Индикатор экстремума Советский патент 1982 года по МПК G05B13/02 

(5) ИНДИКАТОР ЭКСТРЕМУМА

Изобоетение относится к автомати ке и цифровой измерительной технике и может быть использовано в авто матических цифровых регуляторах, в устройствах ввода в цифровую вычисл тельную машину экстремальных значений аналоговых сигналов, а также в специализированных вычислительных устройствах обработки информации, предназначенных для научных исследований. Известен цифровой указатель экст мумов 1 3. Недостатком этого ycтpoйctвa явл ется возможность появления на его выходе ложных сигналов экстремумов, а также невысокое быстродействие. Наиболее близким к предлагаемому является индикатор экстремума,содержащий два компаратора,триггер, реверсивный счетчик и цифроаналоговый преобразователь 2. Недостатком известного устройств является невозможность индикации экстремальных з начений знакоперемен- ной функции, так как, например, при изменении функции от положительного экстремума до отрицательного реверсивный счетчик работает в режиме вычитания, и при переходе функции через нуль код в реверсивном счетчике имеет максимальное значение, в то время как входное напряжение равно приблизительно нулю, что нарушает работоспосс ность устройства и сужает функциональные, возможности. Кроме того, между двумя соседними срабатываниями, например, основного нуль-органа, которые происходят при приблизительном равенстве входного и уравновешивающего напряжений , уравновешивающее напряжение превышает входное. Этим обуславливается нестабильная работа дополнительного нуль-органа после прохождения входным напряжением точки экстремума, что снижает его надеж-; ность. 39 Цель изобретения - расширение класса исследуемых устройством функций и повышение надежности определения момента появления экстремальных значений. Поставленная цель достигается тем, что устройство дополнительно содержит сумматор и последовательно соединенные блок выделения абсолютной величины, усилитель с ограничением и формирователь сигнала индикации, вход блока выделения абсо,лютной величины соединен со вторым входом усилителя с ограничением, а выход через сумматор - со входами первого и второго компараторов, выхо ды которых соединены с соответствующими входами триггера и соответствующими входами реверсивного счетчика, выходами подключенного через цифроаналоговый преобразователь ко второму входу сумматора. На фиг. 1 представлена функциональная схема индикатора экстремальных значений функций;на фиг.2 - диаг рамма, поясняющая его работу (входной сигнал представлен совокупностью линейно изменяющихся напояжений1. Индикатор экстремальных значений функций содержит блок 1. выделения абсолютной величины сигнала, вход ко торого соединен со входной клеммой 2 устройства, а выход - с неинвертирующим входом сумматора 3 и инвертирующим входом суммирующего усилителя-ограничителя 4, неинвертирующий вход которого соединен со входной клеммой устройства, а выход - со входом формирователя 5- Выход сумматора 3 подключен к сигнальным входам компараторов 6 и 7, управляющие входы которых соединены с источниками опорных напряжений соответственно положительной и отрицательной полярности. Выход компаратора 6 соединен со входом установки в единицу триггера. 8 и суммирующим входом реверсив ного счетчика 9 а выход компаратора 7 - со входом установки в нуль триггера 8 и вычитающим входом ревер сивного счетчика 9, подключенного выходами 10 ко входам цифроаналогового преобразователя 11, с выхода 12 которого уравновешивающее напряжение поступает на инвертирующий вход сумматора 3 Выходы 10 являются цифровыми выходами устройства, выход 12 - аналоговым выходом устройства. 14 Единичный 13 и нулевой 14 выходы триггера 8, выход 15 суммирующего усилителя-огррничителя , выход 16 формирователя 5 являются сигнальными выходами устройства. Индикатор экстремальных значений функций работает следующим образом. В исходном состоянии при отсутствии сигнала на входе (момент времени t 5 IQ) триггер 8 и реверсивный счетчик 3 установлены в нуль, на выходе цифроаналогового преобразователя 11 - нулевое напряжение. При поступлении на вход 2 сигнала любой полярности на выходе блока 1 выделения абсолютной величины сигнала формируется напряжение положительной полярности, которое через сумматор 3 поступает на входы компараторов 6 и 7. Возрастающее по абсолютной величине напряжение вызывает срабатывание компаратора 6 при выполнении условия AUgy,j и - при котором компаратор 6 переходит в единичное состояние. Сигнал срабатывания компаратора 6 устанавливает триггер 8 в единичное состояние и, поступая на суммирующий вход реверсивного счетчика 9, записывает в нем единицу, вследствие чего ураановешивающее напряжение U с выхода цифроаналогового преобразователя 11 переводит компаратор 6 в исходное состояние. При повторном возрастании сигна- ла на выходе сумматора 3 при выполнении условий ливх.-З и - Uon. f 2. А - Щ прохоисходит второе срабатывание компаратора 6, в результате чего в реверсивный счетчик 9 заносится код числа 2, а уравновешивающее напряжение с выхода цифроанэлогового преобразователя 11 устанавливает компаратор 6 8 исходное состояние. Аналогично происходит дальнейшая работа устройства на участке возрастания входного напряжения, причем на i-том интервале времёни между двумя соседними срабатываниями компаратора б выполняется отношение Щп где q - код реверсивного счетчика на i-TOM интервале времени. В момент времени при достижении входным напряжением первого локального максимума Ug. и. в реверсивном счетчике записывается

число К-1 , а напряжение Up) max-f находится в пределах

7K-.n,C,X..U,.

