Цифровой анализатор аварийного сигнала

 

1. ЦИФРОВОЙ АНАЛИЗАТОР АВАРИЙНОГО СИГНАЛА, содержащий последова телЬно соединенные генератор тактовых импульсов, делитель частоты и фору1ирователь . иг 4пуль.сов выборки, выход которого соединен со входом установки в нуяь.двоичного счетчика, выход которого срединёИ с первыми вхбдами цифровых компараторов нижнего и верх-него порогов, вторые входы цифрового компаратора.нижнего.порога соединены с первой группой выходов блока формирования кодов, вторая Группа выходов которого соединена со вторыми входами цифрового компаратора верхнего порога, а выход генератора тактовых импульсов подключен к счетному входу счетчика, о т л ич а ющи и с я тем, что, с целью повьдшения надёжности выделения ава-рийного сигнала при наличии помех, в него дополнительно введены элемент И, сдвиговый.регистр и мажоритарный элемент из п . причем m информационный вход сдвигового регистра связан с выходом элемента.И, первый вход которого соедин.ен с выходом цифрового компаратора нижнего порога, а второй вход элемента И соединен с выходом цифрового 0 С компаратора верхнего порога/ вход синхронизации сдвигового регистра соединен с выходом формирователя импульсов выборки, а выходы сдвигового ре:гистра связаны со входами, ма О жоритарного элемента т из п/ выход которого соединен с управляющим входом блока формирования кодов 00 ю rsS ND

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЩИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3{59 Н 03 К 5 22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ"У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

QO

Ю ,Ю

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ OCCP

fO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3395715/18-21 (22) 14. 01. 82 (46) 15.05.83,Вюл, М 18 (72) В. В. Вайсер, В.М. Зуев и В.A. Красюков (71) Казахский опытно-эксперименталь— ный завод геофизических приборов

"Казгеофиэприбор" Научно-производственного объединения "Рудгеофизика" (533 621.:317 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 813758, кл. Н 03 К 5/22. 1979.

2. Патент США В 4004236, 328-120.

1 976. (54) (57) 1. ЦИФРОВОЙ АНАЛИЗАТОР АВАРИЙНОГО СИГНАЛА, содержащий последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, делитель частоты и формирователь импульсов выборки, выход которого соединен со входом установки в нуль двоичного счетчика, выход которого соединен с первыми входами цифровых компараторов нижнего и верхнего порогов. вторые входы цифрово го компаратора нижнего порога соединены с первой группой выходов бло„„Яф„,1018222 ка формирования кодов, вторая группа выходов которого соединена co . вторыми входами цифрового компарато. .ра верхнего порога, а выход генератора тактовых импульсов подключен к счетному входу счетчика, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности выделения аварийного сигнала при наличии помех, в него дополнительно введены элемент И, сдвиговый.регистр-и мажори". тарный элемент " m из и, причем информационный вход сдвигового регистра связан с выходом элемента И, первый вход которого соединен с выходом цифрового компаратора нижнего порога, а второй вход элемен- Я та И соединен с выходом цифрового компаратора верхнего порога, вход / синхронизации сдвигового регистра соединен с выходом формирователя импульсов выборки, а выходы сдвиГОвого регистра связаны со входами.ма-, с,"с жоритарного элемента "щ иэ п с

° v выход которого соединен с управляющим входом блока формирования кодов.

3и Ф4

1018222

2. Анализатор по п.1, о т л ич ающий с я тем, что блокформирования кодов содержит четыре постоянных запоминающих устройства и два мультиплексора,.причем выходы первого и второго постоянных запоминающих устройств подключены к информационным входам первого мультиплексора, выходы третьего и четвертого постоянлых запоминающих устройств поцключены к информационным входам второго мультиплексора, при этом выходы первого и второго мультиплексоров являются соответ.ственно первой и второй группами выходов блока формирования кодов, 1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в телеметрических системах аварийного оповещения, в частности в системах оповещения о селевой опасности. 5

Известно устройство для выделения сигналов, Содержащее формирователь сигнала, квантователь во времени, блок суммирования (двоичный счетчик ) и регистр допустимых ложных тревог хранящий код нижнего порога срабатывания, блок сравнений кодов (цифровой компаратор }. блок управления, состоящий из генератора строк. делителя строк, счетчика участков и двоичных логических схем 1).

