Устройство для определения величины максимума аналогового сигнала Советский патент 1984 года по МПК G01R19/04 

Изобретение относится к измерите ной технике и может быть использова но для измерения максимального значения изменяющегося вр временрг сигнала и выдачи результатов измерения в численном (цифровом) виде, Известно устройство, coдepжaщeёi аналого-цифровой преобразователь| блок сравнения и вспомогательный регистр, осуществляющее сравнение поступающего на вход значения с хра нящимся в регистре кодом l . , Недостатком данного устройства является отсутствие возможности ада тации устройства к величине исследу емого сигнала, что приводит к увели чению относительной погрешности при малых сигналах. - Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для определения экстремума функции, содержащее генератор импул сов, счетчик, инверторы, аналогоцифровой преобразователь, состоящий из реверсивного счетчика, выход которого через цифроаналоговый преобразонатель соединен с входом компаоатора, а также.ключи и тригге)эы 2 . Недостатком известного устройст за является повышение относительной погрешности устройства при уменьшении величины исследуемого сигнала, обусловленное тем обстоятельством, что коэффициент.пропорциональности 1зынуждено выбирается заранее больши для исключения зашкаливания в случае больших величин входного напряжения. . Целью изобретения является повыйение точности путем обеспечения не изменной относительной погрешности устройства независимо от диапазона изменения величины измеряемого вход ного сигнала, а также расширение диапазона изменения величины исследуемого сигнала. Поставленная цель достигается 1:ем, что в устройство для определения величины максимума аналогового сигнала, содержащее генератор импульсов, счетчик, инверторы, аналого-цифровой преобразователь, состоя щий из первого реверсивного счетчи1:а, выход которого через цифроанало говый преобразователь соединен с 1.1ХОДОМ компаратора, введены автоматический переключатель коэффициента передачи, вспомогательный регистр, два делителя частоты а переменным и;оэффициентом деления, второй ре1 ерсивный счетчик и блок управлеПИЯ, причем первые выходы первого реверсивного счетчика соединены с г;рйемными входами вспомогательного регистра, информационные входы первого и второго делителей частоты с переменным коэффициентом деления соединены со вторыми выходами первого реверсивного счетчика и выходами вспомогательного регистра соответственно , выходы первого и второго делителей частоты с переменным коэффициентом деления соединены соответственно со счетными входами вычитания и суммирования второго реверсивного счетчика, выход которого подклю- чен .к входу вспомогательного регистра и к счетном: входу счетчика, выход которого соединен с первым входом блока управления, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а первый и второй выходы блока управления соединены соответственно со счетными входами первого и второго делителей частоты с переменным коэффициентом деления, кроме того, счетный вход второго делителя частоты с переменным коэффициентом деления соединен с тактовым входом первого реверсивного счетчика, третий выход которого соединен с первым входом автоматического переключателя коэффициента передачи, . второй вход которого подключен к входной клемме устройства, а выход соединен с вторым входом компаратора, выход которого соединен с входом суммирования первого реверсивного счетчика, а через инвертор с входом вычитания. дНа чертеже представлена схема устройства. Устройство содержит автоматический переключатель 1 коэффициента передачи, аналого-цифровой преобразователь 2, состоящий из первого реверсивного счетчика 3, цифроаналоговогЬ преобразователя 4, компаратора 5 и инвертора 6, генератор 7 импульсов, блок 8 управления, Вспомогательный регистр 9, делите-ли 10 и 11 частоты с переменным коэффициентом деления, второй реверсивный счетчик 12, счетчик 13 и входную клемму 14 устройства. Автоматический переключатель 1 коэффициента передачи соединен с входной клеммой 14 и через компаратор 5 и инвертор б - с входом вычитания реверсивного счетчика 3, вход суммирования которого подключен к выходу компаратора 5, его первый выходы соединены с входами цифроаналогового преобразователя 4 и входами вспомогательного регистра 9, а вторые выводы С входами первого делителя 10 частоты, входы второго делителя 11 частоты подключены к выходам вспомогательного регистра 9, причем вторые входи делителей 10 и 11 частоты соединены с соответствующими выходами блока 8 управления, а выходы подключены к соответствующим входам второго реверсивного счетчика 12, выход послед него соединен с входом регистра 9 и через счетчик 13 - с входом блока 8 управления, другой вхор которого подключен к выходу генератора 7 импульсов. