Цифровой указатель экстремумов Советский патент 1981 года по МПК G05B13/02 

1

Изобретение относится к автоматике, а именно к элементам систем экстремального регулирования, и может быть использойано для измерения экстремальных значений аналоговых сигналов и ввода их для цифровой обработки в вычислительную машину для амплитудного и временного анализа.

Известен цифровой указатель экстремумов, содержащий триггер, реверсивный счетчик, блок формирования компенсирующе1О напряжения и нуль-орган 1,

Однако абсолютная погрешность этого указателя может Достигать величины шага квантования, а это приводит к значительным ошибкам при определении BpeMeHHo-fb /положения экстремумов для медленно изменяющихся сигналов и к 1П5ГЗКОЙ надежности..

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является цифровой указатель экстремумов, содержсвдий первый компаратор, первый вход которого соединен с первым источником опорного напряжения, второй вход - с выходом нуль-органа, ч выходом ключа и первым входом второго компаратора, а выход - с первыми входами реверсивного счетчика и триггера, второй вход которого соединен с вторым входом реверсивного счетчика и выходом второго компаратора, к второму входу которо го подключен, второй источник опорного напряжения, первый вход нульоргана соединен с входом указателя,

O а второй вход - через блок формиро вания компенсирующего напряжения с выходами реверсивного счетчика 2 .

Свойственная этому цифровому

5 указателю экстремумов низкая надежность обусловлена тем, что при большой крутизне измеряемого сигнала разность измеряемым сигналом и компенсирующим напряжением может

0 привысить 1,5 Д, где Д - шаг квантования. Такая ситуация возникает из-за того, что приращение компенсирующего напряжения на шаг Д происходит не сразу, а спустя некото5рое время, определяемое временем окончания переходных процессов в реверсивном счетчике и в блоке формирования компенсирующего напряжени поэтому может возникнуть такая раз0ность сигналов, которая обеспечит

два и более импульса приращения А за время одного переходного процесса в реверсивном счетчике и в блоке фс-рмирования компенсирующего напряжения.

Если принять, что время перебрей са триггера в реверсивном счетчике равно t, то при п. разрядах, задержка, вносимая только наличием в указателе реверсивного счетчика, будет меняться от т до Jit , а среднее значение равно Т ff

В данном устройстве в случае, когда обеспечена работоспособность, его, задержка должна быть не менее чем Т Rf.

Цель изобретения - повышение -надежности цифрового указателя экстрекгумов.

Это достигается тем, что в известный цифровой указатель экстремумов введены первый и второй выпрямители, инвертор и дифференциатор, вход которого подключен к вторО:му входу нуль-органа, а выход через первый выпрямитель, параллельно которому подключены последовательно соединенные инвертор и второй выпрямитель - к входу ключа.

На фиг. 1 приведена функциональная схема цифрового указателя экстремумов на фиг. 2 временные диаграммы его работы.

Предлагаемый указатель содержит (см, фиг, 1) нуль-орган 1, реверсивный счетчик 2, блок формирования компеЕ)сирукядего напряжения 3, первый и второй компараторы 4 и 5, дифференциатор б, ключ 7, триггер 8, инвертор 9, первый и второй выпрямители 10 и 11, вход указател 12, первый и второй источники опорного напряжения 13 и 14. На фиг. 2 обозначены измеряемое напряжение L/д , компенсирующее напряжение , опорное напряжение Oyjj, шаг квантоБан я (приращение компенсирующего напряжения) л Oj , выходные напряжения первсГО и второго компараторов t/4 и Uf , выходные напряжения первого и второго выпрямителей typ и Uj и выходное напряжение триггера C/ji , такты 15-29.

Цифровой указатель экстремумов работает следующим образом.