Недостатками этого устройства являются низкая помехоустойчивость из-за отсутствия верхнего порога сравнения, отсутствие накопления решений и анализа накоплений.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является программируемый цифровой полосовой ф;льтр аналогового сигнала, содержащий входной блок, преобразующий входной аналоговый сигнал в двоичный цифровой сигнал. следующий с частотой входного сигнала, двоичный счетчик, подсчитывающий число 30 периодов входного сигнала, поступающий эа время выборки, два цифровых компаратора (верхней и нижней границы полосы ), каждый из которых соединен со счетчиком и соответ- 35 ствующим регистром верхней и нижней границы полосы. Коды границ полосы заносятся в регистры извне от программирующего устройства (2 ).

Однако у известного устройства низкая помехоустойчивость из-эа отсутствия накопления решений за несколько периодов выборки и отсута управляющие входы мультиплексоров соединены между собой и являются управляющим входом блока формирования кодов.

3. Анализатор по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что блок формирования кодов выполнен в виде двух запоминающих устройств, причем выходы первого и второго запоминающих устройств являются соответственно первой и второй группой выходов блока формирования кодов, а адресные входы обоих запоминающих устройств соединены между собой и являются уп— равляющим входом, блока формирования кодов. ствия анализа накопленных результатов.

Цель изобретения — повыаение надежности выделения аварийного сигнала при наличии помех.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой анализатор аварийного сигнала, содержащий последовательно соединенные генератор тактовых импульсов делитель частоты и формирователь ймпульсов выборки, выход которого соединен со входом установки в нуль двоичного счетчика, выход которого соединен с первыми входами цифровых комгараторов нижнего и верхнего порогов, вторые входы цифрового компаратора нижнего порога соединены с первой группой выходов блока формирования кодов, вторая группа выходов которого соединена со вторыми входами цифрового компаратора верхнего порога, а выход генератора тактовых импульсов подключен к счетному входу счетчика. дополнительно введены элемент И, сдвиговый регистр и мажоритарный .элемент " rn иэ и", причем информационный вход сдвигового perse pa связан с выходом элемента И, первый вход которого соединен с выходом цифрового компаратора нижнего порога, а второй вход элемента И соединен с выходом цифрового компаратора верхнего порога, вход синхронизации сдвигового регистра соединен с выходом формирователя импульсов выборки,. а выходы сдвигового регистра связаны со входами мажоритарного элемента " т из и, выход которого соединен с управляющим входом блока формирования кодов.

При этом блок формирования кодов выполнен в виде четырех постоянных запоминающих устройств и двух мультиплексоров, причем выходы первого

1018222 и второго постоянных запоминающих . устройств подключены к информационным входам первого мультиплексора, :а выходы третьего и четвертого посто янных- запоминающих устройств подклю- чены .к-информационным входам второго 5 мультиплексора, выходы первого и второго мультиплексоров являются соответственно первой и второй группами выходов блока формирования кодов, а управляющие входы мультиплексоров соединены между собой и являются управляющим входом блока формирования кодов.

Кроме того. блок формирования кодов выполнен в виде двух запоминающих устройств. причем выходы первого и второго запоминающих устройств являются соответственно первой и второй группой выходов блока формирования кодов, а адресные входы обоm задо нающих устройств соединены 20 между"собой и являются управляющим входом блока формирования кодов.

Введение дополнительного сдвигового регистра и мажоритарного элемента"пз иэ п позволяет. во-первых, в режиме ожидания формировать коды верхней и нижней границ узкого диапазона допусков. что уменьшает вероятность срабатывания устройства при отсутствии аварийного сигнала. 30 и наличии помех, во-вторых. накапливать решения.и выдавать на выход сигнал тревоги только в том случае, если в"ю из и™ анализируемых тактов присутствует аварийный сигнал. исключая тем самым срабатывание устройст-. ва от одиночных и многократных до

flA 1 из h ) помех. попадающих в границы допусков узкой зоны. в-третьих. в режиме аварийного сигнала .формировать коды верхней и нижней . 40 границ широкой зоны допусков, что увеличивает вероятность непрерывной выдачи иа выход устройства сигнала тревоги при наличии помех, в-четвертых. обеспечивает непрерыв- 45 ную Выдачу на выход устройства сигнала тревоги при однократных и многократных fäî n — гп)пропаданиях аварийного сигнала на входе за анализируемых тактов. 50

На фиг.1 представлена структурная схема настоящего устройства; на фиг.2 и 3 — возможные варианты блока формирования кодов,. на фиг.4 и 5— импульсные диаграммы работы.

