SU1626351A1 - Устройство дл определени моментов по влени экстремума - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к аналого-цифровой вычислительной технике, технике измерений электрических сигналов и может быть использовано в цифроаналоговых вычислительных машинах, информационноизмерительных системах, устройствах преобразовани  аналоговой информации в цифровую форму. Цель изобретени  - увеличение точности определени  моментов по влени  экстремумов. Цель достигаетс  тем, что в устройство дл  определени  моментов по влени  экстремумов, содержащее первый 1 второй 2 блоки сравнени , первый триггер 4, первый 5, второй 6 элементы И, преобразователь 7 код - напр жение , элемент ИЛИ 6, регистр 9 хранени  амплитуды, генератор 10. третий 11 и четвертый 12 элементы И, первый 13 и второй 14 счетчики, второй триггер 15, п тый элемент И 16, третий триггер 17, введены блок 3 реверсивных счетчиков, дифференциатор 18, блок 19 выделени  модели, аналого-ц«.ф- ровой преобразователь 20, дешифратор 21, коммутатор 22, что позвол ет повысить точность в среднем на 15-20%. 2 ил. Ё

Description

Изобретение относится к аналого-цифровой вычислительной технике и может быть использовано в цифроаналоговых вычислительных машинах, информационноизмерительных системах, устройствах преобразования аналоговой информации в цифровую форму.

Цель изобретения - повышение точности определения величины момента появления экстремума входного напряжения.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - график, иллюстрирующий функционирование устройства.

Устройство содержит первый 1, второй 2 блоки сравнения, блок 3 реверсивных счетчиков 3.1,3.2, первый триггер 4, первый 5, второй 6 элементы И, преобразователь 7 код - напряжение, элемент ИЛИ 8, регистр 9 хранения амплитуды, генератор 10, третий 11 и четвертый 12 элементы И, первый 13 и второй 14 счетчики импульсов, второй триггер 15, пятый элемент И 16, третий триггер 17, дифференциатор 18, блок 19 выделения модуля, аналого-цифровой преобразователь 20. дешифратор 21, коммутатор 22, входную шину 23, выходные шины 24-26, при этом первые входы первого и второго блоков 1,2 сравнения соединены с входной шиной 23, а выходы соответственно подключены к первому и второму входам первого триггера 4. первым входам первого 5 и второго 6 элементов И, вторые входы которых соединены с выходами первого триггера 4, а выходы подсоединены соответственно к выходным шинам 24, 25, а через элемент ИЛИ 8 соединены с входом записи регистра 9 хранения амплитуды, информационные входы которого соединены с входами преобразователя 7 код - напряжение, выходы которого соединены соответственно с вторыми входами первого и второго блоков 1, 2 сравнения, генератор 10. выход которого соединен с первыми входами третьего 11 и четвертого 12 элементов И, вторые входы которых соединены с инверсными выходами второго 15 и третьего 16 триггеров соответственно, выходы третьего 11 и четвертого 12 элементов И соединены с входами первого 13 и второго 14 счетчиков импульсов соответственно, прямой выход триггера 15 соединен с первым входом пятого элемента И 16, второй вход которого соединен с выходом второго блока 2 сравнения, выход пятого элемента И 16 соединен с установочным входом третьего триггера 17, входы сброса второго 15 и третьего 17 триггеров и первого счетчика 13 импульсов соединены с выходом первого блока 2 сравнения, вход сброса второго счетчика 14 импульсов и установочный вход второго триггера 15 соединены с выходом второго элемента И 6, прямой выход третьего триггера 17 соединен с шиной 26 окончания измерения параметров максимума, вход дифференциатора 18 соединен с входной шиной 23, а выход через последовательно соединенные блок 19 выделения модуля, аналого-цифровой преобразователь 20 и дешифратор 21 соединен с управляющим входом коммутатора 22. первый и второй информационные входы которого соединены соответственно с выходами первого 1 и второго 2 блоков сравнения, первый и второй выходы коммутатора 22 соединены с первым и вторым суммирующими входами блока 3 реверсивных счетчиков, третий и четвертый выходы коммутатора 22 соединены соответственно с первым и вторым вычитающими входами блока 3 реверсивных счетчиков, выходы которого соединены с входами преобразователя 7 код - напряжение.

