Цифровой анализатор аварийного сигнала Советский патент 1983 года по МПК H03K5/22 

2. Анализатор по п.1, отличающийся тем, что блок формирования кодов содержит четыре постоянных запоминающих устройства и два мультиплексора причем выходы первого и второго постоянных запоминающих устройств подключены к информационным входам первого мультиплексора, выходы третьего tf четвертого постоянных запоминающих устройств подключены к информационным входам второго мультиплексора, при этом выходы первого и второго мультиплексоров являются соответственно первой и второй группами выходов блока формирования кодов,

а управляющие входы мультиплексоров соединены между собой и являются управляющим входом блока формирования кодов.

3. Анализатор по п.1, о т л ич а ю щ и и с я тем, что блок формирования кодов выполнен в виде двух запоминающих устройств, причем выхода первого и второго запоминающих устройств являются соответственно первой и второй группой выходов блока формирования кодов, а адресные входы обоих запоминающих устройств соединены между собой и являются управляющим входом (блока формирования кодов.

1. ЦИФРОВОЙ АНАЛИЗАТОР АВАРИЙНОГО СИГНАЛА, содержащий последова телЬно соединенные генератор тактовых импульсов, делитель частоты и фору1ирователь. иг 4пуль.сов выборки, выход которого соединен со входом установки в нуяь.двоичного счетчика, выход которого срединёИ с первыми вхбдами цифровых компараторов нижнего и верх-него порогов, вторые входы цифрово- го компаратора.нижнего.порога соединены с первой группой выходов блока формирования кодов, вторая Группа выходов которого соединена со вторыми входами цифрового компаратора верхнего порога, а выход генератора тактовых импульсов подключен к счетному входу счетчика, о т л ич а ющи и с я тем, что, с целью повьдшения надёжности выделения ава-рийного сигнала при наличии помех, в него дополнительно введены элемент И, сдвиговый.регистр и мажоритарный элемент из п . причем m информационный вход сдвигового регистра связан с выходом элемента.И, первый вход которого соедин.ен с выходом цифрового компаратора нижнего порога, а второй вход элемента И соединен с выходом цифрового 0 С компаратора верхнего порога/ вход синхронизации сдвигового регистра соединен с выходом формирователя импульсов выборки, а выходы сдвигового ре:гистра связаны со входами, ма О жоритарного элемента т из п/ выход которого соединен с управляющим входом блока формирования кодов 00 ю rsS ND

. Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в телеметрических системах авариного оповещения, в частности в системах оповещения о селевой опасност

Известно устройство для выделени Сигналов, содержащее формирователь сигнала, квантователь во времени, блок суммирования ( двоичный счетчик и регистр допустимых ложных тревог хранящий код нижнего порога срабатывaния блок сравнения кодов (цифровой компаратор |, блок управления, состоящий из генератора строк, делителя строк, счетчика участков и двоичных логических схем.

Недостатками этого устройства являются низкая помехоустойчивость из-за отсутствия верхнего порога сравнения, отсутствие накопления решений и анализа накоплений.

Наиболее близким технич,еским решением к изобретению является программируемый цифровой полосовой ф11льтр аналогового сигнала, содержащий входной блок, преобразующий входной аналоговый сигнал в двоичный цифровой сигнал, следующий с частотой входного сигнала, двоичный счетчик, подсчитывающий число периодов входного сигнала, поступающий за время выборки, два цифровых компаратора (верхней и нижней границы полосы ), каждый из которых соединен со счетчиком и соответствующим регистром верхней и нижней границы полосы. Коды границ полосы Эаносятся в регистры извне от программирующего устройства 2..

Однако у известного устройства низкая помехоустойчивость из-за отсутствия накопления решений за несkoJibKO периодов выборки и отсутствия анализа накопленных результатов.

