Цифровой указатель экстремумов Советский патент 1990 года по МПК G01R19/04 

дах. При появлении логической единицы с образуют вторые выходы пар выходов

на первом, третьем входах генератор 18 генерирует частоты импульсов

V f

-Y -- FO соответственно, дешифратор 19, вырабатывающий на одном из своих трех выходов сигнал логической

единицы, если N N

8б Si врм выходе, если N, N N4

на пер- SP- на

S2 S,| - по30

на втором выходе, если - -третьем выходе, где S,, роговые значения крутизны.

Первые входы элементов 1, 2 соединены с входом устройства, выход элемента 1 соединен с первым входом бло- ка 12, одним из входов элемента ИЛИ 11 и S-входом триггера 10, выход элемента 2 соединен с вторым входом блока 12, другим входом элемента ИЛИ 11 R-входом триггера 10, выход которого соединен с выходом устройства и входами управления блоков 13, 14. Первая пара выходов блока 12 соединена с входами блока 13, вторая пара - с входами блока 14, третья пара - с входами счетчика 5. Два выхода блока 13 соединены с входами счетчика 3, два выхода блока 14 соединены с входами счетчика 4, выходы счетчиков 3-5 соединены с входами формирователей 6-8 соответственно, выход переноса счетчика 4 соединен с входом коррекции блока 13, выход переноса счетчика 5 соединен с входом коррекции блока 14. Выходы формирователей 6-8 со- единеня с соответствующими входами сумматора 9, выход которого соединен с вторыми входами элементов J,2. Выход элемента ИЛИ 11 соединен с входов разрешения записи регистра 15 и через элемент 16 с обнуляющим входом счетчика Л7, счетный вход которого соединен с выходом генератора 18. Выходы счетчика J7 соединены с входами регистра 15, выходы которого ч е- 50 рез дешифратор 19 соединены с соответствующими упрабляющими входами блока 12 и генератора 38.

Блок J 2 (фиг.2) содержит элемент И 20, причем первый вход блока 12 соединен с вторыми входами элементов И 20-22, выходы которых образуют первые выходы пар выходов блоблока 12 соответственно. Каждый из трех управляющих входов блока J 2 с единен с первыми входами элементов И 20, 23, 21, 24 и 22, 25 соответ10 ственно.

Блок 13 (14) коррекции (фиг.З) содержит элементы И 26, 27, инвертор 28, элементы ИЛИ 29, 30, приче первый вход блока 13 (14) соединен

15 одним из входов элемента ИЛИ 29, в ход которого соединен с первым выходом блока 13 (14), второй вход б ка 13 (14) соединен с одним из вхо дов элемента ИЛИ 30, выход которог соединен с вторым выходом блока 13 (14), вход коррекции блока 13 (14) соединен с первыми входами элемент И 26, 27, выходы которых соединены вторыми входами элементов ИЛИ 29, соответственно, управляющий вход б ка 13 (14) соединен с вторыми вход элемерта И 26 непосредственно и с вторым входом элемента И 27 через вертор 28.

Устройство работает следующим о разом.

Импульс с входа обнуления (на фиг.1 не показан) устанавливает с чик 3,4,5,17, регистр 15 и триггер

35 в состояние О

40

45

55

, при этом напряжен на выходах формирователей 6-8 равн нулю, на первом выходе дешифратора 19 - сигнал 1.в

При поступлении 1 на первый у равляющий вход блока 12 коммутаци сигнала 1 с его входов поступают на один из входов элементов И 20-2 и 23-25 соответственно и благодаря разрешающему сигналу 1 на другом входе проходят на первую пару выхо дов блока 12. Поэтому блок 12 комм тирует выходы пороговых элементов и 2 к входам блока 13 коррекции. Г нератор 18 генерирует импульсы, по ступающие на счетный вход счетчика

р 17 с частотой --,

При появлении сигнала на входе ройства, уровень которого больше м нимально возможного на величину aU срабатывает пороговый элемент 1 и сигнал 1 с его выхода устанавливает в J триггер JO, подготавлива

0

50

блока 12 соответственно. Каждый из трех управляющих входов блока J 2 соединен с первыми входами элементов И 20, 23, 21, 24 и 22, 25 соответ0 ственно.

