Устройство для выделения экстремумов временных интервалов

Соеэ Советсини Социалистических РеспубликОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЛЬСТВУ(22) Заявлено 0412-79 (21) 2849642/ 1 (53)М. Кл.з явки йо сприсоедмнением(23) Приоритет -53 осуяарстаенный комитет СССР по ямам изобретений н открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЦДЕЛЕНИЯ ЭК ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОЕМУМОВ я и не различает максимумы и ми-мы сигналов.Наиболее:близким к предлагаемомуявляется устройство для выделения .экстремумов временных интервалов, содержащее входной формирователь, первый и второй входы которого подключены соответственно к входу управляемого генератора и к первому входу блока синхронизации, второй вход которого соединен с выходом управляемого генератора и счетным входом счетчика, связанного своим кодовым выходом с регистром, а установочным входом - со вторым выходом блока син" хрониэации, блок сравнения кодов, выход которого подключен к входу логического элемента и к входу выходного формирователя 2).20 осится к импульс- т быть использован ования конт отрол ниму Изной тно в обретение отнехнике и можесистемах регул р Рля и измерения.Извес но устройство, позволяющее выделить экстремумы временных интерсодержащее формирователи входопорных импульсов, логическуюрегистр, реверсивный счетчик,яемые генераторы, индикаторы и ой фильтр 1.Недостатком известного устройства является его сравнительно низкая по-. мехоустойчивость, которая проявляется в многократных срабатываниях устройства при наличии шума на его выходе, а также при нестабильности параметров времязадающих цепей формирователей опорных импульсов и интервалов и нестабильности частоты управляемых генераторов, вызывающих параэитную модуляцию контролируемого временного интервала. При йспольэовании устройства в экстремальных системах регу" лирования этот недостаток прйводит к нарушению устойчивости этих систем, а в системах контроля и измеренияк искажению результатов контроля и измерения. Кроме того, устройство не обеспечивает следящего режима кон валов, ных и схему, управл цифров обеспечивает следи различает макигналов, однаконевысокую помехорая возникает прио входе, а такжей нЕстабильностиго генератора, выэмодуляцию временЭто устройство режим контроля мум н минимума с ет сравнительно ойчивость, кото ичии шума на ег кратновременно тоти управляемо ющих паразитную о интервала си5 налпрчаваЦелью изобретения является повьмепомехоустойчивости устройства.Цель достигается тем, что н устройство, содержащее входной Формирователь, первый и второй входы которого подключены соответственно к источнику измеряемого сигнала и к источнику управляющего сигнала, а первый и второй выходы подключены соответственно к входу управляемого генератора и к первому входу блока синхронизации, второй вход которого сое.динен с выходом управляемого гене-ратора и счетным входом счетчика, связанного своим кодовым выходом с регистром, а установочным входом - со вторым выходом блока синхронизации, блок сравнения кодов, выход которого соединен с элементом запрета, выходной триггер, выход которого подключен к входу логического элемента и к входу выходного Формирователя, дополнительно введены блок вы- читания кодов, распределитель сигнала, первый и второй собирательные элементы и второй элемент запрета, причем первый и второй входы блока вычитания кодов подключены соотнетственно к выходу управляемого генератора и регистра, установочный вход подключен к второму выходу блока синхронизации и к установочному входу распределителя сигнала, э. ныход соединен с одним из входов блока сраннения кодов, другой вход которогосвязан с источником опорного сигнала, переключающий вход распределителясигнала соединен с вь 1 ходом первогоэлемента запрета, первый ныход распределителя сигнала соединен с одним из входов первого собирательного элемента, другой вход которого соединенс выходом блока сравнения кодов, анщход подключен к управляющему входувторого элемента запрета, второйвыход распределителя сигнала соединенс управляющим входом выходного триг"гера и с одним из входов второго собирательного элемента, другой вход которого соединен с выходом управляе. -мого генератора, выход подключен куправляющему входу первого элементазапрета, а второй элемент запретавключен между первым выходом блокасинхронизации с одной стороны и суправляющим входом регистра, тактовымвходом выходного триггера и вторымвходом логического элемента с другойстороны.