Цель изобретения - повышение надежности выделения аварийного сигнала при наличии помех.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой анализатор аварийного сигнала, содержащий последовательно соединенные генератор тактовых 0 импульсов делитель частоты и формирователь импульсов выборки, выход которого соединен со входом установки в нуль двоичного счётчика, выход которого соединен с первыми входами

5 цифровых компараторов нижнего и верхнего порогов, вторые входы цифрового компаратора нижнего порога соединены с первой группой выходов блока формирования кодов, вторая группа выходов которого соединена со вторыми входами Цифрового компаратора верхнего порога, а выход генератора тактовых импульсов подключен к счетному входу счетчика, дополнительно вве дены элемент И, сдвиговый регистр

5 и мажоритарный элемент т из п,

причем информационный вход сдвигового регистра связан с выходом элемента И/ первый вход которого соединен с виходом цифрового компаратора нижнего порога, а второй вход элемента И соединен с выходом цифрового компаратора верхнего порога, вход синхронизации сдвигового регистра соединен с выходом формирователя импульсов

5 выборки, а выходы сдвигового регистра связаны со входами мажоритарного элемента т из п выход которого соединен с управляющим входом блока формирования кодов.

Q При этом блок формирования кодов выполнен в виде четырех постоянных запоминаю1дах устройств и ДВУХ муль- , типлексоров, причем выходы первого

.и второго постоянных запоминающих устройств подключены к информационным входам первого мультиплексора, :а выходы третьего и четвертого постоянных запоминающих устройств подключены к информационным входам второго мультиплексора, выходы первого и второго мультиплексоров являются соответственно первой и второй группами выходов блока формирования кодов, а управляющие входы мультиплексоров; соединены между собой и являются управляющим входом блока формирования кодов.

Креме того, блок формирования кодов выполнен в биде двух запоминающих устройств, причем выходы первого и второго запоминающих устройств являются соответственно первой и второй группой выходов блока формирования кодов, а адресные входы обоих запоминающих устройств соединены между собой и являются управляющим входом блока формирования кодов.

Введение дополнительного сдвигового регистра и мажоритарного элемента гп из. ti позволяет, во-пер вых,. в режиме ожидания формировать коды верхней и нижней границ узкого диапазона допусков, что уменьшает вероятность срабатывания устройства при отсутствии, аварийного сигнала и наличии помех, во-вторых, накапливать решения, и выдавать на выход сигнал тревоги .только в том случае, если в т из п анализируемых тактов присутствует аварийный сигнал, исключая тем самым .срабатывание устройс ва от одиночных и многократных до (щ-1 из f ) помех, попадающих в границы допусков узкой зоны, в-третьих, в режиме аварийного сигнала формировать, коды верхней и нижней границ широкой зоны допусков, что увеличивает вероятность непрерывной выдачи на выход устройства сигнала тревоги при наличии помех, в-четвертых, обеспечивает непрерывную выдачу на выход устройства сигнала тревоги при однократных и многократных (до п - m )пропаданиях аварийного сигнала на входе за п анализируемых тактов.

На фиг.1 представлена структурная схема настоящего устройства, на фиг.2 и 3 - возможные варианты блока формирования кодов,- на фиг. 4 и 5импульсные диаграммы работы.

Устройство содержит двоичный. счетчик 1 (фиг;1К входную шину 2 устройства, генератор 3 тактовых импульсов и последовательно соединенные с ним делитель 4 частоты и формирователь 5 импульсов выборки, например одновибратор, сдвиговый регистр б, мажоритарный элемент 7 % из п , ВЫХОД.НУЮ шину 8 устройства, управляющий вход 9 блока10 формирования кодов, первая группа выходов. 11 которого соединена со в.хода- . ми В цифрового компаратора 12 нижнего порога, а вторая группа выводов . : 13 соединена со входами В цифревого компаратора 14 верхнего.порога, выход А больше В компаратора 12 и выход А меньше В компаратора 14 соединены со входами элемента .01 15.

Блов формирования кодов 10 (фиг.2} состоит из четырех, постоянных запо0минающих устройств на переключателях 16-19 и Двух мультиплексоров 20 и 21, имеющих по 2М входов и М выходов.