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии коэффициент передачи переключателя 1 устанавливается минимальным (наименьший маештаб) , а регистр 9 и счетчики 12 и 13 устанавливаются в нулевое положение ( начальное состояние счетчика 3. и делителей 10 и 11 частоты безразлично) , Измеряемое напряжение положительной полярности И В). с клеммы 14 чере переключатель 1 коэффициента передачи подается на вход компаратора 5, входящего в состав аналого-цифрового преобразователя 2, На другой вход компаратора поступает аналоговое напряжение с выхода цифроаналогового преобразователя 4, преобразующего в напряжение число, записанное в рев ер сивном счетчике 3. Выходное напряже ние компаратора 5 поступает непосредственно на вход суммирования +1 счетчика 3, разрешая тем самым режим сложения счетчика 3, и на вход вычитания -1 - через инвертор б, разре шая работу счетчика 3 в реверсивном режиме /(режиме вычитания), разумеется, при наличии соответствующих так-Товых импульсов. Счетчик 3 работает непрерывно в режимах сложения или вычитания, и в нем получается преобразованная в цифровую форму величина напряжения У g);. Содержимое счетч;ика 3 подается параллельно на приемные входы вспомо гательного регистра 9. Генератор 7 вырабатывает импульсы, поступающие в блок 8 управления. Последний регулирует поток поступающих с генератора 7 импульсов так, что импульсы сначала поступают в ана логоцифровой преобразователь 2 (тактовый вход счетчика 3, устанавливая соответствие между напряжением Ug и кодом, записанным в счетчике 3, и одновременно на счетный вход делителя 11 частоты с переменным коэффициентом деления, затем такое .же количество импульсов поступает на счетный вход делителя 10 частоты. Информационнйе входы делителей 10 и 11 частоты соединены соответственно со старшими разрядами счетчика 3 и регистра 9 (младшие два разряда ирключены во избежание ошибок -при срав нении содержимых счетчика 3 и регист ра 9, так как счетчик 3 работает fe динамическом режиме, и вследствие погрешности компарации младшие два разряда могут быть неустойчивы}. Таким образом, количество импульсов с выходов делителей 10 и 11 частоты пропорциональны коду числу, записанному в счетчике 3 и в регистре 9 соответственно. Выходные импульсы делителя 11 частоты за первые такты поступают на счетный вход +1 реверсивного двоичного (или двоичнодесятичного) счетчика 12, предварительно оч ищенного, заставляя его ра ботать в. режиме сложения, затем за вторые такты (когда счетчик 3 остановлен из-за отсутствия тактовых импульсов) выходные импульсы делителя 10 частоты поступают на счетный вход -1 счетчика 12, заставляя его работать в режиме вычитания. Если содержимое регистра 9 меньше содержимого счетчика. 3, то в процессе вычитания на выходе-счетчика 12 появляется импульс обратного переноса, который, поступая на вход регистра 9, разрешающий параллельную запись, производит перезапись информации из счетчика 3 в регистр 9. Счетчик 12 сбрасывается ,(очищается) и цикл (сравнение) повторяется до тех пор, пока не выполнится условие; содержимое регистра 9 больше или равно содержимому счетчика 3. В этом случае импульс обратного переноса счерчика 12 отсутствует, и если до этого имело место несколько пере.записей из счетчика 3 в регистр 9, число к;оторых фиксирует счетчик 13, подсчитьшая количество импульсов обратного переноса с выхода счетчика 12, то это означает, что максимальное число, соответствующее максимальному значению напряжения и g) , находится в регистре 9 . Счетчик 13 предусмотрен для исключения Нахождения ложного максимума, когда момент пуска (начала работы) устройства приходится на ниспадающий . участок, измеряемого входного напряжения. При несоответствии входного сиг- . Нала с напряжением, выдаваемым 1.1,ифроаналоговым преобразователем 4, счетчик 3 работает безостановочно в режиме суммирования, периодически переполняясь. В этом случае импульс прямого переноса при переполнении счетчика 3 .автоматически переключает коэффициент передачи переключателя 1, одновременно сбрасывая в нулевое положение регистр 9 и счетчики 12 и 13 j и работа устройства нагчинается заново с новым коэффициен том передачи. Переключатель 1 также подсчитывает импульсы прямого переноса счетчика 3 и запоминает их количество (масштаб преобразования) для подсчета в дальнейшем истинного цифрового значения измеряемого пряжения.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ МАКСИМУМА АНАЛОГОВОГО СИГНАЛА, содержащее генератор импульсов, счетчик, инверторы, аналого-цифровой преобразователь; состоящий из первого реверсивного счетчика, выход которого через цифроаналоговый пре- . образователь соединен с входом компаратора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены автоматический переключатель коэффициента передачи, вспомогательный регистр, два делителя частоты с переменным коэффициентом деления, второй реверсивный счетч ик и блок управления, причем первые выходы первого реверсивного счетчика соединены с. приемными входами вспомогательного регистра, информационные входы первого и второго делителей частоты с переменным коэффициентом деления соединены с вторыми выходами первого реверсивного счетчика и выходами вспомогательного регистра соответственно, выходы первого и второго делителей частоты с переменным коэффициентом деления соединены соответственно со счетными входами вычитания и суммирования второго реверсивного счетчика, выход которого подключен к входу вспомогательного регистра и к счетному входу счетчика, выход которого соединен с S nepBiJM входом блока управления, второй вход которого соединен с выходом (Л генератора импульсов, а первый и второй выходы блока управления соединены соответственно со счетными входами первого и второго делителей часто.ты с переменньлм коэффициентом деления, кроме того, счетный вход второго делителя частоты с переменным коэффициентом деления соединен с тактовым входом первого реверсивного счет ел чика, третий выход которого соединен с первым входом автоматического переключателя коэффициента передачи,I второй вход которого подключен к входной клемме устройства, а выход х соединен с вторым входом компаратора, выход которого соединен с входом суммирования первого реверсивного счетчика, а через инвертор - с входом вычитания.