче ализ. - Л менение в вой и в д о СССР 6, 198 зяйств ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН(56) Гуревич А.Л.кий хроматографичеХимия, 1980, с,145Авторское свидеУ 1083204, кл. С 0 2СЛИТЕЛЪИОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЯ ПАРАМЕТРОВ П 11 КАретение относится к автомачислительной технике и преддля определения параметиченной аналоговой кривой го процесса, пика хромато - ивой отклика на импульсное е и т.д, и может найти принефтехимии, биологии, пище. ругих отраслях народногоЦель изобретения - расвп1562937 рение функциональных возможностей за смет вычисления высоты и коэффициента асимметричности пика., Вычислительное устройство содержит компаратор 15 цифроаналоговый преобразователь 2, счетчик 3 преобразователя, два счетчика 4 и 5 результата, два реверсивных счетчика 6 и 7, блок 8 деления, пять триггеров 9-13, два одновибратора 14 и 15, дешифратор 16 нуля, чЕтыре элемента И 1-20, три элемента ИЛИ 21-23, генератор 24 импульсов, два элемента 25 и 26 задержки, два регистра 27 и 28 памяти. Работа уст ройства основана на представлении 1 Изобретение относится к автомати- кЕ и вычислительной технике и предназначено для определения параметров ограниченной аналоговой кривой перехОдного процесса, пика хроматограмм, кривой отклика на импульсное возмущение и т.д. и может найти применение в нефтехимии, биологии, пищевой и в других областях народного хозяйства.Целью изобретения является расширЕние функциональных воэможностей за счет вычисления высоты и коэффициента асимметричности пика.На чертеже представлена блок-схема вычислительного устройства.35Вычислительное устройство содержит компаратор 1, цифроаналоговый преобразователь 2, счетчик 3 преобразователя., первый 4 и второй 5 счетчики результата, первый 6 и второй 7 ре версивные счетчики, блок 8 деления, с первого по пятый триггеры 9-13, пер. вый 14 и второй 15 одновибраторы, дешифратор 16 нуля, с первого по четвертый элементы И 17-20, первый 21, 45 второй 22 и третий 23 элементы ИЛИ, генератор 24 импульсов, первый 25 и второй 26 элементы задержки, первый 27 и второй 28 регистры памяти.Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии все счетчики обнулены, Первый триггер 9 находится в состоянии единицы, при котором сигналом с его прямого выхода в счетчи 55 ке 3 преобразователя и первом счетчике 4 результата записано по единице младшего разряда, а второй триггер 10 установлен в состоянии нуля. С ин-,входного сигнала последовательностьюединичных площадей (приращений). Наличие новых элементов и связей позволяет определить величину проквантованного по уровню входного напряжения пика в точке перегиба (высотупика), и отношение площадей первой ивторой половины пика разделенной прямой, проходящей в точке перегиба пика и перпендикулярной оси абсцисскоординатной системы на воображаемойплоскости хроматограммы (коэффициентасимметричности пика) и тем самымрасширяет область применения устройства, 1 ил,версного выхода последнего поступает запрещающий счет потенциал высокого уровня на вход управления второго счетчика 5 результата. С прямого выхода второго триггера 10 управления поступает разрешающий счет (потенциал низкого уровня) на вход управления первого счетчика 4 результата. Разрядность первого 4 и второго 5 счетчиков результата соответствует общему числу элементов единичных площадей разложения воображаемой плоскости хроматограммы по вертикали и горизонтали ориентировочно для площади одного пика. Потенциал низкого уровня с прямого выхода второго триггера 10 поступает также на счетный вход третьего триггера 11 и через первый 21 и второй 22 элементы ИЛИ на входы сбросов соответственно первого 6 и второго 7 реверсивных счетчиков, разрешая тем самым поиск максимума пика. Четвертый 12 и пятый 13 триггеры установлены в состоянии нуля и подачей потенциала низкого уровня с прямых выходов закрывают соответственно третий 19 и четвертый 20 элементы И. Начальное состояние третьего триггера 11 не имеет значения. Входное напряжение равно нулю, а напряжение обратной связи на выходе цифроаналогового преобразователя 2 соответствует единице младшего разряда счетчика 3, На выходе компаратора 1 импульс отсутствует, а первый 17 и второй 18 элементы И закрыты, причем навтором и третьем входах элемента И 18присутствуют соответственно потенциалы высокого уровня с выхода младшего5 1562 а разряда счетчика 3 и с выхода дешифратора 16 нуля, г на первый вход элемента И 17 поступает потенциал высокого уровня с инверсного выхода первого одновйбратора 14. С инверсного5 выхода второго одновибратора 15 поступает потенциал высокого уровня на счетный вход второго триггера 10 и на вход разрешения перезаписи второго регистра 28 памяти. Разрядность счетчика 3 преобразователя, первого 6 и второго 7 реверсивных счетчиков соответствует числу шагов квантования по уровню, ориентировочно для высоты пика.