Блок 10(фиг.З) выполнен в виде двух полупроводниковых постоянных

5 запоминающих устройств 22 и 23.

На фиг.4 и 5 приведены эпюры сигналов , поясняющие работу -устройства в режиме ожидания и в режиме приема аварийного сигнала. На фиг.4а и 5а

0 показан импульсный сигнал с частотой f на выходе генератора такте- . вых импульсов 3. На фиг.4б и 56 изображены импульсы выборки с периодом Tg на выходе формирователя 5

5 импульсов выборки. На фиг.4в и 5в показаны сигналы, поступающие на ши- ну 2 устройства. На фиг. 4г и 5г показано изменение выходного кода двоичного счетчика 1 и верхней

0 и нижней границ узкого диапазона, допусков Ne,v - поступающие на входы В соответственно цифрового компаратора верхнего порога 14 и нижнего порога 12. На фиг.4д и.5д приве5дены импульсы на выходе элемента И 15. На фиг.4е и 5е показано.число единиц NP, записанное в сдвиговом регистре 6. На фиг.4ж и 5ж приведен сигнал на выходе мажоритарного элемента т из п 7 и выходной шине 8

0 устройства.

Устройство работает следующим образом.

Генератор тактовых импульсов 3 . вырабатывает импульсы (фиг.4а).посту5пающие на вход сиНхронизации двоичного счетчика.1 и через делитель 4 частоты на формирователь 5 импульсов выборки, на выходе которого вырабатываются импульсы с периодом Т , обнуляющие двоичный счетчик (фиг.4б).

0

Устройство работает в двух режимах: режиме ожидания и режиме приема аварийного сигнала в виде последовательности прямоугольных импульсов с заданной частотой и длительностью.

5

В режиме ожидания (фиг.4) на шину 2 устройства поступают импульсы помех (фиг.4в). Эти импульсы разрешают работу счетчика 1 на время действия импульса помехи. В промежутках меж0ду импульсами помехи счетчик хранит насчитанное число тактовых импульсов. К концу интервала выборки в счетчике накапливается число

5 --V и т .

где t - суммарная длительность

импульсов, поступивших на шину 2 устройства СФиг,4г

Если NCT и 6Т « ° |на выходе элемента И 15 к моменту окончания интервала выборки 7 прису ствует логический нуль (фиг.4д), который и заносится импульсом выборки в сдвиговый регистр 6. В течение следующего интервала выборки nitouecc повторяется, в регистр б записываются одни нули на выходе мажоритарного элемента 7 т из п присутствует логический нуль, который выдается на выходную шину 8 устройства, сигнализируя о том, что аварийный сигнал на шине 2 устройства отсутствует.

Кроме того, этот логический нуль поступает на управляющий вход 9 блока 10 формирования кодов и на его первой и второй группе выходов 11 и 13сохраняются соответственно коды N и N нижней и ве-рхней границ . узкогодиапазона допусков,

В режиме приема аварийного сигнала (фиг.5) последовательность прямоугольных импульсов с заданной частотой и длительностью поступает на ujkHy 2 устройства (фиг.5в) Частота ,импульсов аварийного сигнала выбрана равной частоте импульсов выборкИл Длительность импульса аварийного .сигнала пропорциональна числу N. , накапливающемуся в двоичном счетчике 1 к концу интервала выборки, причем длительность импульса аварийного сигнала (фиг.5в) выбрана таким образом, чтобы удовлетворялось условие «у ст ву (Фиг.Зг), т.е. чтоб длительность импульса попадала внутрь узкой зоны допуска на длительность , определенную нижней и верхней границами вз выходе элемента И 15 к моменту окончания интервала выборки Tg присутству-; ет логическая единица, которая заносится импульсом выборки в сдвиговый регистр 6. В течение следующего интервала выборки процесс Ловторяется, число единиц Np. записанных в .сдвиговый регистр, увеличивается. ПРИ выполнении условия N р ni на выходе мажоритарного элегдента т из п появляется логическая единица. Для примера, на фиг.Зе и 5ж показана работа четьфехразрядного -. сдвигового регистра и мажоритарного элемента 3 и 4. После заполнения единицами трех из четырех разрядов сдвигового регистра 6 срабатывает мажоритарный элемент 7 и на его выходе появляется логическая единица поступающая на выходную шину 8 устройства, сигнализируя о том, что на шине 2 устройства присутствует арарийный сигнал. 1фюме того, эта логическая единица поступает на управляющий вход 9 блока 10 .формирования

