Устройство для порогового контроля периода Советский патент 1989 года по МПК G04F10/04 H03K5/19 

Изобретение относится к измерительной технике и автоматике и может быть использовано для порогового контроля смеси детерминированных и случайных величин, представленных в виде изменяющихся во времени периода или длительности входного периодического сигнала, а также в системах автоматического регулирования, в которых регулируемый параметр представлен в виде изменяющихся во времени периода или длительности сигнала.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости устройства за счет исключения возможности срабатывания при поступлении на входную шину импульсов помехи.

На фиг. 1 показана структурная электрическая схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство (фиг.1) содержит формирователь 1 импульсов, вход которого соединен с входной шиной. Выход эталонного генератора 2 соединен со - счетным входом счетчика 3 импульсов, выходы которого поразрядно соединены с входами первого и второго дешифраторов 4 и 5. С первого по k-й выходы дешифратора 4 соединены соответственно с первого -по k-й замыкающими контактами первого переключателя 6. С первого по М-й выходы дешифратора 5 соединены соответственно с первого по М-й замыкающими контактами переключателя 7. Переключающие контакты переключателей 6 и 7 соединены с S-входами соответственно первого и второго триггеров 8 и 9. Выходы первого и второго элементов И 10 и 11 соединены с R-входами соответственно третьего и четвертого триггеров 12 и 13j а выход триггера 12 - с информационным входом элемента 14 .задержки, тактовый вход которого соединен с первым выходом блока I5 управления и R-входами триггеров 8 и 9 Выход триггера 13 соединен с первым входом блока 16 анализа, выход которого соединен с выходной шиной, а , второй вход - с выходом элемента 14 задержки. Вькод формирователя 1 соединен с установочным входом счетчика 3 и входом блока 15, второй вы- :. ход которого со единен с первыми входами элементов И 10и11, вторые входы которых соединены с инверсными выходами соответственно триггеров 8

и 9, прямые выходы которых соединены с S-входами соответственно триггеров 12 и 13.

Блок 16 анализа содержит с первого по третий элементы И 17-19, выходы которых соединены соответственно с первого по третий входами элемента ИЛИ 20, выход которого соединен с

выходом блока 16. Первые входы элементов И 17 и I9 соединены с первым входом блока 16, первый вход элемента И 1 8 и второй вход элемента И 19 - с вторым входом блока. 16, а вторь е

входы элементов И 17 и 18 - с.выходом элемента ИЛИ 20.

Элемент 14 задержки выполнен в виде регистра сдвига, информационный и тактовый входы которого соединены

соответственно с информационным и

тактовым входамиэлемента 14, а выход N-ro разряда регистра сдвига - с выходом элемента задержки.

В зависимости от характера подаваемого на вход устройства сигнала (непрерьшное гармоническое колебание, период которого подлежит контролю, или, например, периодическая импульсная последовательность, у которой контролируется длительность импульсов) в качестве формирователя 1 может быть использован соответственно либо усилитель-ограничитель (для получения

прямоугольных импульсов, длительность которых пропорциональна контролируемому периоду), либо обыкновенный транзисторный ключ (для формирования четких фронтов у входного сигнала и согласования, при необходимости его параметров с элементной базой, используемой при реализации устройства) .

В качестве эталонного генератора 2

может быть использован генератор прямоугольных импульсов, частота которого стабилизирована с помощью кварцевого резонатора.

Счетчик 3 импульсов может быть выполнен, на микросхемах, например, К 155ИЕ2.

Дешифраторы 5 и 4 могут быть реализованы на элементах совпадения, с помощью которых задаются требуемые

пороговые уровни. При этом входы элементов совпадения подключаются к соответствующим выходам счетчика 3 импульсов, а выходы, соответствующие заданным пороговым уро вням, через

31

переключатели 6 и 7 - к S-входу сооветственно триггеров 8 и 9.

Триггеры В и 9 предназначены для формирования сигналов мгновенного превышения верхнего (триггер 8) и нижнего (триггер 9) значений пороговых уровней и управления элементами И 10 и 11, через, которые, в случае несрабатывания триггеров 8 и 9 по окончании измерения длительности очередного входного сигнала, подают команды установки в исходное состояние триггеров 12 и 13.

