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

(54) ЦИФРОВОЙ УКАЗАТЕЛЬ ЭКСТРЕМУМОВ

1.

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может быть использовано для измерения экстремальных значений аналоговых сигналов (электрических напряжений,токов ) и ввода их в цифровую вычислительную машину для амплитудного и временного анализа.

Известен цифровой указатель экстремумов, содержащий триггер и последовательно соединенные реверсивный .счетчик, блок формирования компенскрунвдего напряжения и нуль-орган 1.

Недостатком данного цифрового указателя экстремумов является то, что его абсолютнаяпогрешность може достигать величины шага квантования .Это приводит к значительным ошибкам при определении временного положения экстремумов, особенно для медленно изменяющихся сигнсшов, и к низкой надежности.

Цель изобретения - повышение точности определения экстремальных значений и повышение надежности путем упрощений КОйструкции цифровогсГ указателя экстремумов.

Настоящая цель достигается тем, что цифровой указатель экстремумов

содержит первый компаратор и последовательно соединенные второй компаратор, элемент ИЛИ и ключ, выход которого соединен с выходом нуль-органа, с входом второго компаратора и через первый компаратор - с первыми входами триггера и реверсивного счетчика и с вторым входом элемента ИЛИ, а выход второго компаратора соединей с вторыми входами триггера и реверсивного счетчика.

На фиг.1 схематически представлен предлагаемый указатель;на фиг.2временные диаграмкы его работы.

Указатель содержит нуль-орган 1, реверсивный счетчик 2, блок 3 формирования компенсирующего напряжения, первый 4 и второй 5 компараторы, элемент ИЛИ 6, ключ 7 и триггер 8.

Выход нуль-органа 1 соединен с положительным входом компаратора 4 и отрицательным входом компаратора 5, а также ключом 7. выходы компараторов 4 и 5 подключены соответственно к

суммирующему ( и вычитающему (Вк1 входам реверсивного счетчика 2 и .триггеру 8, а также к входам элемента ИЛИ 6, выход которого соединен с управляющим входом ключа 7. Триггер

8 предназначен для формирования сигналов появления экстремальных значений.

Предлагаегий указатель работает следующим образом,

В исходном состоянии на выходах первого 4 и второго 5 компараторов имеется напряжение, соответствующее логическому С) , обеспечиваемое опорными напряжениями +U(jj, и -Uon на входах. При этом ключ 7 разомкнут. При возрастании измеряемого напряжения Ujf, на входе нуль-органа имеет место сигнал рассогласования положительной полярности (UK -Чц). Как только этот сигнал превысит опорное напряжение (UJ(UK) {+Ооп) срабатывает первБй компаратор 4 и на его выходе появляется положительная ступенька напряжения, соответствунадая логической , которая поступает на вход реверсивного счетчика 2 и изменяет его состояние на +1. В результате компенсирующее напряжение и увеличивается на одну ступеньку, равную шагу квантования AU). Величина сигнала рассогласования уменьшается и компаратор 4 возвращается в исходное состояние. При дальнейшем возрастании измеряемого напряжения описанный процесс повторяется и на выходе первого компаратора 4 возниKcUOT положительные импульсы (такты 9-14 на фиг.2).

После достижения максимума измеряемое напряжение начинает уменьшаться и наступает такой момент,когда на выходе нуль-органа 1 появляется отрицательное напряжение, по абсолютной величине превышакадее -Ugp(,) (-ио„) (такт 15 на фиг.2) . в этом случае срабатывает второй компаратор 5, на его выходе появляется положительная ступенька напряжения, поступающая на Вх реверсивного счетчика 2, которая изменяет его состояние на -Il В результате компенсирующее напряжение уменьшается на одну ступеньку, равную шагу квантования. Величина сигнала рассогласования уменьшается и компаратор 5 возвратается в ,исходное состояние. При .дальнейшем уменьшении измеряемого напряжения процесс повторяется до тех пор пока уменьшается напряжение (такты 15-19 на фиг.2).

ключ 7 необходим для того, чтобы предотвратить остановку реверсивного счетчика в том случае, если за время 3адержкй сигнала в счётчике 2 и блок 3 измеряемое напряжение дополнительно изменится на величину, превышающую AUj/ (такты 20 и 21 на фиг.2), либо когда в начальный момент времени счетчик находится в нулевом состоянии, а на его вход поступает измеряемое напряжение, превышающее 1,5 &U)j, При этом одной ступеньки компенсирующего напряжения окажется недостаточно, чтобы уменьшить сигнал

рассогласования до величины, меныиейUof,, соответствующий компаратор не вернется в исходное положение, и счетчик перестанет отслеживать измеряемое напряжение. Ключ 7 закорачивает выход нуль-органа 1 на землю при каждом срабатывании любого из компараторов 4 и 5 и тем самлм возвращает их в исходное состояние независимо от блока 3 и реверсивного счет.чика. Это происходит следующим образом. При срабатывании первого 4 или второго 5 компаратора ступенька напряжения с его выхода, кроме соответствующего входа реверсивного счетчика 2, через элемент ИЛИ 6 поступае на управляющий вход ключа 7. Ключ 7 закорачивает выход нуль-органа 1 на землю и устраняет сигнал на входе компаратора, вызвавший его срабатывание, возвращая его тем самым в исходное состояние. Как только компаратор вернется в исходное состояние ключ 7 размыкается и если к этому моменту окажется, что измеряемое напряжение изменилось настолько, что одной ступенькой компенсирующего напряжения не удалось уменьшить сигнал до величины, меньшей опорного напряжения Ugj, ,то компаратор срабатывает повторно и опять с помощью ключа 7 возвращается в исходное состояние. Так будет продолжаться до тех пор, пока сигнал рассогласования не уменьшается до величины, меньшей опорного напряжения Uprt. Кроме того, ключ 7 предотвращает ложное срабатывание компараторов от .коротких паразитных импульсов, возникающих при переключениях на выходе блока 3 формирования компенсирующего напряжения и тем самым исключает ложный отсчет экстремумов.

Для ликвидации прохождения напряжением своих экстремальных значений используются моменты переброса триггера 8, входы которого подключены к выходам компараторов 4 и 5.

Таким образом, повышение точности определения экстремальных значений достигается тем, что величина опорного напряжения Ug превышает половину шага квантования. В этом случае абсолютная пограиность не превыиает Uon«

Предлагаелвлй цифровой указатель экстремумов по сравнению с известным увеличивает точность определения экстремальных значений и значительно упрощает конструкцию.

Формула изобретения

Цифровой указатель экстремумов, содержащий триггер и последовательно соеециненные реверсивный счетчик, блок формирования компенсир ющего напряжения и нуль-орган, о т л и ч а ю щ н и с я тем, что, с целью повышения точности и надежности цифрового указателя экстремумов, он содержит первый компаратор и последовательно соединенные второй компаратор, элемент ИЛИ и ключ, выход которого соединен с выходом нульоргана, с входом второго компаратора и через первый компаратор - с первыми входами триггера и реверсивного

счетчика и с вторым входом элемента |ИЛИ, а выход второго компаратора соединен с вторыми входами триггера и реверсивного счетчика.

Источники информации, 5 принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 362281, кл. G 05 В 13/02, 1973 (прототип),

tf«,tfK

mln man

Фиг.1