В исходном состоянии на выходах первого и второго компараторов 4 и 5 имеются напряжения, соответствующие логическому О, обеспечиваемые опорными напряжениями на их входах соответственно +Соли - t/on с первого и второго источников опоного напряжения 13 и 14. При этом ключ 7 разомкнут. При возрастании измеряемого напря((ения { на входе указателя 12, сигнал рассогласования У lf О будет поступать на соответствующие входаг первого

и второго компараторов 4 и 5, при этом срабатывает первый компаратор

4и на его выходе появится логическая единица, которая поступит на первый вход (В() реверсивного счетчика 2 и изменит его состояние на 1-1, компенсирующее напряжение

на выходе формирователя компенсирующего напряжения 3 получит приращение Л ( и удет равно и +dUjr , которое скомпенсирует BO3pocujee измеряемое напряжение t/д г и первый компаратор 4 вернется в исходное состояние. При дальнейшем возрастании измеряемого напряжения f м,пульсы будут поступать с первого компаратора 4 на реверсивный счетт чик 2 (такты 15-20 на фиг, 2),

После достижения измеряемым напряжением величины и U|(. разность напряжений U - fc сменит знак и импульсы уже с второго компарат зра

5будут поступать на ВТОРОЙ вход (В)Г Т реверсивного счетчика 2, которые будут уменьшать компенсирующее напряжение (/ji на величинуД

(такты 21 - 25 на Фиг, 2),

Ключ 7 необходим для того, чтобы предотвратить остановку реверсив ного счетчика 2 в случае, когда не успеет достаточно быстро сформироваться компенсирующее напряжение и в формирователе компенсирующего напряжения 3 и разность сигналов , (х - Ufc l,5дUfc(тaкты 26, 27 на фиг. 2) или, когда в начальный момент реверсивный счетчик 2 установлен в нулевое положение.

Кроме того, возможен случай при К Uf 1,5 uUf когда первый и второй компараторы 4 и 5 будут выдавать импульсы на первый и второй входы реверсивного счетчика 2 в те моменты, когда в нем еще не закончены переходные процессы, В таком случае работоспособность указателя нарушается. Для предотвращения этого ключ 7 имеет не фиксированную частоту работы, а переменную и зависимую от состояния реверсивного счетчика 2 и формирователя компенсирующего напряжения 3, После трго как сформируется прира щени§. компенсирующего напряжения на выходе формирователя компенсирующего напряжения 3 оно дифференцируется дифференциатором б и через первый выпрямитель 10 (при положительной . полярности приращения Д Ь 0) или через инвертор 9 и второй выпрямитель 11 (при отрицательной полярности приращения л. (.fc ) на вход к.гпоча 7.

Изобретение позволяет увеличить надежность работы путем исключения сбоев при большой крутизне измеряемого напряжения U, увеличить быстродействие за счет максимального использования возможностей ука.зателя экстремумов, увеличить точность, путем увеличения числа уровней квантования (т.е..уменьшения величины Л (/fc ) и тем самым расширить функционирование возможности показателя экстремумов путем применения его для -измерения экстремумов напряжений или токов с большой крутизной фронтов.

Формула изобретения

Цифровой указатель экстремумов, содержащий первый компаратор, первый вход которого соединен с первым источником опорного напряжения, второй вход - с выходом нуль-органа, выходом ключа и первым входом второго компаратора, а выход -. с первыми входами реверсивного счетчика и триггера, второй вход которого соединен с вторым входом реверсивного счетчика и выходом второго компаратора, к второму входу которого подключен второй источник опорного напряжения, вход нуль-органа соединен с входом указателя, а второй вход через блок формирования компенсирующего напряе жения - с выходами реверсивного счетчика, отличающийся тем, что, с целью повышения надеж; ности указателя, он содержит первый и второй выпрямители, инвертор и ;

Q дифференциатор, вход которого подключен к второму входу нуль-органа, а выход - через первый выпрямитель, парсшлельно которому подключены последовательно соединенные инвертор и второй выпрямитель, - к входу

5 ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 362281, кл. G 05 В 13/02, 13.10.

0 1970.

2.Авторское свидетельство СССР 507857, кл. G 05 В 13/02, 01.07.1974 (прототип).

Uon /J0

/5 16 ПЮ19 20 2627,,