После появления на входе вычислительного устройства начала пика, момента совпадения на входах компаратора 1, входного напряжения и напряже ния обратной связи на выходе компаратора 1 формируется первый импульс, поступаюций на вход первого одновибратора 14, на первый вход первого элемента И 18 и через второй элемент 26 25 задержки на входы сброса счетчика 3, Первый его разряд обнуляется и закры. вает элемент И .8. Однако до закрытия последнего первый импульс с выхода компаратора 1 проходит через эле мент И 18 на счетный вход триггера 9 и перебрасывает его в нулевое состояние, при котором высокий потенциал с его инверсного выхода поступает на второй вход элемента И 17, Триггер 935 остается в состоянии нуля до затухапика ния пика. Одновременно с этим, передним фронтом первого импульса с компаратора 1 запускается одновибратор 14, на инверсном выходе которого формируется потенциал низкого уровня, запирающий элемент И 17, Через определенное время одновибратор 14 возвращается в 45 исходное состояние и отпирает эле- ментИ 17. Импульсы с выхода генератора 24 импульсов через элемент И 1 поступают на счетные входы счетчиков 3 - 5 и реверсивных счетчиков 6 и 7. Цифроаналоговый преобразователь 2, преобразуя ступенчато возрастающий код счетчика 3 в пропорциональное ему напряжение, обеспечивает формирование ступенчатого возрастающего напряжения, обратной связи последовательным прохождением всех элементов (единичных) площадей. разбиения по вертикали на воображаемой плоскости хромлтограммы до момента време. совпадения этого напряжения с напр- жением на другом входе компаратора 1. В момент времени сравнения напряжений на выходе компаратора 1 формируется импульс, осуществляющий обнуление счетчика 3 и запирание элемента 11 17 на время формирования на инверсном выходе одновибратора 14 импульса низкого потенциала. Далее указанные действия повторяются до момента времени затухания пика хроматограммы, При этом на каждом такте, т.е, между дву - мя смежными моментами времени срабатывания компаратора 1 в первый счетчик 4 результата, на вход управления разрешения счета которого поступает разрешающий потенциал низкого уровня,прямого выхода триггера 10 вводится код, соответствующий количеству шагов квантования по уровню величины входного напряжения на данном такте, т,е, шаг квантования по ьремени задается длительностью импульса низкого потенциала на инверсном выходе одно-. вибратора 14 и площадь пика определяется по методу прямоугольников, причем первым счетчиком 4 результата определяется плоцадь первой половиныОдновременно с этим, в каждом такте импульсы с выхода генератора 24, через элемент И 17 поступают на счетные входы реверсивных счетчиков 6 и 7, один из которых включен на сложение, а другой - на вычитание в зависимости от поступления соответственно потенциала высокого или низкого уровня с выходов триггера 11. С помощью синхронной работы реверсивных счетчиков 6 и 7 в каждом такте осуществляется сравнение проквантованной по уровню величины входного напряжения с ее проквантованной по уровню величиной в предыдущем такте. При возрастании входного напряжения гика, т.е. при превышении проквантованной по уровню величины входного напряжения в каждом такте ее проквантованной по уровню величины в пргдыдуц 1 ем такте, возникает импульс на вь: - ходе заема, включенного в данном такте на вычитание реверсивного счетчика. Этим импульсом устанавливается в состояние единицы соответствующий четвертый 12 или пятый 13 триггер и одновременно через элемент ИЛИ 23 пе 1562937редним фронтом этого импульса запускается второй одновибратор 15,В каждом такте при возрастаниивходного напряжения пика на вход второго одновибратора 15 через элемент5ИЛИ 23 поочередно поступают импульсыповторного запуска с выходов заемареверсивных счетчиков 6 и 7 и одновибратор 15 удерживается в возбужден- Оном состоянии до достижения напряжения пика максимума.