Указатель экстремума Советский патент 1982 года по МПК G05B13/02 

Изобретение относится к области измерительной техники и- может быть использовано в автоматических регуляторах и для ввода в цифровую вычислительную машину экстремальных значений аналоговых сигналов.

Известно устройство для определения глобального экстремума функций многих переменных 1.

Это устройство не позволяет отыскивать экстремум функции в динамике и .отличается конструктивной сложностью вследствие наличия механических элементов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является указатель экстремумов, содержащий нуль - орган, первый пороговый элемент, второй пороговый элемент, первый элемент И и второй элемент . И 2 .

Недостатком известного указателя является неудовлетворительная точность фиксации экстремума аналоговых сигналов.

Цель изобретения - повышение точности указателя экстремума.

Поставленная цель достигается тем, что указатель содержит первый однополупериодйый выпрямитель, импульсный усилитель, элемент памяти, одно-вибратор, первый и второй триггеры, последовательно соединенные дифференцирующий усилитель, -второй однополупериодный выпрямитель/ первый инвертор, последовательно соединные первый ключ, третий однополупериодный выпрямитель, четвертый однополупериодный выпрямитель, импульсный усилитель, элемент памяти и первый усилитель, последовательно соединенные второй ключ, второй инвертор, пятый однополупериодный выпрямитель, второй усилитель, причем дифференцирующий усилитель подключен выходом через последовательно соединенные первый однополупериодный выпрямитель, первый пороговый элемент и первый триггер к первым входам первого ключа и первого элемента И, а входом ко вторым входам первого ключа и второго ключа,выход первого инвертора подключен через последовательно соединенные второй пороговый элемент и второй триггер к первым входам второго ключа и второго элемента И, четвертый однополупериодный выпрямитель подключен входом к выходу второго инвертора, нуль-орган соединен первым входом с выходом первого

усилителя, а выходом через сдновибратор с управляющим входом импульсного усилителя, с входом установки нуля первого триггера, со счет.ным входом второго триггера с вторыми входами первого элемента И и второго элементна И. .

На чертеже схематично изображен указатель экстремума.

Указатель содержит дифференцирующий усилитель 1, первый инвертор 2, второй инвертор 3, первый усилитель 4, второй усилитель 5,. нуль-орган 6, первый пороговый элемент 7/ второй пороговый элемент 8, первый триггер 9, второй триггер 10, первый элемент И 11, второй элемент И 12, одиовибратор 13, первый ключ 14, второй ключ 15, третий однополупериодный выпрямитель 16, четвертый однополупериоднцй выпрямитель 17, импульсный усилитель 18, элемент 19памяти, пятый однополупериодный выпрямитель 20, первый однополупериодный выпрямитель 21, второй однополупериодный выпрямитель 22.

Первый, второй, третий, четвертый и пятый однопол у периодные выпрямители 21, 22, 16, 17 и 20 могут быть реализованы в виде диодов, элемент i 19 памяти - в виде KOH jeHcaTOpa, а. импульсный .усилитель 18 - в виде тиристора.

Указатель экстремума работает следующим образом.

При появлении сигнала UB (), он .дифференцируется дифференцирующим усилителем 1, в результате с его выхода получаем производную входного сигдала Ug (t). Если ожидается появление максимума, то сигнал Ugx (t) проводится первым выпрямителем 21 на вход первого порогового элемента 7, который срабатывает и приводит первы триггер 9 в состояние, 1,чемдостигчется отпирание первого ключа 14.Сигн 1)ву( -fc ). проходит через первый ключ 1 и третий,четвертый и пятый выпрямители 16, 17 и 20 на входы неинвертирующих операционных первого и второго усилителей 4 и 5. В момент достижения максимума и (t) напряжение на элементе 19 памяти не может измениться, вследствие малости ее тока утечки и большого сопротивления входа первого усилителя 4 поэтому даже при незначительном спаде и вх (t) оно остается практически неизменным, в то время как напряжени на выходах первого и второго усилителей 4 и 5 отличается значительно, вс.ледствии их высокого коэффициента усиления. Последнее вызывает срабатывание нуль-органа 6, который своим сигналом запускает одновибратор 1 а последний обеспечивает через первый элемент И 11 импульс по шине