Устройство содержит двоичный. счетчик 1 (Фиг.1 ). входную шину 2 устройства, генератор 3 тактовых импульсов и последовательно соединенные с ним делитель 4 частоты и формирователь 5 импульсов выборки, например одновибратор. сдвиговый регистр б. мажоритарный элемент 7

lt II

rn из h, выходную шину 8 устройства. Управляющий вход 9 блока 10 формирования кодов. первая группа выхо- 65 дов. 11 которого соединена со входами "В" цифрового компаратора 12 нижнего порога, а вторая группа вЬЫодов

13 соединена со входами "В" цифрового компаратора 14 верхнего. порога, выход "A больше В" компаратора 12 и выход "A менЬше В" компаратора 14 соединены со входами элемента Л 15.

Блок формирования кодов 10 (фиг.2) состоит из четырех постоянных эапоминающих устройств на переключателях 16-19 и двух мультиплексоров

20 и 21, имеющих по 2М входов и М выходов.

Блок 10(фиг.3 ) выполнен в виде двух полупроводниковых постоянных запоминающих устройств 22 и 23.

На фиг.4 и 5 приведены эпюры сигналов, поясняющие работу .устройства в режиме ожидания и в режиме приема аварийного сигнала ° На фиг.4а и 5а показан импульсный сигнал с часто-. той f на выходе генератора такто-. вых импульсов 3. На фиг.4б и 56 изображены импульсы выборки с и риодом Т на выходе Формирователя 5 импульсов выборки. На фиг.4в и. 5в показаны сигналы. поступающие на шину 2 устройства. На фиг. 4г и 5г показано изменение выходного-кода И двоичного счетчика 1 и коды верхней и нижней границ узкого диапазона. допусков N ь„и N z> поступающие на входы "В" соответственно цифрового компаратора верхнего порога 14 и нижнего порога 12. На фиг.4д и.5д приве-. дены импульсы на выходе элемента

H 15. На фиг.4е и 5е показано число единиц М, записанное в сдвиговом регистре б. На фиг.4ж и 5ж приведен сигнал на выходе мажоритарного элемента"m из и" 7 н выходной шине 8 устройства.

Устройство работает следующим образом.

Генератор тактовых импульсов 3 . вырабатывает импульсы (фиг.4а).поступающие на вход синхронизации двоичного счетчика.1 и через делитель 4 частоты на формирователь 5 импульсов выборки, на выходе которого вырабатываются импульсы с периодом T обнуляющие двоичный счетчик (фиг.4б).

В

Устроиство работает s двух режимах: режиме ожидания и режиме приема аварииного сигнала в виде последователь ности прямоуголь ных импульсов с заданной частотой и длительностью.

В режиме ожидания (фиГ. 4) на шину 2 устройства поступают импульсы помех (фиг.4в). Эти импульсы разрешают работу счетчика 1 на время действия импульса помехи. В промежутках между импульсами помехи счетчик хранит насчитанное число тактовых импульсов. 1< концу интервала выборки в счетчике накапливается число

М t fòэ

1018222

55. где t - суммарная длительность и импульсов, поступивших на шину 2 устройства (фиг.4г).

Если Nct > Nav или N 6t с Х,, то на выходе элемейта и 15 к моменту окончания интервала выборки Т присут-5 ствует логический нуль (фиг.4д), который и заносится импульсом выборки .в сдвиговый регистр 6. В течение следующего интервала выборки процесс повторяется, в регистр 6 записываются 10 одни нули на выходе мажоритарного элемента 7 " m из n" присутствует логический нуль, который выдается на выходную шину 8 устройства. сигнализируя о том, что аварийный сигнал на шине 2 устройства отсутствует.

Кроме того. этот логический нуль поступает на управляющий вход 9 блока 10 формирования кодов и на его

aepsaA и второй группе выходов 11 20 и 13 сохраняются соответственно ко- ды Ь и Х нижней и верхней границ узкого диапазона допусков.

