Устройство для обнаружения и измерения экстремумов сигнала Советский патент 1986 года по МПК G01R19/04 

«

Изобретение относится к вычисли- тельной технш е и может испол зовано при обработке информации, поступающей с датчиков технологических объектов, и является усовершенсвованием устройства по авт. св. № 785774.

Цель изобретения - повышение точности обнаружен 1я экстремумов и расширение функциональных возможностей за счет увеличения частотного диапазона входных сигналов и. возможности определения вида экстремумов.

Указанная цель ;др С Гигает я. за . счет анализа знака первой производной входного сигнала, исключения лоных срабатьшаний, расширения частотного диапазона и определения типа экстремума, используя информацию о знаке первой производной.

На чертелсе представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит нуль-органы. 1 и.2 и генератор 3 развертьшающего напряже.ния, блок 4 суммирования, триггер 5, одновибратор 6, ннвер . тор 7, элементы И 8-10, счетчик П импульсов делитель 12 частоты, генератор 13 тактовых импульсов, пер- вьтй и второй дополнительные триггеры 14 и 15, ждущий муль - Лвибратор 1 элемент 1-ШИ 17.

При этом первый вход нуль-органа 1 соединен с первым входом устроства, а выход - с вторыми входами элементов И 8 и триггера 5. Выход генератора 3 развертывающего напряжения соединен с вторыми входа -к нуль-органа I и нуль-органа 2, пер-- вьш вход которого через блок 4 суммирования соединен с вторым входом устройства, а второй вход блока 4 суммирования - с первым входом уст- ройства.

Выход нуль-органа 2 соединен с первым входом триггера 5, первый выход которого соединен с первым вхдом элемента И 10 непосредственно и одновременно через одновибратор 6 и инвертор 7 с вторым входом элемента И 10, Второй выход триггера 5 соединен с вторым входом элемента И 9, первый вход которого соединен с выходом одновибратора 6. Генератор 1 тактов)1х импульсов соединен с делителем 2 частоты и первым входом элмента И 8, выход делителя 2 частоты соединен с входом генератора 3

2

развертывающего напряжения и вторым входом счетчика 11. Выход элемента И 9 соединен с первым входом триггера 4 и одновременно через первый вход элемента ИЛИ 17 и триггер 5 с третьим входом элемента И 8, выход которого соединен с первым входом счетчика П. Выход элемента И 10 соединен с вторыми входами триггера 14 и элемента ИЛИ 17. Выходы триггера 14 соединены с входами ждущего мультивибратора 6, причем выходы триггера 14, ждущего мультивибратора 16 и счетчика 11 являются выходами уст- ройства.

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал X(t) поступает на вход нуль-органа i, одновременно с поступлением входного сигнала произ-;.. водится запуск генератора 13 и установка триггера. 5 и второго дополнительного триггера 15 в исходное сое-; тояние. Исходному состоянию второго дополнительного триггера 15 соответствует отсутствие сигнала на его выходе .

Через делитель 12 сигнал с первого выхода генератора 13 подается на вход генератора -3 развертьшающего напряжения и на второй вход счетчика II, приводя его в нулевое состояние. С выхода генератора 3 на входы , нуль-органов 1 и 2 подается линейно измеиягоще.еся развертывающее напряжение, С второго выхода генератора 13 импульсы поступают на второй вход первого элемента И 8, закрытого нулевым потенциалом с выхода второго дополнительного триггера 15.

При достижении развертьшающим напряжением уровня входного сигнала X(t) .срабатывает нуль-орган 1, сигналом с выхода которого опрокидьша- ется триггер 5 и запускается одно- вибратор 6. Элемент И 8 закрьшается по первому входу нулевым потенциалом с выхода нуль-органа. 1 .

I

При достижении линейно изменяющим- ся развертьюающим напряжением уровня сигнала X(t)+Xj, срабатьшает нуль- .орган 2, сигналом с выхода которого триггер 5 возвра.щается в исходное- состояние.

Если во временном 1штервале между срабатываниями нуль-органов 1 и 2 входной сигна.п утеличчтеается, на выходе элемента И 10 появляется им

пульс, равный по длительности интервалу времени мезкду срабатываниями одн9вибратора 6 и нуль-органа 2. Появление этого импульса обусловлено наличием сигналов на входах элемента И 10, соединенных с выходами тригера 5 и инвертора 7, так как дли- .тельность импульса на выходе одно- вибратора 6 связана с параметрами разве ртьгоающего и смещающего напряжения соотношением

Т

. S где Т - период развертьгоающего напряжения | S - амплитуда развертывающего

напряжения;

Х - величина смещающего напряжения.

Сигналом с выхода элемента И 10 первый дополнительный триггер 4 устанавливается в соответствующее состояние. Этот же сигнал через элемент ИЛИ 17 постзшает на вход второго дополнительного триггера 15, приводя его в такое состояние, при ко-. тором сигнал с выхода второго дополнительного триггера 15 открьшает элемент И 8, подготавливая его к пропус ку импульсов с выхода генератора 3 на вход счетчика II.