кодов и на его первой и второй группе выходов 11 и 13 появляются соответственно коды N.JI нижней и верхней границ ширсжого диапазона допус- ков (фиг.Зг). Эти коды выбраны так, чтобы выполнялось условие N g ) N Ny,j , Расширение зоны допуска на длительность импульса аварийной сигнализации увеличивает вероятность непрерывной выдачи на выход устройства сигнала тревоги при наличии помех.

Уе;Т хэйство не требует синхронизации импульсов аварийного сигнала с импульсами выборки, т.е. может работать асинхронно с входным сигналом (фиг.56 и 5в).

Кроме,того, устройство допускает отклонения периода аварийного сигнала 1; от заданного значения в следующих пределах

„.,,т V2 Ne,. .

При этом в конце каждого периода выборки в сдвиговый регистр б запиCывaetcя единица, что не изменяет ВЫХОДНОЙ сигнал устройства.

БЛОК 10 формирования кодов (фиг.2) работает следующим образом.

При наличии логического нуля на управляющем входе 9 блока 10 этот сигнал поступает на управляющие входы мультиплексоров 20 и 21. М-разрядные Коды нижней и верхней границ узкого диапазона, хра.нящиеся в постоянных запоминающих устройствах на переключателях 16 и 18, поступают соответственно через мультиплексоры 20. и 21 на первую 11 и вторую 13 группы выходов бло.ка формирования кодов 10. При наличии логической единицы На управляющем входе 9 блока 10 на первую 11 и вторую 13 группы выходов через мультиплексоры 20 и 21 поступают М-разрядные коды нижней и верхней границ широкого диaпaJoнa, хранящиеся в постоянных запоминаю- щих устройствах на переключателях 17 и 19.

Блок 10 формирования кодов (фиг.З) работает CJгeдyющйм образом. . При наличии логического нуля на управляющем входе 9 и блока 10 этот сигнал поступает на сщресные входы, например, только на младшие.разряды адресных входов полупроводниковых постоянных запоминающих устройств 22 и 23. Выбранные по этим адресам код;ы нижней, и верхней границ узкого диапазона с выходов постоянных запоминающих, устройств 22 и 23 поступают соответственно на первую 11 и вто. рую 13 .группы выходов блока 10 формирования кодов. При наличии логической единицы На управляющем входе 9 блока 10 этот сигнал поступает на адресные входы, например только младшие разряды постоянных запЬмиНакндих устройств 22 и 23. Выбранные по этим

адресам коды нижней и верхней границ широкого диапазона с выходов постоянных запоминающих устройств 22 и 23 поступают соответственно на первую 11 и вторую 13 группы выходов блока 10 формирования кодов.

По сравнению с прототипом, пред-. лагаемое устройство при наличии помех уменьшает вероятность ложных тревог в режиме ожидания и исключает однократные и многократные (до m-n за п периодов пропадания

сигнала тревоги на выходе устройства при наличии аварийного сигнала на входе за счет накопления решений за п периодов выборки и мажоритарного

нз п анализа решений с одноm

временным изменением границ зоны допуска на параметры аварийного сигнала. Внедрение предлагаемого устройства дает большой социальный эффект повышает вероятность спасения жизни людей, находящихся в селеопасной зоне .

10

11 ff 1 flliiiiitiiinininiiiintniiiiMiiiMiittniinniniiiiiiiniMtitiiL