Блок вычитания кодов содержит ренерсинный счетчик с переключателемймпульсон й вентилями соответственнона своих счетных и установочном входах, элемент фйксации нуля, включенный между кодовым выходом реверсивного счетчика и управляющим входом переключателя импульсон, причем другойвход переключателя импульсов, кодовый вход вентилей и установочные вхс.ы вентилей и элемента фиксациинуля образуют соответственно, первый,второй и установочный входы, а кодовый выход реверсивного счетчика - выход блока.На чертеже приведена структурнаяэлектрическая схема предлагаемогоустройства,Схема устройства содержит вхбднойФормирователь 1, первый 2 и второй 3входы которого подключены соответственно к источникам измеряемого и уп"ранляющего сигналов,на схеме не показаны, а первый и второй выходыподключены соответственно к входууправляемого генератора 4 и к пер 5 ному входу блока синхронизации 5,второй вход которого. соединен свыходом управляемого генератора 4 исчетным входом счетчика 6, связанного своим кодовым выходом с регистром20 7, а установочным входом - сс вторымвыходом блока синхронизации 5, блоксравнения кодов 8, выход которогосоединен с элементом запрета 9,выходной триггер 10, выход которогоподключен к входу логического элемента 11 и к входу выходного Формирователя 12,В устройстве введены блок 13 вычитания кодов, распределитель сигнала 14, первый и второй собирательные,элементы 15 и 16 и второй элементзапрета 17. Первый и второй входы блока 13вычитания кодов подключены соответственно к выходу управляемого генератора 4 и к выходу регистра 7, установочный вход блока 13 подключен кнторому выходу блока синхронизации5 и к установочному нходу распреде лителя сигнала 14, а выход блока.13 - к одному из входов блока сравнения кодов 8, дру 1 ой вход 18 которого связан с источником опорногосигнала (не показан), переключающийвход распределителя сигнала 14 соединен с выходом первого элемента запрета 9, первый выход распределителя сигнала 14 соединен с одним извходов первого собирательного элемеи-та 15, другой вход которого соединен с выходом блока сравнения кодов8, а выход подключен.к управляющемувходу второго элемента запрета 17,второй выход распределителя сигнала14 соединен с управляющим входом ны- Л ходного триггера 10 и с одним из нходон второго собирательного элемента16, другой вход которого соединенс выходом упранляемого генератора 4,выход подключен к управляющему входу Щ перного элемента запрета 9, а второйэлемент запрета 17 включен между пер.вым выходом блока синхронизации 5 содной стороны и управляющим входомрегистра 7, с тактовым входом выходного триггера 10 и вторым входом лодовый выход реверсивного счетчика 19 гического элемента 11 с другой стороны.Блок вычитания кодов 13 содержит реверсинный счетчик 19 с переключателем импульсов 20 и вентилями 21 соответственно на своих счетных и установочном входах, элемент фиксации нуля 22, включенный между кодовым выходом реверсивного счетчика 19 и управляющим .входом переключателя импульсов 20. Другой вход переключателя импульсов 20, кодовый вход вентилей 21 и установочные входы венти лей 21 и элемента Фиксации нуля 22образуют соответственно первый,второй и установочный входы, а ковыход блока 13.Позициями 23 и 24 ббозначены выходы логического элемента 11, а 252 б - выходы выходного Формирователя12.Устройство работает следующим образсм,Рассмотрим случай, когда контролируемый измеряемый) сигнал поступает на вход 2 входного Формирователя 1 и представляет собой периодическую последовательность импульсов,а на вход 3 поступает управляющийсигнал, соответствующий логическойединице. Последний сигнал проходит на первый выход входного Формиронателя 1 и поступает на управляемый ге"нератор 4, разблокируя его вЫход. Нмпульсы образцовой частоты с выходагенератора 4 поступают на счетныйвход счетчика б, первый вход блокавычитания кодов 13, на вход собирательного элемента 16 и на второй вход блока синхронизации 5. Счетчик бсрабатывает по переднему Фронту импульса генератора 4, одновременно значение кода на выходе блока вычитания кодов 13 изменяется на единицусчета. При нулевом значении сигналана втором выходе распределителя сигнала 14 импульс управляемого гейе" ратора 4 проходит через собиратель" ный элемент 1 б на управляющий вход элемента запрета 9 и блокирует пос.ледний на время длительности импульса образцовой частоты, В паузе между импульсами образцовой частоты геке"ратсра 4 элемент запрета 9 разблокируется. Код числа, образующийсяна выходе блока вычитания кодов 13,непрерывно сравнивается блоком срав"ненмя кодов 8 с кодом опорного сигнала, поданного на нход 18. При равенстве кодов сигнал с выхода блока сравнения кодов 8 проходит через разблокированный на время паузы междуимпульсами образцовой частоты элемент запрета 9 на переключающий вход распределителя сигнала 14 и устанавливает его в состояние, соответствующее единичному сигналу на его следукщем по порядку переключения выхода,Одновременно сигнал с выхода блокасравнения кодов 8 поступает через .. собирательный элемент 15 на управля 1 юаий вход элемента запрета 17 и блокирует его.