Триггеры 12 и 13 формируют сигналы превышения верхнего (триггер 12) и нижнего (триггер 13) значений пороговых уровней (фиг. 2н,м).

Элемент 14 задержки предназначен для задержки на время выходного сигнала триггера 12 верхнего значения порогового уровня и может быть выполнен в виде регистра сдвига с N выходами на микросхемах, например, К155ТМ2 или К155ИР.

Блок 15 управления состоит из дву одновибраторов, входы которых объединены и соединены с выходом формирователя 1. Выход первого одновибра

0

T(t), отражающая закон, по которому изменяется длительность (период) ; входных контролируемых сигналов. Штриховыми прямыми линиями на этой диаграмме показаны верхнее (Тпор.& ) и нижнее (Трр. ) значения заданного порогового уровня.

На фиг.2а приведена- импульсная последовательность, подаваемая на входную шину устройства для порогово- . го контроля периода, длительность импульсов которой относительно медленно изменяется и одновременно флук- 5 туиру.ет по случайному закону T(t). При этом под воздействием одиночных кратковременных импульсных помех могут происходить, например, однократные аномальные изменения длительнос - ти входных сигналов (выбросы или . провалы).

На фиг. 26 показана эта же последовательность после формирования фронтов формирователем 1.

На фиг. 2в условно изображены высокочастотные импульсы эталонного генератора 2, подсчитываемые счетчиком 3 в те промежутки времени, на которые он отпирается под воздейсТви0

5

Изобретение относится к измери- тельной технике и автоматике и может быть использовано для порогового контроля смеси детерминированных и случайных величин, представленных в виде изменяющихся во времени периода или длительности входного периодического сигнала, а также в системах автоматического регулирования, в колен в виде изменяющихся во времени периода или длительности сигнала. Устройство для порогового контроля периода содержит формирователь 1 импульсов, эталонный генератор 2, счетчик 3 импульсов, дешифраторы 4 и 5, переключатели 6 и 7, триггеры 8,9, 12,13, элементы И 10 и II, элемент 14 задержки, блок 15 управления, блок 16 анализа. В описании изобретения приведены также структурные электрические схемы блока 15 управления и блока Г6 анализа. Исключение ложных срабатываний устройства при наличии флуктуации длительности (периода) у входного контролируемого сигнала и при кратковременных изменениях этой длительности (периода) на величину, превышающую разницу -между верхним и нижним значениями пороговых уровней, позволяет повысить помехоустойчивость устройства. 2 з.п. ф-лы, 2 § (Л

тора является первым выходом, а выход ЗО ем сигналов формирователя 1.

второго одновибратора - вторым выходом блока 15 управления. При этом первый одновибратор запускается по переднему фронту (в нашем примере отрицательным перепадом из 1 в О ), а второй - по заднему фронту (в нашем примере положительным перепадом из О в Г ) импульсного сигнала, получаемого на выходе формирователя 1 .

Блок 16 анализа организован таким образом, что при наличии уровня Лог.о на обоих входах блока или уровня Лог. 1 только на- одном из входов на его выходе присутствует уровень Лог.О. Уровень Лог.Г появляется на выходе блока 16 анализа лишь тогда, когда уровни Лог. поступают одновременно на оба его входа. После появления уровня Лог.1 на выходе блока 16 анализа уровень

Лог.О на его выходе восстанавливается при одновременном поступлении уровня лог.О на оба его входа.

35

До тех. пор, ,пока длительно входных сигналов, подаваемых контроля на вход устройства, вышает нижнего (Т„ор ц ) и вер (Tf,op g ) значений порогового

сигнал превышения на выходе б I анализа, одновременно являюще

выходной шиной устройства, не ляется (фиг.2г).- При этом дли

40 ность входных сигналов может превышать однократно (Выброс зу нижнее и верхнее Значения заданного порога, чт и приводит к появлению на вых

45 шифраторов 4 и 5 сигналов мгн превышения нижнего (фиг. 2г) .него (фиг.2д) порогов, послед но воздействующих на триггеры (фиг.2д), 13 (фиг. 2м) и триг

50 (фиг. 2и), 12 (фиг. 2н), как шение блоком 16 анализа не во мается, поскольку при этом -уро Лог.1 (фиг.2м,о) из-за заде на два такта элементом 14 выхо

50 (фиг. 2и), 12 (фиг. 2н), как превышение блоком 16 анализа не воспринимается, поскольку при этом -уровень Лог.1 (фиг.2м,о) из-за задержки на два такта элементом 14 выходного

Устройство для порогового контро- 55 сигнала триггера 12 одновременно на

ля периода работает следующргм образом.