При этом каждый раз в момент вреМени сравнения напряжений на входахкомпяряторя 1, импульс с его Выходя 15поступает через элемент 26 задержкина счетный вход триггера 11, входытретьего 19 и четвертого 20 элементовИ. В результате триггер 11 переключается в противоположное состояние иобеспечивает изменение направлениясчета в реверсивных счетчиках 6 ив данном такте. Одновременно с этимоТкрывается третий 19 или четвертый20 элементы И в зависимости от поступления потенциала высокого уровняс прямого выхода соответствующегочетвертого 12 или пятого 13 триггераи через первый 21 и второй 22 элементы ИЛИ осуществляется обнуление ревЕрсивного счетчика, работающего впредыдущем такте в режиме вычитанияс одновременным управлением в состоянчи нуля соответствующего четвертого12 или пятого 13 триггера.После достижения входным напряжбнием пика максимума, т.е. в моментвремени, когда в точке перегиба пикап 1)оквантовянная по уровню величинавходного напряжения в данном тактене превышает ее проквантованной ноуровню величины в предыдущем такте,Отсутствует импульс на выходе заема, работающего в данном такте, в режиме вычитания реверсивного счетчика. 45В результате в данном такте не происходит повторный запуск одновибратора 15, который возвращается в исходное состояние,Сформированный положительный перепад потенциала на инверсном выходеодновибратора 15 поступает на входразрешения перезаписи регистра 28памяти и на вход установки в единицутриггера О. В результате с выходовразрядов счетчика 3 в регистр 28 памяти записывается код, соответствующий высоте пика, после чего импульсомс выхода элемента 26 задержки счетчик 3 обнуляется. Бремя задержки импульса в элементе 26 задержки равно времени, необходимому для формирова-, ния положительного перепада потенциала на выходе одновибратора 5, и времени перезаписи в регистр 28 памяти кода с выходов разрядов счетчика 3, Одновременно с этим триггер 1 О устанавливается в состоянии единицы и потенциал высокого уровня с его прямого выхода поступает на Вход разрешения счета счетчика 4 результата, на счетный вход триггера 11, через первый 21 и второй 22 элементы ИЛИ на входы сбросов первого 6 и второго 7 реверсивных счетчиков, и на входы установки нуля четвертого 12 и пятого 13 триггеров. В результате происходит запрещение поиска максимума и запрещение счета в первом счетчике 4 результата, а потенциалом низкого уровня с инверсного выхода триггера10 разрешается счет во втором счетчике 5 результата, где осуществляется определение площади второй половины пика.Завершение цикла определения параметров пика и возвращение вычислительного устройства в исходное состояние осуществляется в момент затухания пика.В момент затухания пика в начале такта квантования по уровню разряды счетчика 3 обнулены и на выходе дешифратора 16 нуля сформирован высокий потенциал, поступающий на третий вход элемента И 18, Первый импульс с выхода генератора 24 импульсов, прошедший через элемент И 17 на счетный вход счетчика 3, устанавливает его младший разряд в единичное состояние. На втором входе элемента И 18 появляется высокий потенциал, а на выходе цифроаналогового преобразователя 2напряжение обратной связи, соответствующее одному шагу квантования по уровню. При этом происходит сравнение затухающего сигнала на входе устройства и напряжения обратной связи и на выходе компаратора 1 формируетсяпоследнщЪ импульс. Этот импульс через элемент И 18 поступает на триггер 9, переключая его в состояние единицы. Сигнал, образованный появлением высокого потенциала на прямомвыходе триггера 9, поступает на входуправления блока 8 деления, на входы которого поступают коды с выходов1562937 1 Опервого 4 и второго 5 с .етчиков ре- цом с входом устройства а выходомроисва,зультата, соответствующие площадямпервой и второй половин пика, В результате деления кода, соответству 5ключенного вторым входом к .ыющего площади первой половины пика, младшего разряда счетчика преобрана код, соответствующий площади вто- зователя, а третьим входом - к выходурои половины пика, в выходном реги- дешифратора нуля, соединенного вхостре блока 8 деления появляется код, дами с выходами остальных разрядовсоответствующий коэффициенту асим счетчика преобразователя причем вы 3метричности пика, Вместе с этим им- ход второго элемента И подключен кпульс с прямого выхода триггера 9 по- счетному входу первого триггера пряУступает на вход установки нуля триг- мой выход которого через первый эле -гера О, которыи перебрасывается в мент задержки соединен с входами ус 10чсостоянии нуля, и с появлением потен тановки в "1" младшего разряда счетциала