На втором ныходе входной Формирователь 1 формирует узкие прямоугольные импульсы с периодом следования,равным периоду следования импульсовна входе 2.Пусть на втором выходе входногоФормирователя 1 появляется импульс.Этот импульс поступает на первый входблока синхронизации 5, на второйвход которого непрерывно поступаютимпульсы образцовой частоты, Блок15 синхронизации 5 по заднему фронтуимпульса на своем первом входе в первой же паузе между импульсами образцовой частоты, поступающих на второйего вход, Формирует на своем первом20 выходе импульс, который. поступает навход элемента 17. Если сигналы напервом выходе распределителя сигнала 14 и на выходе блока сравненияходов 8 имеют нулевое значение, тоэлемент запрета 17 разблокирован иимпульс с первого выхода блока синх. ронизации поступает на управляющийвход регистра 7, на тактовый входвыходного триггера 10 и на второйэхо логического элемента 11. Приэтом код с выхода счетчика б записывается в регистр 7, выходной триггер10 устанавливается н состояние,соответствующее значению сигнала навтором выходе распределителя сигнаЗ ла 14, логический элемент 11 формирует при этом импульс на выходе 23,еслк триггер 10 устанавливается вединичное состояние, или импульс наныхсде 24, если триггер 10 устанав 40 пинается в нулевое состояние. Импульсы на выходах 23 и 24 логическогоэлемента 11 не появляются, а состояние регистра 7 и выходного триггера10 ие изменяется, если в момент появ"ления импульса иа нервом выходе блока синхронизации 5 сигналы на первомвыхсде распределителя сигнала 14 ина выходе блока сравнения кодов 8имеют единичное значение,По заднему Фронту импульса напервом выходе блока синхронизации 5Формируется импульс на втором еговыходе. По этому импульсу счетчик бсбрасывается в исходное нулевое состояние, распределитель сигнала 14устанавливается в состояние, соответствующее нулевому значению сигналов,на его обоих выходах, а в блок вычитания кодов 13 записывается код числа, хранимого в регистре 7, причемб 0 на выходе блока вычитания кодон 13образуется код этого же числа. Одновременно по этому импульсу н блокевычитания кодов 13 устанавливаетсярежим, при котором каждый импульсб образцовой частоты, поступающий наК моменту появления очередногоимпульса на втором выходе блока синхронизации 5 число й, Фиксируемое нсчетчике б, пропорционально значению 15 текущего периода контролируемого сигнала. Пусть значения контролируемогосигнала постоянно возрастают ( Т уТ )так, что всегда И 1+, И + Мо . Тогдаза период Т-блок сравнения кодов1+42 О 8 срабатывает, по крайней мере, двараз и распределитель сигнала 14 всякий раз к моменту появЛения импульсана первом выходе блока синхронизации5 устанавливается в состояние, соответствующее единичному сигналу нае о втором выходе и, следовательно,состояние триггера 10 не изменяется,а сигнал на его выходе имеет Единичное значение. На выходе 23 логического элемента 11 периодически появляется сигнал о том, что период контролируемого сигнала увеличивается,Значение кода в счетчике б всякий разпереписывается в регистр 7.Пусть следующий период контролируемого сигнала оказывается меньше предыдущего ТТ) так, что Й + ссИ. но За интервал Тблок сравненияо 1+4кодов 8 не срабатывает ни разу ирасг.ределнтель сигнала 14 остается о 40 в исходном нулевом состоянии. В мо.мент появления импульса на перномвыхсде блока синхронизации 5 сигнална вь"ходе триггера 10 принимает нулевое значение. По перепаду сигналана выходе триггера 10 выходной Формирователь 12 Формирует сигнал о том,что значение М является максималь"ным. Если теперь каждый последующийпериод оказывается меньше предыдущего так, что выполняется соотношениеН 1й - йо, то нуленое зна.чение сигнала .на выходе триггера 10:не изменяется, а на ныходе 24 логического элемента 11 периодически Формируется сигнал о том, что значениепериода уменьшается. Сигнал на выходе триггера 10 изменит свое значение иа единичное, если последующийпериод окажется больше предыдущеготак, что К 1+17 И 1+ йо . По этому пе репгду сигнала на выходе 25 ныходного формирователя 12 формируется сигнал о том, что значение Й являетсяминимальным.