Устройство для выделения экстремумов

,ЯО.3 53967 Д 51) 5 С 01 К 19/04 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ЭКСМУМОВ(57) Изобретение относится к изме ельной те нс-. ться для х электр х помехи паир шение помех ние функцио ройство сод преобразова 24 задержки 23, элемент СССР1935,СР ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ П(НТ СССР(56) Авторское свидетельствоУ 1265631, кл. С 01 К 9/04,Авторское свидетельство ССУ 1228026, кл. С О 1 К 19/04,19.11,84. ри нике и может использоанализа параметров случай. ических сигналов, содержаЦель изобретения - повыоустойчивости и расширенальных возможностей, Уст. ержит аналого-цифровой тель 1, элементы 13, 14,элементы И 6, 7-10, 22, ы ИЛИ 11, 12, запоминаю1539673 40 щие регистры 2, 17, 25, регистр 4экстремальных значений, аналоговыйвход 27, цифровой вход 28, выход 29кода экстремума, выходы 30, .31 видаэкстремума, выход 32 индикации моментавремени измерения эк стремума, синхрониэирующие выходы 33, 34. Арифметикологический блок 3, блок 15 сравнения и регистр 16 уставки обеспечивают фильтрацию медленно изменяющейся помехи, введение арифметикоИзобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано для анализа параметров случайных электрических сигналов, вчастности выделения экстремумов сигнала, содержащего импульсные помехи.Целью изобретения является повышение помехоустойчивости и расширение функциональных возможностей путем обеспечения датирования каждого экстремума,На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 -временная диаграмма входного сигнала.Устройство для выделения экстремумов (фиг.1) содержит аналого-цифровой преобразователь 1 (А 1 Щ , запоминающий регистр 2, арифметикологический блок 3, регистр 4 экстремальных значений, КБ-триггер 5,элементы И 6-10, элементы 11, 12,элементы 13, 14 задержки, блок 15сравнения, регистр 16 уставки, запоминающий регистр 17, арифметико-логический блок 18, блок 1,9 сравнения,.Ж-триггер 20, регистр 21 уставки,элементы И 22, 23, элемент 24 задержки, запоминающий регистр 25 и регистр 26 времени.Аналоговый вход 27 устройстваподключен к входу аналого-цифрового преобразователя 1, информационный выходкоторого подключен к информационнымвходам запоминающих регистров 2 и 17и к первым входам арифметико-логических блоков 3 и 18, выход запоминающего регистра 2 подключен к второму55входу арифметика-логического блока 3и к первому информационному входу регистра 4, выход запоминающего регистра 17 подключен к второму входу арифлогического блока 18, блока 19 сравнения, регистра 21 уставки, триггера 20 позволило исключить влияние импульсной помехи. Введение запоминающего регистра 25.и регистра 26 времени позволило обеспечить фиксациюмоментов времени наступления экстремумов сигнала. За счет этого удалось повысить помехоустойчивость устройства и расширить его функциональные возможности, 1 з.п.ф-лы, 2 ил. метико-логического блока 18. Цифровой вход 28 устройства подключен кинформационному входу запоминающегорегистра 25, выход которого подключен к информационному входу регистра26 времени. Первый выход арифметикологического блока 3 подключен к первому входу элемента И 6, а второйвыход - к первому входу элемента И 7.Выход регистра 16 уставки подключен кпервому входу блока 15 сравнения, квторому входу которого подключен информационный выход арифметико-логического блока 3. Выход блока 15 сравнения подключен к третьим входам элементов И 6 и 7 и к первому входу элемента И 10, Выходы элементов И 6 и 7подключены к второму и третьему информационным входам регистра 4 экстремальных значений соответственно ик первым входам элементов И ф и 9 соответственно. Выход элемента И 8 подключен к первому входу элемента ИЛИ11 и к Б-входу КБ-триггера 5, выход элемента И 9 соединен с вторымвходом элемента ИЛИ 11 и с первымвходом элемента ИЛИ 12 соответственно. Выход элемента ИЛИ 1 2 подключенк К-входу КБ-триггера 5, а выходэлемента ИЛИ 11 подключен к синхронизирующим входам регистра 4 экстре-мальных значений и регистра 26 времени, а также к входу элемента 14 задержки. Прямой и инверсный выходыКБ-триггера 5 подключены к вторымвходам элементов И 7 и 6 соответственно. Первый выход