Устройство для определения центра тяжести повторяющихся импульсов Советский патент 1983 года по МПК G04F10/04 

Иэ5вретение относится к измерительной технике и может быть приме lieHO в системах автоматики и контроля. Известно устройство для определения центра тяжести повторяющихся импульсов, содержащее интегратор, дискриминатор нуля, измеритель вре менных интервалов, генератор калиб рованных импульсрв, интегратор и дискриминатор CljНедостатками этого устройства являются низкие быстродействие и диапазон входных сигналов. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является, устройство, содержащее преобразова тель напряжения в частоту, пороговы элемент, элемент И, два счетчика, блок сравнения и. формирователь импульсов С2 J. HsfBecTHoe устройство спосо о определять центр тяжести симметричного во времени входного импульса, однако оно не- определяет центр тяже ти импульсов произвольной формы, Целью изобретения является расши рение функциональных возможностей за счет возможности определения цен ра тяжести, повторяющихся импульсов произвольной формы. Поставленная цель достигается те.м, что в устройство для определения, центра тлжести повторяющихся им пульсов, содержащее преобразователь напряжения в частоту и пороговый элемент, входы кр.торых объеДийены и подключены к входу устройст ва, выход преобразователя напряжения в частоту соединен с первым ,йходом первого элемента И, выход ко .тсрого подк/почен к счетным входам первого и второго счетчиков, выход порогового элемента соединен с вторым входом первого элемента И и вхо дом формирователя импульсов, выход второго счетчика подключен к первому входу первого блока сравнения, вйедены генератор импульсов, второй элемент И, блок согласования, два регистра, третий счетчик, второй бл сравнения, накапливающий сумматор, .элемент задержки и элемент ИЛИ, при чём выход-генератора импульсов соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого под.кЛючен к выходу порогового элемента, а выход - к счетному входу трет его счетчика и первому входу блока согласования, выход которого соединен с первым входом накапливаюцего сумматора, второй вход котороr s подключен к. установочному входу третьего счетчика, выходу элемента задержки, первому входу элемента ИЛ ,И установочному входу первого счетчкка, выход которого соединен с вхо дом первого регистра, выход которог подключен к второму входу первого блока сравнения, а сдвиговый вход к выходу формирователя импульсов, входу элемента задержки и сдвиговому входу второго регистра, вход которого соединен с выходом накапливающего сумматора, а выход - с первым входом второго блока сравне.ния, второй вход которого подключен к выходу третьего счетчика и третьему входу накапливающего сумматора, выход первого блока сравнения подключен к второму входу блока согласования и второму входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с установочньм входом второго счетчика, выход второго блока сравнения является выходом .устройства. Причем блок согласования содержит RS-триггер, элемент И и два последовательно соединенных одновибратора, причем первый вход элемента И является первым входом блока, второй его вход соединен с выходом RS-триггера, а выход подк.лючен к входу первого одновибратора, выход второго одновибратора является выходом блока и подключен к R-входу RS-триггера, S-вход которого является вторым входом блока. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 функциональная схема блока согласования. Устройство содержит вход 1, преобразователь 2 напряжения в частоту, пороговый элемент 3, элемент 4 И, счетчик 5, регистр 6, блок 7 сравнения, счетчик 8, элемент 9 ИЛИ, формирователь 10 импульсов, элемент 11 задержки, генератор 12 импульсов, элемент 13 И, счетчик 14, накапливающий сумматор 15, регистр 16, блок 17 сравнения, блок 18 согласования и выход 19 -устройства. Блок 18 .согласования содержит элемент 20 И, RS-триггер 21, одновибраторы 22 и23 Алгоритм работы устройства состоит в следующем. Определяют полную площадь S, анализируемого импульса. Находят величину , где п елое число ряда 2, 4,.8, 16..., еализуемое в устройстве путем сответствующего, сдвига соединительых Ц1ИН. При п 2 йа выходе блока 7 удет формироваться сигнал, отмеающий центр площади анализируемого мпульса. При определении центра яжести число п должно существенно ревышать величину 2, так как это исло будет определять точность устойства в целом, сохраняя ее в течеие .следующего импульса. Выделяют моменты времени ц, t,,, , цt , в которые текущая площадь .....оq ) достигает значений- ПМ , о.Щйз ----г п 1з-..., Находят сумму моментов времени nt tg + tj +... +t. ; Определяют среднее время ,, которое и соответствует временному положению центра тяжести анализиру емогс импульса. Работа устройства происходит следующим образом. Для Простоты примем, что все узл обладающие элементами памяти, находятся в обнуленном состоянии. Первый входной импульс поступает на вход преобразователя 2 и вход порогового элемента 3. При этом выходной сигнал порогового элемента откроет элемент 4 И и выходные импульсы преобразователя 2 начнут ПРОХОДИТЬ на сметчик 5. Число-импульсов, записанное в счетчике 5, будет соответствовать в течение дей ствия входного импульса текущей площади S(t) а по окончании действия входного импульса - полной Ило тач- °Я числа S будет перенесен с сдвигом в регистр б (в регистре 6 будет записано число- па Далее (.