Пусть теперь текущее значение пе 65 риода Т изменяется так, что первый его вход, уменьшает на одну , единицу значение кода числа на его выходе. Если в процессе счета импульсон обРазцовой частоты код на выходе блока вычитания кодов 13 принимает нулевое значение, то режим его работы автоматически изменяется и с этого момента каждый импульс образцовсй частоты увеличинает код числа на его выходе на одну единицу счета.Пусть Ю число импульсов, посту 4пивший на вход счетчика б и на первый ьход блока вычитания кодов 13 на время между моментами появления им-рульсов на втором выходе блока синхронизации 5; Ир - число, Фиксидуемое н регистре 7; й -.число, соответствующее опорному сигналу на входе 18 блока сравнения кодов 8;К моменту появления импульса на втором выходе блока синхронизации 5 в счетчике б оказывается зафиксированным число Й, а в регистре 7 либочисло йр = Н., либо прежнее число взависимости от состояния распредели"теля сигнала 14. Тогда, если ййр-Чо то в процессе сравнения кода числа,образующегося на выходе блока вычитания кодов 13, и кода на нходе 18блок сравнения кодов 8 не срабатывает ни разу и распределитель сигнала14 остается в исходном состоянии.К моменту появления импульса на первом выходе блока синхронизации 5 элемент запрета 17 разблокиронан и кодчисла М с выхода счетчика б записывается в регистр 7. При этом й,- М 1 .Если Ир-Мо М 1 Юр+ йо, тоблок сравнения кодов 8 срабатываетодин раз в момент поступления йр-йоимпульсов и распределитель сигнала14 устанавливается н состояние, соответствующее единйчному сигналу .на егцерьом выходе, В момент появления импульса на первом выходе блока синхронизации 5 элемент запрета 17 оказывается заблокированным и в регист-.ре 7 остается прежнее значение кода Кр. Если Й)Йр + Мо, то блок сравне. ния кодов 8 срабатывает .по крайней мере два раза: первый раз при М:йр-йо и второй раз при М=Йр+Мо .При первом срабатывании блока сравнения кодов 8 распределитель сигнала 14 устанавливается в состояние, при, котором на его первом выходе появляется единичный сигнал. При втором срабатывании блока сравнения кодов 6 единичный сигнал устанавливается на втором выходе распределителя сигнала 14, а на первом выходе - нулевой сигнал . К моменту поянления импульса на первом выходе блока синхронизации 5 элемент запрета 17 оказывается разблокированиым, и код чис" ла М с выхода счетчика б переписывается в регистр 7. При М 1 = Ыр-Но нли М 1=Нр 1 йо навыходе блока сравнения кодов 8 устанавливается единичный сигнал. Однако .в обоих с.учаях в момент появления импульса на первом выходе блока синх ройизации 5 элемент запрета 17 оказываетсяя з аблокированным един ичным сигналом с выхода блока сравнения кодов 8, при этом регистр 7 и триггер 10 сохраняют свои прежние состояиия.Формула изобретения 1. Устройство для выделения экстремумов временных интервалов, содержащее входной формирователь, первый и второй входы которого подключены соответственно к источнику измеряе" могс,сигнала и н источнику управляющегс сигнала, а первый и второй выхо" ды подключены соответственно к входу управляемого генератора и к первому входу блока синхронизации, второй вход которого соединен с выходом управляемого генератора и счетным входом счетчика, связанного своим ко" довым выходом с регистром, а установочным входом - со вторыи ныходомблока синхронизации, блок сравнения кодов, выход которого соединен с эае" ментом запрета, выходной триггер, ныход которого подключен к входу логического элемента и к входу выходногс формирователя, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, н него нве-,81-Кой 1+1 й+Йо, Тогда за текущййпериод Ткойтролируемого сигналаблок сравнения нодон 8 успевает сработать лишь один раз и распределитель сигнала 14 устанавливается всостояние, соответствующее единичному сигналу на его первом выходе. Врезультате элемент запрета 17 оказывается заблокированным и импульс,появляющийся на первом выходе блокасинхронизации 5, не изменяет состояние .триггера 10, а в регистре 7 оказывается зафиксированным код числай 1, пропорциональногс значению предццущего периода Т",При Ч - 4 оЮ 4+М 1 йо блок сравнения кодов 8 может сработать дваждыпри Нм= й 1 + йо) однако и н этомслучае элемент запрета 17 оказывается заблокиронанным по единичному сигналу с выхода блока сравнения кодов8 и, следовательно, состояния тригге.ра 10 и регистра 7 также не изменяются.Таким образом, если значение контролируемого.сигнала изменяется, например, под влиянием шумовой составляющей так, что число, фиксируемоев счетчике б, колеблется в некоторыхпределах, не превышающих значенияопорного сигнала на входе 18 блокасравнения кодов 8, формирование сигналов на выходах логического элемента 11 и выходного.