На верхней диаграмме фиг.2 условно изображена кривая зависимости

оба его входа не поступает.

В исходное состояние триггеры 9 и 8- затем возвращаются импульсом (фиг.2е),формируемым на первом выхо

До тех. пор, ,пока длительность входных сигналов, подаваемых для контроля на вход устройства, не превышает нижнего (Т„ор ц ) и верхнего (Tf,op g ) значений порогового уровня.

сигнал превышения на выходе блока I6 I анализа, одновременно являющемся

выходной шиной устройства, не появляется (фиг.2г).- При этом длитель- ,

ность входных сигналов может иногда превышать однократно (Выброс) сразу нижнее и верхнее Значения заданного порога, что. хотя и приводит к появлению на выходе дешифраторов 4 и 5 сигналов мгновенного превышения нижнего (фиг. 2г) и верх- него (фиг.2д) порогов, последовательно воздействующих на триггеры 9 (фиг.2д), 13 (фиг. 2м) и триггеры В

(фиг. 2и), 12 (фиг. 2н), как превышение блоком 16 анализа не воспринимается, поскольку при этом -уровень Лог.1 (фиг.2м,о) из-за задержки на два такта элементом 14 выходного

сигнала триггера 12 одновременно на

оба его входа не поступает.

В исходное состояние триггеры 9 и 8- затем возвращаются импульсом (фиг.2е),формируемым на первом выхо5I

де блока 15 управления перед началом каждого нового измерения длительности входного контролируемого сигнала, а триггеры 13, 12 - по командам, по- стзтающим с второго выхода блока 15 управления в конце каждого измерения (фиг.2ж) через открытые элементы 11 (фиг.2к) и 10 (фиг, 2л), и в том случае, если в течение всего измерения не происходило срабатывания соответственно триггеров 9 и 8.

В том случае., когда длительность входных сигналов постепенно увеличивается настолько, что, однажды превысив значение Т ор. в она уже не становится меньше значения , наступает такой момент времени, ког- да уровень Лог.1 с выхода триггера 13 превышений (фиг.2м) и выхода элемента 14-задержки (фиг.2с) начи- нает поступать на оба входа блока .16 анализа одновременно/При этом на выходе блока 16 анализа также появляется уровень Лог.1 (фиг.2т), соответствующий появлению информации на выходе устройства о начале превышения .

В дальнейшем под воздействием одиночных импульсных помех могут происходить такие же- однократные уменьшения провалы длительности входного периодического сигнала до величины, меньшей значения 1поо.н - Однако уровень Лог. Г на выходе блока 16 анализа,.а значит информация о превышении на выходной шине устройства, при этом не исчезает, так как на одном из его выходов все равно присутствует уровень Лог. (фиг.2м,о).

Далее, когда длительность входных сигналов начинает постепенно -уменьшаться и становится меньше сначала мчения Т„.,, а затем и значения . , наступает такой момент, когда на оба входа блока анализа посту-: -пают одновременно два. уровня Лог. Г (фиг.2м5д). На его выходе тут же появляется Лог.О (фиг.2т), информирующий об окончании превышения.

Если-йсе каждьй кратковременный выброс, или провал контролируемой величины, представленной в виде изменяющихся во времени периода или длительностей входных сигналов, содержит в себе не один, а подряд два (и более) аномальных по длительности сиг- нала то для полной селекции таки& одиночных импульсных помех достаточ569286

но задержанный сигнал с выхода эле- мента 4 задержки снимать не через два, а соответственно через три (и g более) -такта.