регистра 4 экстремальных значений является выходом29 кода экстремума устройства, а второй и третий выходы этого регистраявляются выходами 30, 31 вида экстремума устройства. Выход регистра 26 19673б 5 153времени является выходом 32 индикации момента времени измерения экстремального значения устройства. Выход элемента 14 задержки подключенк синхронизирующему выходу 33 устройства,Выход арифметико-логического блока 18 подключен к первому входу блока19 сравнения, к второму входу которого подключен выход регистра 21 уставки. Первый выход блока 19 сравненияподключен к первому входу элементаИ 23 и Л-входу триггера 20, второйвыход блока 19 сравнения подключенк первому входу элемента И 22, выход которого подключен к К-входутриггера 20Выход триггера 20 подключен к второму входу элемента И 23,выход которого подключен к четвертымвходам элементов И 6 и 7 и к второмувходу элемента И 10,Синхронизирующий выход АЦП 1 подключен к входу элемента 13 задержкии синхронизирующему выходу 34 устройства. Выход элемента 13 задержки подключен к входу элемента 24 задержки ик второму входу элемента И 22. Выходэлемента 24 задержки подключен к синхронизирующим входам запоминающегорегистра 17 и триггера 20, третьемувходу элемента И 1 О и к вторым входам элементов И 8 и 9. Вход элемента И 1 0 подключен к синхронизирующимвходам запоминающих регистров 2 и 25.К-вход триггера 20 подключен к шинелогического "ф " устройства.Вход начальной установки устройства подключен к второму входу эле-..мента ИЛИ 12, входам сброса запоминанщих регистров 2, 17, 25, регйстра 4экстремальных значений, регистра 26времени и к Б-входу триггера 20.Работа устройства заключается вследующем,АЦП 1 работает в режиме циклического непрерывного преобразованиявходного сигнала П : в цифровой параллельный код П;. После каждого циклапреобразования на информационном выходе аналого-цифрового преобразователя 1 появляется код текущего значения сигнала 1;, а на синхронизи- .рующем выходе - импульс конца измерения, который осуществляет временную привязку работы устройства. 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 Запоминающий регистр, 2 предназначен для хранения кода значения сигнала, проверяемого на экстремальность,Запоминающий регистр 25 предназначен для хранения кода момента времени измерений сигнала, проверяемогона экстремальность .Запоминающий регистр 17 предназначен для хранения кода предыдущего значения сигнала П.1-Арифметико-логический блок 3 по-средством вычитания производит сравнение значения сигнала 1, проверяемого на экстремальность, и вновь поступающего 11,.С информационного выхода арифметико-логического блока 3 снимается кодмодуля разности 11; - П 1, а с первогои второго логических выходов - знакразности. Если П, ) Уе, то на первомлогическом выходе присутствует уровень логического 0, а на втором -уровень логической "1"; если П; ( Пе,то на первом логическом выходе присутствует уровень логической 1, аН 11на втором - уровень логического 0если же П; = Пе, то на первом и втором логических выходах присутствуетуровень логического 0,Арифметико-логический блок 8 посредством вычитания производит сравнение предыдущего значения сигнала1, и вновь поступившего 1 С1-1его выхода снимается код модуля разности 11; - У;,1,Блок 15 сравнения сравнивает модуль разности 1 У; - У 1 с минимальнодопустимым приращением ДУ и, хранящимся в регистре 16 уставки, и если 1 П; - У 1д ц то на его выходе присутствует уровень логической, и наоборот.Блок 19 сравнения сранивает модуль разности 111; - Ус максимально допустимым за один цикл преобразования приращением Д У ц, хранящимся в регистре 21 уставки, и еслиП; - П;,1( ДП то на его первом выходе присутствует уровень логической 1", а на втором выходеуровень логического "О, и наоборот. Регистр 4 экстремальных значений предназначен для хранения кода выделенного экстремума У и его вида МАХ, М 1 И.Регистр 26 времени предназначен для хранения кода момента времени измерения экстремума Т е.(4) 55 ЦПе в При выделении максимума и выполнении условия (1) на участке"нормального" возрастания сигнала (фиг.2,учасУстройство имеет два вида работы: выделение максимума и выделеиеминимума, Вид работы определяетсясостоянием триггера 5, Если триггер5 находится в единичном состоянии,то происходит вьщеление минимума, аесли он в нулевом состоянии, то происходит выделение максимума.