Блок 13 (14) коррекции (фиг.З) содержит элементы И 26, 27, инвертор 28, элементы ИЛИ 29, 30, причем первый вход блока 13 (14) соединен с

5 одним из входов элемента ИЛИ 29, выход которого соединен с первым выходом блока 13 (14), второй вход блока 13 (14) соединен с одним из входов элемента ИЛИ 30, выход которого соединен с вторым выходом блока 13 (14), вход коррекции блока 13 (14) соединен с первыми входами элементов И 26, 27, выходы которых соединены с вторыми входами элементов ИЛИ 29, 30 соответственно, управляющий вход блока 13 (14) соединен с вторыми входом элемерта И 26 непосредственно и с вторым входом элемента И 27 через инвертор 28.

Устройство работает следующим образом.

Импульс с входа обнуления (на фиг.1 не показан) устанавливает счетчик 3,4,5,17, регистр 15 и триггер 10

35 в состояние О

40

45

, при этом напряжения на выходах формирователей 6-8 равны нулю, на первом выходе дешифратора 19 - сигнал 1.в

При поступлении 1 на первый управляющий вход блока 12 коммутации сигнала 1 с его входов поступают на один из входов элементов И 20-22 и 23-25 соответственно и благодаря разрешающему сигналу 1 на другом входе проходят на первую пару выходов блока 12. Поэтому блок 12 коммутирует выходы пороговых элементов I и 2 к входам блока 13 коррекции. Генератор 18 генерирует импульсы, поступающие на счетный вход счетчика

р 17 с частотой --,

При появлении сигнала на входе устройства, уровень которого больше минимально возможного на величину aU, срабатывает пороговый элемент 1 и сигнал 1 с его выхода устанавливает в J триггер JO, подготавливая

фиксацию максимума, а также, поступая через элемент ИЛИ 11 на вход разрешения записи регистра 15, разрешает запись в него выходного кода счетчика 1 7. Б зависимости QT величины накопленного счетчиком 17 кода:

FO

Fo 4U

w , - v-

7Т 4 -5- , где dt n - n S n2 S интервал времени,прошедший с момента первого обнуления счетчика 37 до следующего обнуления дешифратор 19 вырабатывает на одном из выходов сигнал 1 при этом блок 12 пропускает 1Ь с выхода порогового элемента 1 на первый выход одной из трех пар выходов. Импульс, проходя к одному из суммирующих входов счетчиков 3-5, фиксируется на выходе в виде единицы младшего разряда, при этом с выхода одного из формирователей

6-8 подается дискрет уравновешиваю- .. щего напряжения на сумматор 9 с соответствующим весовым коэффициентом.

Величина дискрета соответствует одной из величин: n2 4U, n-dU, ли. Дискрет уравновешивающего напряжения подается на первые входы пороговых элементов 1,2 и возвращает элемент 1

в исходное состояние.

Одновременно с этим 1 появля- ется на одном из управляющих входов генератора 18, и он генерирует им-, F0 . F0 .

пульсы одной из частот : -4- , ,

5nx n

F0. Через малую временную задержку, вносимую элементом 16, происходит обнуление счетчика 17, подготавливая его к следующему циклу счета. 0 Количество импульсов, накопленных счетчиком 17 во втором цикле

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобретения - повышение точности устройства. Устройство содержит пороговые элементы 1 и 2, реверсивные счетчики 3 и 4, формирователи 6 и 7 уравновешивающего напряжения, сумматор 9, триггер 10. Введение генератора 18 импульсов, счетчика 17 крутизны, регистра 15, дешифратора 19, блока 12 коммутации, блоков 13 и 14 коррекции, реверсивного счетчика 5, формирователя 8 уравновешивающего напряжения, элемента 16 задержки и элемента ИЛИ 11 обеспечивает уменьшение динамической погрешности за счет адаптации процесса уравновешивания к крутизне входного сигнала. 3 ил.