формйронателя 12"не происходит независимо от характераизменения контролируемого сигнала.Работа устройства при контролевременного интервала, представленногодлительностью импульсов, отличаетсятем, что выход управляемого генератора 4 разблокируется только в течениедлительности входного импульса, чтообеспечивается подачей логического 40нуля на вход 3 входного формирователя 1.Экстремальные значения временныхинтерналон могут быть считаны с выхода регистра 7 по сигналам с выхо" 4дом 25 и 26 выходного формирователя 12.Таким образом, при контроле текущего Значения временного интервалав присутствии помех ложные сигналымогут быть исключены путем соответствующего изменения уровня опорногосигнала Йо на входе 18 блока сравнения кодов 8,Блок вычитания кодов 13 работаетследующим образом.По импульсу, поступающему со нторого выхода блока синхронизации 5,вентили 21 разблокируются и и ренерсивный счетчик 19 записынается кодчисла Й, зафиксированного в регистре 7. Одновременно по этому же импульсу, на выходе элемента фиксациинуля 22 устанавливается нулевое зна.чение сигнала, при котором вход переключателя импульсов 20 оказывается 65 подключенным к нычитакщему входу реверсивного счетчика 19. В процессе счета импульсон образцовой частоты управляемого генератора 4 код числа реверсивного счетчика 19 уменьшается. При поступлении М импульсов ренерсивкый счетчик 19 устанавливается в нулевое состояние, элемент фик=ации нуля 22 срабатывает и переключает пере:ключатель импульсов 20 в положение, при котором импульсы образцовой частоты поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 19. Код числа в реверсивном счетчике 19 увеличивается. Сигналы с кодового выхода реверсивного счетчика 19 поступают на выходе блока.Таким образом, на выходе блока вычитания кодов 13 формируется абсолютное значение разности между значением число- импульсного кода, поступаю-" щего на.первый вход блока, и значением параллельного кода, поступающего на второй вход блока.Введение новых элементон позволя- ет повысить помехоустойчивость предлагаемого устройства по сравнению с известным путем исключения ложных срабатываний устройства при наличии помех на входном сигнале заданием со. ответствующего уровня опорного сигнала на входе блока сравнения.Выполнение блока вычитания кодов н виде реверсивного счетчика с переключателем импульсов, вентилями и элементом фиксации нуля позволяет определять непрерывное значение разности кодов сравниваемых временных интервалов, что обеспечивает следящий режим выделения экстремумов, упрсщает структуру устройства и сокращает объем элементной базы.12 864533 иал ППП "Патент" город, у Проек ая,дены блок вычитания кодов, распределитель сигнала, первый и второй собирательные элементы и второй элемент запрета, причем первый и второй входы блокавычитания кодов подключены соответственно к выходу управляемого генератора и регистра, установочный вход подключен к второму выходу блока синхронизации и к установочному входу распределителя сигнала, а выход соединен с одним иэ входов блока сравнения кодов, другой вход которого связан с источником опор- . ного сигнала, переключающий вход распределителя сигнала соединен с выходом первого элемента запрета, в перв выход распределителя сигнала 15 соединен с одним из входов первого собирательного элемента, другой вход которого соединен .с выходом блока сравнения кодов, а выход подключен к управляющему входу второго элемен та запрета, второй выход распределителя сигнала соединен с управляющим входом выходного триггера и с одним иэ входов второго собирательного элемента другой Вход. которого соединен д с выходом управляемого генератора, выход подключен к управляющему входу . первого элемента запрета, а второй элемент запрета включен между первым выходом блока синхронизации с одной стороны и управляющим входом регистра, тактовым входом выходного триггера и вторым входом логического элемента с другой стороны.2. Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блок вычитания кодов содержит реверсивный счетчик с переключателем импульсов и вентилями соответственно на своих счетных и установочных входах, элемент фиксации нуля, включенный между кодовым выходом реверсивного счетчика и управляющим входом переключателя импульсов, причем другой вход переключателя импульсов, кодовый вход вентилей и установочные входы вентилей н элемента фиксации нуля образуют соответственно первый, второй и установочный входы, а кодовый выход реверсивного счетчика ввыход блока. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 409188, кл. 6 04 Г 11/08, 15 .11. 71. 2. Авторское свидетельство СССР Р 551797, кл, Н 03 К 5/153, 05 08 75