Синхронизация работы устройстваосуществляется элементами .13, 14, 24задержки.Элемент 13 задержки задерживаетимпульс конца измерения аналого-цифрового преобразователя 1 на время, 15достаточное для установления стабильных уровней на выходе арифметикологического блока 18 и блока 19 сравнения.Элемент 24 задержки задерживает 20выходной импульс элемента 13 задержки на время, достаточное для установления стабильных уровней на выходеарифметико-.логического блока 3 и блока 15 сравнения, а также для сбросатриггера 20, срабатывания элементовИ 23, 6 и 7,Блок 14 задержки задерживает импульс, прошедший через элементы И 8,9 и элемент ИЛИ 11 на время, достаточное для записи информации в регистр 4 экстремальных значений и регистр 26,В исходное состояние устройствоприводится сигналом с входа начальной установки. При этом ячейки запоминающих регистров 2, 17 и 25 регистра4 экстремальных значений, регистра 26времени и триггер 5 устанавливаютсяв нулевое состояние, а триггер 20 - 40в единичное. Так как триггер 5 установлен в нулевое состояние, то происходит вьщеление максимума.Между кодами значений сигналов 11ф 1 Пффщ 1 Пкакс возможны 4следующие соотношения: ток а) комбинация сигналов на входахэлементов И 6 и 7 следующая: логический "0" .с первого логического выхода арифметико-логического блока 3 напервом входе элемента И 6 и логиче-ский "0" с неинвертирующего выходасброшенного триггера 5 на втором входе элемента И 7 закрывает их. Поэтомуимпульс не поступает на входы триггера 5, регистра 4 экстремальных значений, регистра 26 времени и их состояние не изменяется Сигнал с второго выхода блока 19сравнения закрывает элемент И 22, исброс триггера 20. йе происходит.Комбинация сигналов на входе элемента И 10 разрешает прохождение импульса на синхронизирующий вход запоминающего регистра 2. Заднийфронт этого импульса производит запись кода текущего сигнала О. в запоминающие регистры 2 и 17 и подтверждает состояние триггера 20, Процесс повторяется на участке "нормального" возрастания сигнала, а значение, записанное в запоминающем регистре 2, изменяется в соответствиис входным сигналом,После окончания участка с нормальным возрастанием сигнала будетвыполнено условие (2), (3) и (4)(фиг.2, участки Ь,с или д соответственно).При выполнении условия (2)(сигнал начал "нормально" убьвать,фиг.2,участок Ь), комбинация сигналов навходе элемента И 6 открьвает его.Сигнал с его выхода поступает на второй информационный вход регистра 4экстремальных значений и на первыйвход элемента И 8. Импульс с выходаэлемента 24 задержки проходит черезоткрытый элемент И 8 на Б-вход триггера 5 и переключает его в единичноесостояние, переключая устройство навыделение минимума. Кроме того, этотимпульс, пройдя через элемент ИЛИ 11на синхронизирующий вход регистра 4экстремальных значений, переднимфронтом производит перезапись кодаэкстремума 11 е из регистра 2, а также вида экстремума (максимум или минимум) с выходов элементов И 6 и 7 врегистр 4 экстремальных значений.Сигнал с второго выхода блока 19 срав.нения закрывает элемент И 22, и сбростриггера 20 не происходит. Комбина30 45 9 153967ция сигналов на входе элемента И 1 О, разрешает прохождение импульса насинхронизирующий вход запоминающегорегистра 2, и по заднему фронту этого импульса производится запись кодов текущего значения сигнала 11. взапоминающие регистры 2 и 17.При выполнении условия (3) (сигнал начал медленно" изменятьсяфиг.2, участки с 1, с 2 или сЗ) выход"ной сигнал блока 15 сравнения закрывает элементы И 6, 7, 10, поэтому изменение состояния запоминающего регистра 2, регистра 4 экстремальныхзначений и триггера 5 не происходит,устройство находится в режиме ожидания превышения минимально допустимо го приращения. 