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал подается на первые входы блоков 1 и 2 сравнения, уровни срабатывания которых отличаются на один уровень квантования. Если при увеличении входной сигнал достигает уровня срабатывания блока 1 сравнения, он выдает импульс, который увеличивает на один разряд число в блоке 3 реверсивных счетчиков, что приводит к увеличению на один уровень квантования выходного напряжения преобразователя 7, а следовательно, и уровней срабатывания обоих блоков 1 и 2 сравнения. При дальнейшем увеличении входного сигнала работа устройства повторяется, причем триггер 4. установленный в единичное состояние первым из выходных импульсов блока 1 сравнения, своего состояния не изменяет до достижения входным сигналом значения максимума. Такая работа продолжается до тех пор, пока крутизна входного сигнала dU/dt лежит в пределах, обеспечивающих требуемую точность определения величины и момента появления экстремума, которая задается заранее. Для этого входной сигнал последовательно дифферёнцируется блоком 18 дифференциатора, выделяется его модуль на блоке 19, преобразуется в цифровой код аналого-цифровым преобразователем 20. Этим кодом через дешифратор 21 управляются цифровые ключи коммутатора 22. которые при достижении dU/dt критического до минимума значения (фиг. 2, точка К) переключают выходы блоков 1 и 2 сравнения с входом реверсивного счетчика 3 (старшие разряды) на входы реверсивного счетчика 3 (младшие разряды). В результате получают более мелкий уровень квантования выходного напряжения преобразователя 7 и соответственно уровни сравнения на входах блоков 1 и 2 сравнения. Причем запись старших разрядов в преобразователе 7 сохраняется за счет того, что счетчик 3.1 не сбрасывается. Этим достигается повышенная точность определения величины экстремума входного напряжения и момента его появления, особенно при малых скоростях изменения входного сигнала. Последнее хорошо видно на фиг. 2 (где t_£ соответствует времени переключения коммутатора 22 при достижении входного сигнала критического dU/dt, точка К), когда начинает работу реверсивный счетчик 3.2 младших разрядов. С этого момента вес каждого кванта выходного напряжения преобразователя 7 будет Unj (фиг. 2).

Первым же импульсом, поступающим из блока 1 сравнения, устанавливаются в нулевые состояния триггеры 15 и 17. На вторых входах элементов VI 11 и 12 возникает сигнал 1”, импульсы с генеоатора 10 поступают на вход счетчиков 13 и 14. Счетчик 13 при этом обнуляется каждым импульсом, поступающим с блока 1 сравнения. Таким образом, код состояния счетчика 13 всегда хранит в себе временное расстояние между импульсами с блока 1 сравнения.

После достижения значения максимума входной сигнал начинает уменьшаться (фиг. 2, точка ΐΐ) срабатывает блок 2 сравнения, импульс с выхода которого, кроме того, что уменьшает на единицу состояния блока 3 реверсивных счетчиков, а следовательно, и уровни срабатывания блоков 1 и 2 сравнения, проходит через элемент Иона шину 25, свидетельствуя о достижении входным сигналом максимума. Этотже импульс устанавливает в нулевое состояние триггер 4, который закрывает элемент И 6 для прохождения импульсов с блока 2 сравнения при дальнейшем уменьшении входного сигнала Импульс, который образовался на выходе элемента И б, через элемент ИЛИ 8 подается на вход записи регистра 9. Этим осуществляется запись кода амплитуды экстремального значения входного сигнала старшие и младшие разряды блока реверсивных счетчиков. Импульсами с выхода элемента И 6 устанавливается в единичное состояние триггер 15. импульсы с генератора 10 через элемент И 11 перестают проходить. Кроме того, импульс с выхода элемента И 6 обнуляет счетчик 14, который после этого продолжает счет импульсов, поступающих с генератора 10 через элемент И 12. Счетчик 13 подсчет импульсов прекращает и его выходной код пропорционален времени (t2 - to) Этот код хранится в счетчике 13. При первом срабатывании блока 2 сравнения импульс не проходит на выход элемента И 16. При втором же поступлении импульса с выхода блока 2 сравнения он проходит через элемент И 16 и устанавливает триггер 17 в единичное состояние. В результате импульсы через элемент И 12 перестают поступать на вход счетчика 14. В последнем при этом хранится код. пропорциональный времени (t3 ~ t2). На прямом выходе триггера 17 появляется сигнал 1. который указывает на то, что найдено три точки а области максимума

