Устройство для определения моментовэКСТРЕМуМОВ Советский патент 1981 года по МПК G01R19/04 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОМЕНТОВ ЭКСТРЕМУМОВ

второго и пятого через второй, первого и шестого через третий логический элементы ИЛИ подключенные ко входам синхронизации первого, второго и третьего генераторов. При этом первый вход девятого элемента И соединен с выходом первого генератора, с первым входом блока определения знака сдвига и первым входам делите ля частоты, второй вход которого поключен к входу синхронизации первого генератора через элемент задержки, а выход - к второму входу девятого элемента И, выходам соединенного со вторым входом блока определения знака сдвига, к третьему входу которого через четвертый элемент ИЛИ подключены выходы четвертого . и восьмого элементов И, а первый выход блока определения знака сдвига соединен с выходной шиной, а второй выход подключен к первому входу пятого элемента ИЛИ, три остальных входа которого соединены соответственно с входами синхронизации первого, второго и третьего генератора а выход - с входом первого из трех последовательно соединенных счетных триггеров, выходами соединенных с входами дешифратора.

При таком исполнении устройства информация о знаке приращения изменяющейся электрической величины, воздействующей на времязадающие цепи первого генератора, преобразуется в знак разности между набегами фаз первого и второго, или третьего генераторов в соседних равных интервалах времени.

На фиг. 1 приведена .функциональная схема устройства на фиг. 2 диаграммы, показывающие порядок преобразования информации о знаке приращения в знак разности фаз между импульсами двух генераторов.

Устройство содержит релаксационные генераторы 1-3 с периодами следования импульсов Т 4 определения знака сдвига фаз между импульсами двух генераторов, делитель 5 частоты, задающий совместно с генератором 1 длительность интервалов интегрирования, дешифратор б, обеспечивающий совместно со .счетными триггерами и логическими элементами И 10-18 коммутацию входов и выходов генераторов дли обеспечения процесса синхронизации, элемент 19 задержки, логические элементы ИЛИ 20-24.

Выходы генераторозв подключены к первым входам логических элементов И 11 и И 14, И 10, И 15 и И 16/ И 12 и И 13 и И 17 соответственно, вторые входы которых соединены с восемью выходами дешифратора в по-- рядке их нумерации. Выходы логических элементов И 12 и И 15 через логический элемент ИЛИ 20, И 11 и

И 13 через ИЛИ 21, И 10 и И 14 через ИЛИ 22 подключены ко входам синхронизации генераторов 1, 2 и 3. Входы логического элемента И 18 соединены с выходами генератора 1 J и делителя 5 частоты, счетный вход которого подключен непосредственно к выходу и через элемент 19 задержки ко входу синхронизации генератора 1. Входы блока 4 определения знаQ касдвига фазы соединены с выходами логического элемента И 18, генератора 1 и логических элементов И 16 и И 17 через логический ИЛИ 24, а выходы подключены к выходной шине устройства и первому вхору логического элемента ИЛИ 23, три оставшихся входа которого соединены с выходами синхронизации генераторов 1,2 и 3, а выход - со входом первого из трех последовательно соединенных счетных триггеров 7, 8 и 9 с выходами, подключенными ко входам дешифратора 6. Входная ишна устройства соединена со входом генератора 1, через который происходит

5 управление периодом следования генерируемых им- импульсов. , Устройство работает следующим образом.

Изменяющаяся электрическая вел личина воздействует на времязадающие цепи генератора 1. За счет него период следования импульсов генератора 1 изменяется относительно периода генератора 2 и 3 на величину

V-,Jir,. VTrg r 3.

где n - количество периодов генератора 1, укладывающихся в данном интервале.;

Так как в начальный момент tjl фазовый сдвиг между импульсами генераторов 1 и 2 равен нулю, то к концу интервала (определяемого коэффициентом деления делителя частоты п и периодом следования импульсов генератора 1 Т и равному пТ ) он составляет +п Т..

На следующем этапе необходимо для осуществления операции вычитайия фазовых сдвигов между импульсами генераторов 1 и 2 в двух соседних

интервалах, -преобразователь фазовый сдвиг +п д в фазовый сдвиг что и осуществляется путем взаимной Синхронизации генераторов 1 и 2 с предварительным запоминанием фазы последнего генератором 3 (см. фиг. 2 моменты t, t и t).