во время действия второго входного импульса) содержимое регистра б будет сравниваться с со держимым счетчика 8, который будет обнуляться каждый раз через элемент 9 ИЛИ при достижении числом 3 импульсов на счетчике 8 величины-E I- хранящейся в регистре 6. Момент ра венства этих чисел будет отмечать выработкой блоком 7 импульсов, соответствующих моментам времени t, t,, t,.,., t. Счетчик 8 будет дополнительно обнуляться по ок чании действия входного импульса импульсом формирователя 10, задержанным элементом задержки 11, Вели чины t j , отсчитываемые по шкал времени, создаваемой генератором 1 элементом 13 и счетчиком 14, перен сятся в сумматор 15. По окончаний второго входного импульса величины И. -t с соответствующим сдвигом пере ,носятся в региртр 16 (число, записанное в этом регистре, будет соот ветствовать числу ) . К приходу третьего входного импульса регистр 16будет хранить число). В интервале действия третьего входного импульса в счетчимо 14 происходит линейное увеличение числа (внутреннее время до совпадения его с числом 2Ii, хранимом в регистре 16, . при этом блок 17 выдаст сигнал, отмечакнций центр тяжести третьего импульса, на выход 19. В дальнейшем отмечается центр тяясесфи каждого импульса. Как было noKaaatk вьше, в выработке выходного сигнала уча;ствуют три последовательных входных импульса (центр тяжести третьего импульса отмечается, сигнале, полученным на основании результатов обработки двух предыдущих входных импульсов). Таким образом, устройство может обрабатывать импуль & с довольно быстро меняющейся формой, при этом должно выполняться лишь условие сохранения формы в пределах допустимой точности для трех последовательных импульсов. Перед каждым измерением нет веобходимости устанавливать элементы памяти устройства в нулевое положение - после прохождения трех достоверных импульсов вся ложная информация будет заменена на достоверную и выходной сигнал будет правильно отмечать центр тяжести. Счетчик 14 должен быть быстродействующим, а импульс переноса информации с блока 7 должен быть коротким, что обеспечит малую вероятность ложного отсчета текущего времени. Полное устранение ложного отсчета достигается применением блока 18 согласования, использующего как сигналы запроса с выхода блока 7, так и- сигналы изменения информации с выхода элемента 13 И. Длительность импульса одновибратора 22 должна быть не менее максимальной длительности переходного процесса в счетчике 14, а длительность выходного импульса рдновибратора 23 должна быть достаточной для приема информации в накапливающий сумматор 15. Задержка во времени, создаваемая одновибратором 22 обеспечивает считывание в установившемся режиме для счетчика 14, что полностью устраняет ложные отсчеты. Предлагаемое устройство обладает достаточно высоким быстродействием и точностью и может найти широкое применение в системах, использующих анализ и измерение параметров иютульсов, в частности в системах контроля.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ ПОВТОРЯЮЩИХСЯ ИМПУЛЬСОВ, содержащее преобразователь напряжения в частоту и пороговый элемент, входы которых объединены и подключены к входу устройства, выход преобразователя напряжения в частоту соединен с первым входом первого элемента И, выход которого подключен к счетным в ходам первого и второго счетчиков, выход порогового элемента соединен с вторым входом первого элемента И и входом формирователя импульсов, выход второго счетчика подключен к первому входу первого блока сравнения, о т л и ч а ю ц е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены генератор импульсов, второй элемент И, блок согласования, два регистра, третий счетчик, второй блок сравнения, накапливающий сумматор, элемент задержки и элемент ИЛИ, /причем выход генератора импульсов соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к В:ЫХОДУ порогового элемента, а выход к счетному входу третьего счетчика и первому входу блока согласования. выход которого соединен с первым входом накапливающего сумматора, второй вход которого подключен к устанoвoчнo 1y входу третьего , выходу элемента задержки, первому вхб ду элемента ИЛИ и установочному входу первого счетчика, выход которого соединен с входом первого регистра, выход которого подключен к второму входу первого блока сравнения, а сдви говый вход - к выходу формирователя импульсов, входу элемента задержки и сдвиговому входу второго регистра, вход которого соединен с выходом накапливающего сумматора, а выход с первым входом второго блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу третьего счетчика н (Л третьему входу накапливающего сумматора, выход первого блока сравнения С подключен квторому входу блока согласования и второму входу элемента ИЛИ, g выход которого соединен с установочным входом второго счетчика, выход второго блока сравнения является выходом устройства. 2. Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем, что блок согласования содержит Р5-триггер, элемент И и два последовательно соединенных рдновибратора, причём первый вход элемента И является первым входом блока, второй его вход соединен с выходом RS-триггера, а выход подключен к входу первого одновибратора, выход второго одновибратора является выходом блока и подключен к R-входу RS-триггера, S-вход которого является вторым входом блока.