При дальнейшем уменьшении входного напряжения при выполнении условий

AUBX4 /U2- . где Ua - и AUg,x.4 компаратор 7 переходит в единичное состояние, по которому триггер 8 сбрасывается в нулевое состояние. Этим же сигналом, поступающим на вычитающий вход реверсивного счетчика 9, осуществляется перевод счетчика в состояние К-2, по которому компаратор 7 возвращается в исходное состояние.Таким образом, при входном напряжении и вх О переключение триггера 8 из единичного в нулевое состояние сигнализирует о первом локальном максимуме входного напряжения.

В дальнейшем при уменьшении входного положительного напряжения уравновешивающие напряжения с выхода цифроаналогового преобразователя 11 каждый раз уменьшается на один дискрет при выполнении условий ливх.4

Кч - Uon.. где -

t - код счетчика 9 на j-том интервале времени, и ii и gx 0 причем на j-том интервале времени между двумя соседними срабатываниями компаратора 7 выполняется отношение U Ug,

В момент времени при достижении входным положительным напряжением первого локального минимума напряжение U0)( Иугци.б находится в пределах p.(.)f Р-1 код в счетчике 9 в момент времени t t.

При дальнейшем возрастании входного напряжения при выполнении условий ДивХ.а и/2. - Иол., где

Ц

и

ОХ. 2.

Логический О Логическая 1,

передний .vM

Логическая. 1 Логический О

U6 о передний .

ЪУ. Vrtin.vi фронт импульса

Логический О Логическая 1,

UB. О UP,,..|

BV

UflL и/ - U-jp-xf и ,j о компаратор 6 переходит в единичное состояние, по которому триггер 8 устанавливается в единичное состояние, а код счетчика 9 увеличивается на единицу, чем осуществляется возвращение компаратора 6 в исходное состояние. Таким образом, при входном напряжении U0X 7 О переключение триггера 8 из нулевого состояния в единичное сигнализирует о первом локальном минимуме входного напряжения. При поступлении на вход 2 отрицательного входного напряжения на выходе блока 1 выделения абсолютной величины сигнала формируется положительное напряжение, и индикатор экстремальных значений функций работает аналогично рассмотренному выше случаю. Признаком отрицательного входного сигнала является напряжение на выходе суммирующего усилителя-ограничителя k, обладающего большим коэффициентом усиления. Таким образом при отрицательном входном напряжении Ugy, О переключение триггера 8 из единичного в нулевое состояние фиксирует .TJCfX4//э переключение из нулевого в единичное

состояние lUex.min /

В том случае, когда напряжение на входе 2 изменяет знак, импульс на выходе 16 формирователя 5 сигнализирует о появлении ложного минимума входного напряжения i возникающего вследствие прохождения входного сигнала через блок 1.

8 таблице указано состояние сигнйльных выходов 13-16, индикатора экстремальных значений функций при фиксировании локальных экстремумов входного сигнала.

ЕЖ

и

Примеча 6

ние

t t

м фронт импульса

И

t t. передний фронт импульса

Логическая 1, Логический О

ивч.о

и «In 1 передний Uex.

фронт импульса

Логическая 1 Логический О

Изменение

знака и.

В

По переднему фронту импульс 1 с выходов 13 или I осуществляется считыванием значения локального экстремума в цифровой форме с выходов 10 или в аналоговой форме с выхода 12. Инструментальная погрешность индикатора экстремальных зна-, чений функций по измерению значения экстремума не превышает двух единиц младоего разряда цифроаналогового преобразователя 11.

Быстродействие индикатора экстремальных значений функций определяется быстродействием компараторов 6 и 7 и временем прохождения сигнала по цепи отрицательной обратной связи (реверсивный счетчик 9, цифроаналоговый преобразователь 11) на инвертирующий вход сумматора 3.

Устройство обладает более широким функциональными возможностями, а также более высокой надежностью определения момента времени экстремальных значений сигналов по сравнению с известным устройством.

Формула изобретения

Индикатор экстремума, содержащий два компаратора, триггер, реверсивПродолжение таблицы

t t

Им- Ложный пульс экстремум

ный счетчик и цифроаналоговый преобразователь, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, и повышения надежности индикатора, он содержит сумматор и последовательно соединенные блок выделения абсолютной величины, усилитель с ограничением иформирователь сигнала индикации, вход блока выделения абсолютной величины соединен со вторым входом усилителя с ограничением, а выход через сумматор - со входами первого и второго компараторов, выходы которых соединены с соответствующими входами триггера и соответствующими входами реверсивного счетчика, выходами подключенного через цифроаналоговый преббразователь ко второму входу сумматора .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

ABS.

/J f4

R S

Чх.

Ll

16

15

Eir0ff.4

C7

9

11

ЦЛЛ

4

1

Фаг.

UJULПИИ

IIIIH

XL

П