11 ри этом запоминающийрегистр 17 записывает код текущего 20значения сигнале, а состояние триггера 20 не изменяется,При выполнении условия (1) послевыполнения условия (3) в запоминающий регистр 2 будет записан код25текущего значения сигнала 11, и уст 1ройство начнет следить за изменениями сигнала. Если же после выполнения условия (3) выполнится условие(2), то будет произведена перезапись выделенного максимума 11 из запоминающего регистра 2 и вида экстремума с выходов элементов И 6 и 7 в регистр 4 экстремальных значений, иустройство перейдет к выделению мини 55мумаПри выполнении условия (4) (сигналначал "быстро" изменяться - фиг,2.участки д 1 или й 2, что характернопри воздействии импульсной помехи) 40сигнал с первого выхода блока 19сравнения закрывает элемент И 23,выходной сигнал которого закрываетэлементы И 6, 7 и 10, поэтому изменение состояния запоминающего регистра 2, регистра 4 экстремальныхзначений и триггера 5 не происходит.Устройство находится в режиме ожидания окончания помехи. При этомимпульс с выхода элемента 13 задержки, пройдя через открытый элементИ 22, сбрасывает триггер 20 в нулевое состояние.Процесс повторяется на участке"быстрого" изменения сигнала, т.е.на участке фронта импульсной помехи.. Вблизи экстремума помехи (фиг2,участки й 1, йЗ), возможен случайоднократного нарушения неравенства 3 1 О( Б; - Б ,д П ,. При этом выход-,.ной сигнал установленного в нулевоесостояние триггера 20 закрывает элемент И 23 и запись в регистры 2, 4и триггер 5 не производится. Во время спада помехи условие (4) не нарушается и устройство находится .в режиме ожидания окончания помехи.После окончания воздействия помехи выполняется условие (1), (2) или(3). При этом задним фронтом первого импульса с выхода элемента 24задержки устанавливается триггер 20,При выполнении условия (1) устройство переходит в режим отслеживанияизменения входного сигнала. При выполнении условия (2) после окончанияследующего цикла преобразования производится перезапись кода выделенного экстремума из запоминающего регистра 2 в регистр 4 экстремальныхзначений и устройство переходит к выделению минимума. При выполненииусловия (3) устройство переключается из режима ожидания окончания по-.мехи в режим ожидания превьшенияминимально допустимого приращения.При выделении минимума устройство работает .по аналогичному алгоритму. Так, при выполнении условия (2) элемент И 10 открывается иразрешает запись кода текущего значения сигнала 11,. в запоминающий регистр 2, т.е. устройство находитсяв режиме слежения, При выполненииусловия (4) элементы И 6,7 и 10закрыты выходным сигналом элементаИ 23 и устройство находится в режиме ожидания окончания помехи. Привыполнении условия (1) открывается элемент И 7, производится перезапись кода минимума из регистра 2в регистр 4 и устройство переходитк выделению максимума,В процессе работы устройства осуществляется датирование каждогоэкстремума. Для этого в момент времени, когда в запоминающий регистр2 производится запись кода значения сигнала, проверяемого на экстремальность,в запоминающий регистр 25производится запись кода моментавремени измерения этого значения.Если значение сигнала, проверяемого на экстремальность, оказалосьдействительным экстремумом, то онопереписывается в регистр 4 экстремальных значений и выводится как экс-.153 тремум. При этом код момента времени измерения этого значения переписывается из запоминающего регистра 25 в регистр 26 времени и выводится как момент времени измерения экстремума, 9673 12 выход регистра экстремальных значений является выходом кода экстремума устройства, а второй и третий -выходами вида экстремума, второй входвторого элемента ИЛИ, входы сбросазапоминающего регистра и регистра экс.тремальных значений соединены с вхо1 О 15 20 25 Формула изобретения 1, Устройство для выделения экстремумов, содержащее аналогоцифровой преобразователь, запоминающий регистр, арифметико-логический блок, регистр экстремальных значений, триггер, пять элементов И, два элемента ИЛИ и два элемента задержки, причем аналоговый вход устройства подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, первый выход которого подключен к первому входу запоминающего регистра и к первому входу арифметико-логического блока, второй выход аналого-циФрового преобразователя подключен к входу первого элемента задержки, выход -запоминающего регистра подключен к второму входу арифметико-логического блока и к