Для нормальной работы устройства, кроме того, необходимо, чтобы промежуток времени между выбросами и провалами правьппал величину JTj эле10 мента 14 задержки, пропорциональную количеству тактов, через которое снимается задержанный сигнал.

Таким образом, преимущество предлагаемого устройства для порогового

15 контроля периода по сравнению с известным заключается в более высокой его помехоустойчивости, когорая достигается за счет введения в устройство четвертого триггера, второго эле20 мента И, элемента задержки и блока анализа. При этом исключаются ложные срабатывания устройства не только при наличии флуктуации длительности (периода) у входного контролируемого

25 сигнала, но и при кратковременных изменениях (выбросах или провалах) этой длительности (периода) на величину, превьш1ающую разницу между верхним и нижним значениями пороговых

30 уровней.

Использование предлагаемого устройства в информационно-измерительных системах для порогового и допусково- го .контроля периодического сигнала

25 и в системах автоматического регулирования, позволит повысить достоверность контроля и помехоустойчивость

систем. I

40 Формула изобретения

1,.Устройство для порогового контроля периода, содержащее формирова- тель импульсов, вход которого соеди45 нен с входной шиной, а выход - с входом блока управления и установочным входом счетчика импульсов, счетный вход которого соединен с выходом эталонного генератора, а выход - пораз0 рядно с входами первого и- второго дешифраторов, причем с первого по k-й выходы первого дешифратора соединены соответственно с первого по k-й замыкающими контактами первого перекяю5 чателя, переключающий контакт которого соединен с S-входом первого триггера, а с первого по М-й выход ы второго деш1-1фратора соединены соответственно с первого по М-й замыкающими контактами второго переключате- второго элемента И, первый вход кото- ля, переключающий контакт которого рого соединен с вторым выходом блока соединен с S-входом второго тригге- управления, а вторые входы первого и

ра, причем прямой выход первого триг- второго элементов И соединены с ннгера соединен с S-входом третьего триггера, R-вход - с R-входом второго триггера превышений и с первым выходом блока управления, второй выход которого соединен с первым входом г первого элемента И, выход которого соединен с R-входом третьего триггеверсными выходами соответственно первого и второго триггеров,

ра, а также выходную шину, о т л и-выход которого соединен с выходом чающе-еся тем, что, с целью блока анализа, причем первый вход повышения помехоустойчивости устрой- 15первсд о элемента И соединен с первым ства за счет исключения возможностивходом третьего элемента И и с первым срабатывания при поступлении на вход-входом блока анализа, второй вход ко- ную шину импульсов помехи, в него торого соединен с вторым входом . г введены второй элемент И, четвертыйтретьего элемента И и с первым входом триггер, элемент задержки и блок ана- 20второго элемента И, второй вход кото- лиза, выход которого соединен с выход-рог-о соединен с вторым входом перво- ной шиной,а первый и второй входы ко- ,торого - соответственно с выходом четвертого триггера превьппений и с выходом элемента задержки, тактовый 25держки выполнен в виде регистра сдви- вход которого соединен с первым выхо-га, информационный и тактовый входы дом блока управления, а информацион-которого соединены соответственно с ный вход - с выходом третьего триг-информационным и тактовым входами эле- гера. Причем S-вход четвертого триг-мента задержки,а выход N-ro разряда гера соединен с прямым выходом вто- 30регистра сдвига соединен с выходом рого триггера, а R-вход - с выгродомэлемента задержки.

го элемента И и выходом элемента ИЛИ, 3. Устройство по п,1, отличающееся тем, что элемент заГ ВыУрос

версными выходами соответственно первого и второго триггеров,

выход которого соединен с выходом блока анализа, причем первый вход первсд о элемента И соединен с первым входом третьего элемента И и с первым входом блока анализа, второй вход ко- торого соединен с вторым входом . г третьего элемента И и с первым входом второго элемента И, второй вход кото- рог-о соединен с вторым входом перво- держки выполнен в виде регистра сдви- га, информационный и тактовый входы которого соединены соответственно с информационным и тактовым входами эле- мента задержки,а выход N-ro разряда регистра сдвига соединен с выходом элемента задержки.

го элемента И и выходом элемента ИЛИ, 3. Устройство по п,1, отличающееся тем, что элемент заПра ал