низкого уровня на его прямом чика преобразователя и первого счетвыходе разрешается в дальнейшем счет чика результата, входами сброса осв первом счетчике 4 результата и по- тальных разрядов первого счетчикаиск максимума пика. результата и входом разрешения переИмпульс, образованный появлением 20 записи первого регистра памяти о т 1высокого потенциала на прямом выхо- л и ч а ю щ е е с я тем что сде триггера 9, проходит также через целью расширения функциональных возъсэлемент 25 задержки и устанавливает можностей за счет вычисления высотыв единицу младшие разряды счетчиков и коэффициента асимметричности пика,3 и 4, обнуляет остальные разряды 25 в него дополнительно введены второйсчетчика 4 результата и обнуляет счет- счетчик результата, два реверсивныхчик 5 результата. Одновременно. перед- счетчика, блок деления, с второго поним фронтом этого импульса происхо- пятый триггеры, второй одновибрадит разрешение перезаписи в регистр тор, третий и четвертый элементы И,27 памяти кода, соответствующего ко три элемента ИЛИ, второй элемент заэффициенту асимметричности пика с вы- держки и второй регистр памяти, приходного регистра блока 8 деления. чем второй триггер соединен счетнымС поступлением каждого нового пи- входом с инверсным выходом второгока процесс повторяется и происходит одновибратора и входом разрешения пеобновление информации в первом 27 и З 5 резаписи второго регистра памяти,втором 28 регистрах памяти. В ка- входом установки в 0 - с прямым вычестве сигнала разрешения перезаписи ходом первого триггера и входом синсодержимого регистров 27 и 28 памятихронизации блока деления, прямым вына внешнее устройство можно исполь- ходом - с первыми входами первого изовать сигнал на выходе элемента 25 40 второго элементов ИЛИ и входом раззадержки. решения счета первого счетчика результата, а инверсным выходом - сФормула изобретения входом разрешения счета второго счетчика результата, подключенного счетВычислительное устройство для оп ным входом к выходу первого элементаределения параметров пика, содержа- И и счетным входом первого и второгощее генератор импульсов, выход кото- реверсивных счетчиков, входом сбророго соединен с первым входом первого са - к выходу первого элемента заэлемента И, подключенного вторым вхо- держки, а выходами разрядов - к входом к инверсному выходу первого триг дам разрядов делителя блока деления,гера, третьим входом - к инверсному соединенного входами разрядов деливыходу первого одновибратора, а вы- мого с выходами разрядов первогоходом - к счетному входу первого счет-, счетчика результата, а выходами разчика результата и к счетному входу рядов - с информационными входамисчетчика преобразователя, соединен первого регистра памяти, выходы разного выходами разрядов с входами циф- рядов которого являются выходом кодароаналогового преобразователя, выход коэффициента асимметрии пика устройкоторого подключен к первому входу ства, причем выход компаратора подкомпаратора, соединенного вторым вхо- ключен к входу второго элемента за12 1562937 Составитель С.КазиновТехред Л,Сердюкова Корректор Н,Ревская Редактор Н.РогуличВ иЕ В М ФЕ Заказ 1066 Тираж 555 Подписное БНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент"; г.ужгород, ул. Гагарина,101 держки, выход которого соединен свходом сброса счетчика преобразоватеЛя, первыми входами третьего и четвертого элементов И и счетным входомтретьего триггера, подключенного прямым и инверсным выходами к входамуправления направлением счета первого и второго реверсивных счетчиковсоответственно, причем третий элемент 10И соединен вторым входом с выходомЧетвертого триггера, а выходом - свторым входом первого элемента ИЛИ,подключенного вторым входом к входуустановки в "О" четвертого триггера и 15входу сброса первого реверсивногосчетчика, соединенного выходом заемас входом установки в "1" четвертого триггера и первым входом третьего элемента ИЛИ, подключенного выходом квходу второго одновибратора, а вторым входом - к выходу заема второгореверсивного счетчика и входу установки в "1" пятого триггера, соединенного входом установки в "О" с входомсброса второго реверсивного счетчикаи выходом второго элемента ИЛИ, под"ключенного вторым входом к выходучетвертого элемента И, второй вход которого соединен с выходом пятого триг"гера, а выходы разрядов счетчика преобразователя подключены к информационным входам второго регистра памяти, выходы разрядов которого являются выходом кода. высоты пика,