Точка А, амплитуда которой пропорциональна коду, хранящемуся в регистре 9, отдалена от точки Б на расстояние, по времени пропорциональное коду, хранящемуся в счетчике 13, точка Б, амплитуда которой пропорциональна коду, хранящемуся в регистре 9. и точка С, амплитуда которой пропорциональна коду, хранящемуся в регистре 9, минус 1, она отдалена от точки Б на время, пропорциональное коду, хранящемуся в счетчике 14. Все это происходит в более мелкие периоды квантования по амплитуде, что позволяет увеличить точность устройства для опредс л'-ния моментов появления экстремумов. Информация с выходов счетчиков 13,14 и регистра 9 может быть подана на ЭАМ, которое реализует алгоритмы параболической интерполяции.

Таким образом, введение дифференциатора, блока выделения модуля, аналогоцифрового преобразователя, дешифратора, коммутатора и блока реверсивных счетчиков позволяет определять в области максимума три точки входного сигнала более точно и по этим точкам с применением алгоритмов параболической интерполяции вычисляется величина и момент появления максимума входного сигнала.

Техническая реализация описанных блоков может быть следующая: блоки 1 и 2 сравнения - микросхема К 554САЗА; блок 3 реверсивных счетчиков - микросхема К 155ИЕ6; триггеры 4, 15, 17 - микросхема К 155ТМ7: элементы И 5, 6, 11, 12, 16 - микросхема К 155ЛИ1; преобразователь 7 код напряжение - микросхема К Р572ПА1А; элемент 8 ИЛИ - микросхема К 155ЛЛ1, регистр 9 хранения амплитуды - микросхема К 176ИР10; генератор 10 - микросхема К Р127ГФ1А; счетчик 13, 14 - микросхема К 155ИЕ6; дифференциатор-18 и блок 19 выделения модуля - микросхема 157ДА1; АЦП 20 - микросхема 572ПВ2; дешифратор 21 микросхема К 155ИМ1: коммутатор 22 микросхема 190КТ2. Причем с АЦП 20 берутся только те разряду, которые определяют уровень входного сигнала, а дешифратор 21 может управляться πσ входам Βι, следовательно, с помощью АЦП 20 и дешифратора 21 возможно более точно регулировать требуемую величину 2U/dt входного сигнала,

В блоке 3 реверсивных счетчиков показаны два реверсивных счетчика 3,1 и 3.2. Их число может быть увеличено до m счетчиков, 10 что дозволяет задавать m различных по величине квантования уровней с различающимся шагом квантования амплитуды.

Предварительный анализ эффективности применения этого устройства показал повышение точности вычисления экстремумов в среднем на 15-20%.

Claims (1)

1. Формулаизобретения 20

   Устройство для определения моментов появления экстремумов, содержащее первый и второй блоки сравнения, первые входы которых соединены с входной шиной, а 25 выходы подключены соответственно к первому и второму входам первого триггера и первым входам соответственно первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с выходами первого триггера, а выходы подсоединены к первой и второй выходным шинам и через элемент ИЛИ соединены с входом записи регистра хранения амплитуды, информационные входы которого соединены с входами 35 преобразователя код - напряжение, выходы которого соединены соответственно с вторыми входами первого и второго блоков сравнения, генератор, выход которого соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И вторые входы которых .2.