Под действием изменяюидейся злектрической величины в следующем интервале, период следования импульсов генератора 1 изменится относительно периодов генераторов 2 величину 1 . .. V-iri r ii и набег фазы в конце интервала составит межлу импульсами генераторов 1 и 2 +nATj., а генераторами 1 и 2 п дт- п дТ„. п (дт - дТ.) t«-j-v Чт 12. моменту 1л При этом знак разности величины дТ,,,- дТ,-;. определится соотношением между интегральными значениями изм няющейся электрической величины в ответствутапих интервалах. Если (S;u(t)dt-5;u(t)dt)0, то ,2 t2M ЕСЛИ (S,U(t)dt-Ul(t)dt)0, , то 4ti Информация об интегральном значе нии изменяющейся электрической величины в конце второго интервала содержится в разности фаз генерато ров 1 и 3 равной +(п+1) моменту t,j,. Определение знака прира.1цения функции от второго интервала к третьему производится путем инвер сии этой разности в -(п+1)лт и вычитания ее из набега фазы между импульсами генераторов 1 и 3 в третье интервале. Генератор 2 в начале про цесса инверсии запоминает перед синхронизацией генератором 1 генера тора 3 tj, фазу последнего, чтобы за тем перенести ее в момент tl на генератор 1. Синхронизация генераторов в опре деленной последовательности осуществляется коммутацией их входов и выходов, при юмощи последовательно соединенных счетных триггеров 7, 8 и дешифратора б и логических элементов И 10-15. Вход триггера 7 через логический элемент ИЛИ 23 соединен со .входами синхронизации всех трех триггеров, поэтому код счетчика, состоящего из трех указанных триггеров 7,8 и 9, определяющий наличие логической единицы на одном из выходов дешифраторов, изменяется всякий раз после синхронизации того или иного генератора. Предположим, что в момент гическая единица находится на первом выходе дешифратора, в этом случае открытый по первому входу логический элемент И 10 генератор 3 синх ронизируется генератором 2 tl . Срезом импульса синхронизации меняется код счетчика 7, 8 и 9 и логическая единица, перемещаясь на второй выхо дешифратора, открывает по первому входу логический элемент И 11, обес печивая тем самым синхронизацию генератора 2 генератором 1 t, после чего логическая единица тем же обра и 3 н to °зом перемещается на третий, а затеми на четвертый, не подключенный ни к одному из логических элементов И 10-15, выход дешифратора. Благодаря че1лу после завершения операции инверсии закрываются входы синхронизации всех генераторов, что приводит к прекращению поступления импульсов на вход счетчика 7, 8 и 9 и переходу генераторов в автономный режим до конца интервала t, в течение которого компенсируется фазовый сдвиг между импульсами генераторов 1 и 2 и набегает между импульсами генераторов 1 и 3. Таким образом, информация о знаке приращения -изменяющейся электрической величины будет в конце интервала содержаться во взаимном расположении импульсов генератора 1, непосредственно подключенного к блоку 4 определения знака сдвига фазы,и генератора 2, коммутация которого к данной схеме обеспечивается наличием логической единицы на четвертом выходе дешифратора. Схема определения знака сдвига фазы запускается импульсом конца интервала а, фopмиpye влм генератором 1 и делителем 5 частоты в мо- , мент t. Сигнал конца измерения б, снимаемый с выхода данной схемы, по окончании процесса определения знака, подобн9 импульсам генераторов , через логический элемент ИЛИ 23 изменяет код счетчика 7, 8. и 9, обеспечивая появление логической единицы на пятом выходе дешифратора и запуск второй программы синхронизации, осуществляющей инверсию фазового сдвига +(п+1)Т генераторами 1 и 3. По окончании этой программы логическая единица перемещается на восьмой выход дешифратора в, в момент снова переводя все генераторы в режим автономной работы, в течение которого компенсируется фазовый сдвиг между импульсами генераторов 1 и 3 и набегает между импульсами генераторов 1 и 2. Блок определения знака сдвига фазы снова запускается в момент tj, сигналом конца интервала а, определяя знак фазового сдвига между импульсами генератора 1 и генератора 3, скоммутированного к данной схеме наличием логической единицы на восьмом выходе дешифратора в. .. В случае изменения знака приращения данный- блок формирует импульс, появляющийся .на выходе уст- , ройства. Особенностью работы схемы из-за разноса времени на величину длительности периода генератора 1, моментов определения знака сдвига фаз и начала синхронизации, является необходимость увеличения на единицу от интервала к интервалу коэффициента деления делителя частоты п. Этотфакт может быть использован для увеличения чувствительности устройства путем обеспечения максимизации гт в районе экстремума и приведение ее к минимальному значению, спустя определенное время после определения момента его появления Таким образом, в устройстве Обе печивается наличие двух обменивакмд ся от интервала к интервалу функций генераторов 2 и 3, сравнение интегральных значений изменяющейся электрической величины в Каждых двух соседних интервалах. Обеспечивается чувствительность ограничиваемая только возможностью различать нулевойи равный ) сдвиги фаз между импульсами двух генераторов. Действие дестабилизирующих факторов, определяемых внешней средой и нестабильностью источников питания, приводит.к одинаковому приращению частоты, а значит и фаз двух идентичных генераторов, что ни как не влияет на их относительную раст ройку, несущую информацию о знаке приращения изменяющейся электричес кой величины. Формула изобретения . .Устройство для определения моментов экстремумов, содержащее делитель частоты, логические элемент И, линию задержки, отличающееся теЫ, что, с целью повышения чувствительности и помехоуст чивости, введены три счетных триггера, дешифратор, логические элементы ИЛИ, инвертор, три генератора, выходы которых подключены соответственно к первым входам второго и шестого, первого, четвертого и седьмого, третьего, пятого и восьмого логических элементов И, вторые входы которых соединены с восемью выходами дешифратора в порядке их нумерации, а выходы третьего и седьмого через первый, второго и пятого через второй, первого и шестого, через третий логический элементы ИЛИ подключенные к входам синхронизации первого, второго и третьего генераторов, при этом первый вход девятого элемента И соединен с выходом первого генератора, с первым входом блока определения знака сдвига и первым входом делителя частоты, второй вход которого подключен к входу синхронизации первого генератора через элемент задержки, а выход - к второму входу, девятого элемента И, выходом соединенного со вторым входом блока определения знака сдвига, к третьему входу которого через четвертый элемент ИЛИ подключены выходы четвертого и восьмого элементов И, а первый выход блока определения знака сдвига соединен с выходной шиной, а второй выход подключен к первому входу пятого элемента ИЛИ, три остальных входа которого соединены соответственно с входами синхрояи-зации первого, второго .и третьего генератора, а выход - с входом первого из трех последовательно соединенных счетных триггеров, выходами соединенных с входами дешифратора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 557325, кл. G 01 R 19/04, 29.01.76 (прототип).