max, сброс первого триггера 9 в сотояние О и перевод второго триггера 10 в состояние 1 по счетному входу, отпирание тиристора и разряд емкости, при этом схема готова к слежению за появлением минимума. Единичный сигнал с выхода второго триггера 10 отпирает второй ключ 15, который проводит входной сигнал Ug {t)Ha вход второго инвертора 3, на выходе которого напряжение растет при спаде входного сигнала. Сигнал индикации минимума появляется по шин за счет готовности второго порогового элемента li по сигналу с единичного выхода второго триггера 10.

После появления сигнала минимума схема приходит в исходное состояние, так как второй триггер 10 устанавливается в состояние О по счетному входу.

В случае первоначгшьного спада входного сигнала, т.е. если ожидается появление минимума, отрицательный сигнал с выхода дифференцирующего усилителя 1 через второй выпрямитель 22 подается на вход первого инвертора 2, входной сигнал которого обеспечивает срабатывание второго порогового элемента 8, включение второго триггера 10 и отпирани второго ключа 15.

Таким образом, в предлагаемом указателе дифференцирующий операционный усилитель используется с целью определения характера изменения входного сигнала - его нарастани или убывания во времени, что обеспечвает распознавание ожидаемого экстремума (максимум или минимум) и подготовку устройства к отысканию экстремума, которое осуществляется схемой из двух неинвертирующих операционных усилителей с высоким коэффициентом усиления, нуль-органа и емкости, что обеспечивает повышени точности его работы, при этом ошибка фиксации экстремума обратно пропорциональна коэффициенту усиления операционных усилителей, который для современных интегральных микросхем достигает 100000+200000. Повышение точности достигается одновременно с упрощением конструкции за счет использования стандартной микроэлектронной базы серийно выпускаемых интегральных микросхем.

Формула, изобретения

Указатель экстремума, содержащий нуль-орган, первый пороговый элемент, второй пороговый элемент, первый элемент И, второй элемент И, о т л ичающийс я тем, что, с целью повышения точности указателя экстремума, он содержит первый однополу- периодный выпрямитель, импульсный усилитель, элемент памяти, одновибр тор, первый и второй триггеры, последовательно соединенные дифференц рующий усилитель, второй однополупе одный выпрямитель, первый инвертор, последовательно соединённые первый ключ, третий однополупериодный выпр митель, четвертый однополупериодный выпрямитель, импульсный усилитель, элемент памяти и первый усилитель, последовательно соединенные второй ключ, второй инвертор, пятый однополупериодный выпрямитель и второй усилитель, дифференцирующий усилитель подключен выходом через последовательно соединенные первый одноп лупериодный выпрямитель, первый пороговый элемент и первый триггер к первым входам первого ключа и первого элемента И, а входом к вторым входам первого ключа и второго ключа, выход первого инвертора подключен через последовательно соединенные второй пороговый элемент и второй триггер к первым входам второго ключа иг второго элемент 1 И четвертый одйополупериодный выпрямитель подключен входом к выходу второго инвертора, нуль-орган соединен первым входом с выходом первого усилителя, вторым входом с выходом второго усилителя,выходом через одновибратор с управляющим входом импульсного усилителя,.с хЬ-дом установки иуля первого триггера, со счетным входом вторО1Ю триггера, с вторыми входами первого элемента И и второго элемента И. Источники инфорк)ации, принятые во вШ1мание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР . №667954, кл. G 05 В 13/00, 1979. 2.Авторское свидетельство СССР 652496, кл. G 01 R 19/04, .(прототип).