N

4tt-f - --f

dU S

Как видно из этого выражения, вследствие согласованности дискрета напряжения 4U, и частоты f, N зависит только от крутизны S, поэтому величина следующего шага уравновешивающего напряжения будет зависеть только из отношений крутизны S к по- пороговым значением S S2 . Если S S,, т.е. ,, то следующий шаг по напряжению будет наибольшим n -4U, если S, S S2, т.е. N, N N4, то следующий шаг будет средний - n JU, если , шаг будет наименьший, равный иU.

Таким образом, повышение уровня сигнала на входе приводит к очередным срабатываниям порогового элемента 1 , накоплению импульсов счетчика ми 3-5, при этом формирователи 6-8 следят за возрастающим на входе напряжением, а триггер 10, который сработал от первого импульса, не меняет состояния 1 на выходе.

Вблизи максимума крутизна напряжения падает, поэтому при подходе к максимуму шаг будет минимальным, равным ди. Если сигнал на входе станет уменьшаться, то как только он станет менъ-

f

A5

ше на один дискрет 4U установленного уравновешивающего напряжения на выходе сумматора 9 сработает пороге- вый элемент 2 и импульс t:Jг: с его выхода перебросит триггер 10 в состояние О, зафиксировав максимум и подготавливая фиксацию минимума, а также уменьшит на единицу количество накоп- Q ленных в счетчике 5 импульсов, тем самым уменьшая уравеновешивающее напряжение на выходе сумматора 9 на один дискрет иU. При этом пороговый элемент 2 возвращается в исходное состояние с уровнем 1;0 на выходе. Импульс с выхода порогового элемента 2, проходя через элемент ИЛИ 11 на вход разрешения записи регистра 15, разрешает запись в него выходного кода счетчика П. В зависимости от величи5

0

5

ны накопленного счетчиком 17 кода

S N j-5 , дешифратор 1 9 вырабатывает

О

сигнал 1 на одном из выходов, при этом генератор 18 генерирует импульсы соответствующей частоты, а счетчик 17, обнуленный задержанным импульсом с выхода порогового элемента 2, начинает их счет.

Таким образом, уменьшение уровня сигнала на входе устройства приводит к очередным срабатываниям порогового элемента 2, уменьшению накопленного в счетчиках 3-5 кода, при этом формирователи 6-8 следят за уменьшающимся на входе напряжением, а триг- гер 10, который сработал, зафиксировав максимум, остается в состоянии О

Аналогично устройство фиксирует минимум напряжения.

Рассмотрим работу устройства, когда скорость изменения сигнала вблизи экстремумов мала.

Предположим, что устройство отслеживает приближающийся максимум и очередной импульс с выхода порогового элемента I, скоммутированного блоком 12 к суммирующему входу реверсив- ного счетчика 5, привел к переполнени счетчика 5. Счетчик 5 обнуляется, а импульс переполнения с выхода переноса счетчика 5 поступает на вход коррекции J 4 и суммируется счетчи- ком 4, поскольку на выходе устройства находится потенциал Ч 1, который подается на управляющий вход блока 14. При поступлении J|; управляющий вход блока 14 этот сигнал проходит на один из входов элемента И 26, а через элемент ИЛИ 29 - на первый выход блока 14 и на суммирующий вход счетчика 4. Напряжение на выходе сумматора 9 увеличивается на величину 4И. т.к.одна ступень формирователя 7 эквивалентна п ступеням формирователя 8.

При дальнейшем увеличении сигнала вблизи максимума обнуленный счетчик 5 вновь начинает накапли- вать импульсы, подготавливая фикса-г цию максимума.