первому входу регистра экстремальных значений, первый логический выход арифметико-логического блока подключен к первому входу первого элемента И, а второй логический, выходк первому входу второго элемента И, выход цервого элемента И подключен к второму входу регистра экстремальных значений и к первому входу третьего элемента И, выход второго элемента И подключен к третьему входу регистра экстремальных значений и к первому входу четвертого элемента И, выход третьего элемента И подключен к Я-входу триггера и к первому входу первого элемента ИЛИ, выход четвертого элемента И подключен к первому входу второго элемента ИЛИ и к второму входу первого элемента ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ подключен к четвертому входу регистра экстремальных значений и через второй элемент задержки - к синхронизирующему выходу устройства, выход второго элемента ИЛИ подключен к К-входу триггера, прямой и инверсный выходы триггера подключены к вторым входам второго и первого элементов И соответственно, выход пятого элемента И подключен к второму входу запоминающего регистра, первый 30 35 40 45 50 55 дом начальной установки устройства,выход регистра уставки подключен кпервому входу блока сравнения, второй вход которого подключен к информационному выходу арифметико-логического блока, выход блока сравнения подключен к третьим входам первого и второго элементов И и к первомувходу пятого элемента И, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения помехоустойчивости, в неговведены второй запоминающий регистр,второй арифметико-логический блок,второй блок сравнения, второй триггер, второй регистр уставки, шестойи седьмой элементы И и третий элемент задержки, причем первый выходаналого-цифрового преобразователядополнительно подключен к первым входам второго запоминающего регистра и второго арифметико-логического блока, выход второго запоминающего регистра подключен к второму входу второго арифметико-логического блока, выход которого подключен к первому входу второго блока сравнения, выходвторого регистра уставки подключен к второму входу второго блока сравнения, первый выход второго блока сравнения подключен к 9 ервОМу .вхР- ду шестого элемента И и Л-входу второго триггера, второй выход второго блока сравнения подключен к первому входу седьмого элемента И, выход которого подключен к К-входу второго триггера, К-вход которого подключен к шине логического "нуля устройства, выход второго триггера подключен к второму входу шестого элемента И, выход которого подключен к четвертым входам первого и второго элементов И и к второму входу пятого элемента И, выход первого элемента задержки подключен к второму входу седьмого элемента Ии к входу третьего элемента задержки, выход третьего элемента задержки подключен к вторым входам третьего и четвертого элементов И и тактовому входу второго триггера, к третьему входу пятого элемента И и к второму входу второго14 73 10 оставитель Г. КозуляТехред М,Ходаннч Корректор М.Шароши ор М. Циткин аказ 215 Тираж НИИПИ Государственного комитета и113035, Москва, Жнсное Т СССР крытиям прид. 4/5 изобретениям Раушская на водственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,10 Про 13 15396 запоминающего регистра, вход начальной установки устройства дополнительно подключен к входу сброса второго запоминающего регистра и к 8-входу второго триггера. 2. Устройство по п, 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения датирования каждого экстремума, в него введены третий запоминающий регистр и регистр времени, причем первый вход третьего запоминающего регистра подключен к цифровому входу устройства, второй 1 вход подключен к выходу пятого элемента И, а вход сброса - к входу начальной установки устройства, выходтретьего запоминающего регистра подключен к первому входу регистра времени, второй вход которого подключенк выходу первого элемента ИЛИ, авход сброса - к входу начальной установки устройства, выход регистра времени подключен к выходу индикации момента времени измерения экстремального значения устройства, а второйвыход аналого-цифрового преобразователи подключен к выходу устройствадля синхронизации базы времени.