Если во временном интервале между сра батьшаниями нуль-органов и 2 входной сигнал уменьшается, на выходе элемента И 9 появляется импульс равный по длительности интервалу времени между срабатываниями нуль-орга- иа 2 и инвертора 6. Появление этого импульса обусловлено наличием сигналов на входах элемента И 9, соединен ньЕс с выходами триггера 5 и одновиб- ратора 6, Аналогично сигналом с выхода элемента И 9 первый дополнитель ньгй триггер 14 и через элемент ИЛИ 17 второй дополнительный триггер 15 устанавливаются в такое состояние, которое свидетельствует об уменьшении входного сигнала (выход первого дополнительного триггера 14) и открьшает элемент И 8 (выход второго дополнительного триггера 15). Таким образом, устройство подготавливается к обнаружению экстремумов и измерению их величины.

Во втором и последующих циклах измерения в момент запуска генератора 3- сигналом с выхода нуль-органа открьшается элемент И 8, так как на

его третьем входе присутствует разрешающий сигнал с выхода второго дополнительного триггера 15. Импульсы с выхода генератора 13 через откры- 5 тый элемент И 8 поступают на вход счетчика 11 до тех пор, пока величина входного сигнала не станет равной величине линейно изменяющегося раз- вертьюающего напряжения. При равен- 10 стве входного сигнала и этого напряжения .срабатьгоае т нуль-орган.1, закрывая сигналом со своего выхода элемент И 8. В счетчик II постзтает количество импульсов, пропорциональ- J5 ное вел ичине входного сигнала. После срабатывания делителя 12 частоты сигнал с его выхода поступает на второй вход счетчика 11, приводя его в состояние, соответствующее ну- 20 левому содержимому. Тем самым счетчик I подготавливается к записи нового значения входного сигнала.

Если в течение нескольких циклов

измерения входной сигнал увеличива5 ется или уменьшается, пёрвьй дополнительньй триггер 14 находится в одном и том же состоянии и на вьпсо- . де ждущего мультивибратор 16 сигнал отсутствует, что свидетельствует об 0 отсутствии экстремумов.

При одновременном срабатьшании нуль-органа 2 к одновибратора 6, что соответствует равенству нулю первой производной от входного сигнала, сигнал на выходе мультивибратора 16 также отсутствует, так как первьш дополнительный триггер 14 находится в состоянии, в котором он установлен в предыдущем цикле измерения.

Таким образом,, исключаются ложные срабатывания устройства в том случае, если входной сигнал определенный период остается постоянным, а затем снова увеличивается или з. меньшается.

При появлении экстремума изменяются знак первой производной от входного сигнала, что приводит к изменению очередности срабатывания нуль-орга0 на 2 и одновибратора 6. Это, в свою очередь, приводит к появлению импульса на выходе того из элементов И 9 и 10, на выходе которого при другом знаке производной от входного сигнала импульс отсутствовал. Сигнал с выхода элемента И 9 или элемента 10, поступая на вход первого дополнительного триггера 14 перебрасывает его .

5

0

При изменении состояния первого дополнительного триггера 14 срабатывает ждущий мультивибратор 16, сигнал на выходе которого свидетельст- вует о появлении экстремума.

По сигналу с выхода ждзпцего мультивибратора 16 производится перезапись содержимого счетчика 11, С выхода дополнительного триггера 14 снима- ются сигналы, сообщающие знак производной. Они могут быть использованы для определения типа экстремума.

Таким образом, обнаружение экстре- мумов .предложенным устройством производится с высокой точностью, диапазон его применения ограничивается лишь сигналами, имеющими за период развертьшающего напряжения более од- ного экстремума, исключены ложные срабатывания устройства, имеется возможность определения типа экстремума что обуславливает преимущества предложенного устройства по сравнению с известным.

Формула из обретения

Устройство для обнаружения и измерения экстремумов сигнала по авт. св. № 785774, отличающее- с я тем, что, с целью повышения точности обнаружения экстремумов и расширения функциональных возможностей за счет расширения частотного диапазона и определения типа экстремумов, в него дополнительно введены два триггера, ждущий мультивибратор и элемент ИЛИ, ..при этом выходы второго и третьего элементов И соединены с входами первого дополнительного триггера и элемента ИЛИ, выход ко торого через второй дополнительный триггер подключен к третьему входу .первого элемента И, выходы первого дополнительного триггера соединены с входами ждущего мультивибратора, выход которого является вторым выходом устройства, выход .делителя частоты соединен с втором входом счетчика импульсов.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при обработке информации, поступающей с датчиков технологических объектов. Цель-изобретения - повьше- ние -точности обнаружения экстремзгмов ifCtJ и расширение функциональных возможностей устройства, достигается путем расширения частотного диапазона входных сигналов и возможности определения вида экстремумов. Это достигается путем анализа знака первой производной входного сигнала, исключения ложных срабатьюаний, расшире- ния частотного диапазона и определения типа экстремума по знаку первой производной. Устройство содержит нуль-органы 1 и 2, генератор 3 раз- рертывающего напряжения, блок 4 суммирования, триггеры 5, 14 и 15, одно- вибратор 6, инвертор 7, логические элементы (ЛЭ) И 8-10, счетчик импурь- сов 11, делитель частоты 12, генера- тор тактовых импульсов 13, ждущий мультивибратор 16 и ЛЭ ИЛИ 17. 1 ил. Дополнительное к авт. св. 78577. w Од 4 03