Аналогично устройство работает, когда оно отслеживает приближайющий- ся минимум, и очередной импульс с выхода порогового элемента 2, ском- мутированного блоком 12 к вычитающему входу обнуленного счетчика 5, приводит к установлению на его выходе ДВОИЧНОГО ЧИСла, СООТВеТСТВуЮ-

щего величине п-1, а импульс с выхода переноса счетчика 5, проходя на вход коррекции блока 14, при нулевом управляющем напряжении на его управляющем входе коммутируется на вычитающий вход счетчика 4, поскольку с выхода инвертора 28, поступая на один из входов элемента И 27, подготавливает прохождение корректирующего импульса через элементы И 27 и ИЛИ 30 на второй выход блока 14. Напряжение на выходе сумматора 9 уменьшается на величину U вследствие равенства AlSi п - Д04 .

При дальнейшем уменьшении сигнала вблизи минимума счетчик 5 продолжает уменьшать число накопленных импульсов, подготавливая фиксацию минимума.

Аналогично устройство работает, если обнуляется или переполняется счетчик 4, при этом импульс с его выхода переноса поступает на корректирующий вход блока 13 и считается счетчиком 3. Переполнение счетчика 3 не происходит, так как величина ступени формирователя 6 и количество ступеней выбраны с учетом максимально возможной величины входного сигнала.

Таким образом, устройство обладает свойством адаптации к изменяющейся крутизне входного сигнала, заклю чающимся в том, что при уменьшении крутизны устройство уменьшает шаг слежения, тем самым увеличивая точность определения экстремумов.

Для цифрового представления величины входного сигнала можно использовать информацию с выходов реверсивных счетчиков 3-5, где текущий уровень входного сигнала записан в двоичном коде, при этом U 9Х N3 -n2- 3U + N4n-dU + N5dU, где N3, N4, N5- показания счетчиков.

Формула изобретения

Цифровой указатель экстремумов, содержащий первый и второй реверсивные счетчики, выходы которых соединены с входами первого и .второго формирователей уравновешивающего нзпряже- ния соответственно, два пороговых элемента, первые входы которых объединены, а вторые входы подключены к выходу сумматора, и триггер, выход которого соединен с выходом устройства, входы обнуления реверсивных счетчиков и триггера подключены к входу обнуления устройства, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены генератор импульсов, счетчик крутизны, регистр, дешифратор, блок коммутации-, два блока коррекции, дополнительный реверсивный счетчик, дополнительный формирователь уравновешивающего напряжения, элемент задержки и элемент ИЛИ, первые входы поро- говых элементов подключены к входу устройства, выход первого порогового элемента соединен с первым входом эле ента ИЛИ, первым входом блока коммутации и S-входом триггера, выход второго порогового элемента соединен с вторым входом элемента ИЛИ, вторым входом блока коммутации и R-входом триггера, первая пара выходов блока коммутации соединена с первым и вторым входами первого блока коррекции, первый и второй выходы которого соединены с суммирующим и вычитающим входами первого реверсивного счетчика, вторая пара выходов блока коммутации соединена с первым и вторым входами второго блока коррекции, первый и второй выходы которого соединены с суммирующим и вычитающим входами второго реверсивного счетчика, третья пара выходов блока коммутации соединена с суммирующим и вычитающим входами дополнительного реверсивного счетчика, выходы которого подключены

Вход

-- 53967210

к входам дополнительного формирователя уравновешивающего напряжения, вых&- ды формирователей уравновешивающего напряжения соединены с входами сумматора, выход элемента ИЛИ соединен с входом разрешения записи регистра и через элемент задержки с обнуляющим входом счетчика крутизны, счетный

JQ вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выходы через последовательно соединенные регистр и дешифратор соединены с управляющими входами блока -коммутации и генератора

jc импульсов, выход переноса второго реверсивного счетчика соединен с входом коррекции первого блока коррекции, выход переноса дополнительного реверсивного счетчика соединен с входом

20 коррекции второго блока, коррекции, выход триггера соединен с входами управления первого и второго блока коррекции, входи обнуления дополнительного реверсивного

25 счетчика, счетчика крутизны и регистра подключен к входу обнуления устройства.

Фиг.1

Г

Фиг.З