В режиме приема аварийного сигнала (фиг.5) последовательность пря- Я моугольных импульсов с заданной частотой и длительностью поступает на шину 2 устройства (фиг.5в). Частота . ,импульсов аварийного сигнала выбрана равной частоте импульсов выборки. З0

Длительность импульса аварийного ,сигнала пропорциональна числу N >накапливающемуся в двоичном счетчике 1 к концу интервала выборки, прнчем длительность импульса аварийного сигнала (Фиг -5в) выбрана таким образом, чтобы удовлетворялось условие

Хну C Х < Ne„(ôèã.5r), т.е. чтобы длйтельйость импульса. попадала внутрь узкой эоны допуска на длительность, определенную нижней и верх- «0 ней границами Хн„и Хз . На выходе элемента И 15 к момейту окончания интервала выборки Т присутству- ет логическая единица, которая заносится импульсом выборки в сдвиго- 45 вый регистр 6. В течение следующего интервала выборки процесс йоэторяется, число единиц N>. записанных в ,.сдвиговый регистр, увеличивается. .При выполнении условия N p m 50 на выходе мажоритарного элемента m из п появляется логическая единица. Для примера, на фиг.5е и 5ж . показана работа четырехразрядногь сдвигового регистра и мажоритарного элемента "3 и 4". После заполнения единицами трех йз четырех разрядов сдвигового регистра б срабатывает мажоритарный элемент 7 и на его выходе появляется логическая единица. поступающая иа выходную шину 8 устройства. сигнализируя о том, что на шине 2 устройства присутствует арарийный сигнал. Кроме того, эта логи-. ческая единица поступает на управляющий вход 9 блока 10 .формирования 65 кодов и на его первой и второй группе выходов 11 и 13 появляются соответственно коды Х„и Х нижней и верхВш ней границ широкого диапазона допус" ков (фиг.5г). Эти коды выбраны так. чтобы выполнялось условие Х; )Х е v

Х,яч з Х, . РасшиРение эоны допуска йа длйтельность импульса аварийной сигнализации увеличивает вероятность непрерывной выдачи на выход устройства сигнала тревоги при наличии помех.

Устройство не требует .синхронизации импульcos аварийного сигнала с импульсами выборки. т.е. может работать асинхронно с входным сигналом (фиг.5Ь и 5в).

Кроме того, устройство допускает отклонения периода аварийного сигнала Т, от заданного значения в следующих пределах .

Х . т а 2 Хэ

НЧ.

Прн этом э конце каждого периода выборки э сдвиговый регистр 6 записывается единица, что не изменяет выходной сигнал устройства.

Блок 10 формирования кодов (фиг.2) работает следующим образом.

При наличии логического нуля на управляющем входе 9 блока 10 этот сигнал поступает на управляющие входы мультиплексоров 20 и 21. M-разрядные коды нижней и верхней границ узкого диапазона, хранящиеся в постоянных запоминающих устройствах на переключателях 16 и 18, поступают соответственно через мультиплексоры

20 и 21 на первую 11 и вторую 13 группы выходов блока формирования кодов 10. При наличии логической единицы на управляющем входе 9 блока 10 на первую 11 и вторую 13 группы выходов через мультиплексоры 20 и 21 поступают М-разрядные коды нижней и верхней границ широкого диапазона, хранящиеся в постоянных запоминающих устройствах на переключателях

17 и 19.

Блок 10 формирования кодов (фиг.3) работает. следующим образом.

При наличии логического нуля на управляющем входе 9 и блока 10 этот сигнал поступает на адресные входы, например, только на младшие разряды адресных входов полупроводниковых постоянных запоминающих устройств

22 и 23. Выбранные по этим адресам коды нижней и веркней границ узкого диапазона с выходов постоянных запоминающих устройств 22 и 23 поступают соответственно на первую 11 и вторую 13 группы выходов блока 10 формирования кодов. При наличии логической единицы на управляющем входе 9 блока 10 этот сигнал поступает иа адресные входы, например только младшие разряды постоянных запоминающих устройств 22 и 23 ° Выбранные по этим

1018222

10 адресам коды нижней,и верхней границ широкого диапазона с выходов постоянных запоминающих устройств 22 и 23 поступают соответственно на первую

11 и вторую 13 группы выходов блока

10 формирования кодов. По сравнению с прототипом, пред-, лагаемое устройство при наличии помех уменьшает вероятность ложных тревог в режиме ожидания и. исключает однократные и многократные (до m-n за и периодов выборкй ) пропадания

I сигнала тревоги на выходе устройства при наличии аварийного сигнала на входе за счет накопления решений за п периодов выборки и мажоритарного

"m из n" анализа решений с одновременным изменением границ зоны допуска на параметры аварийного сигнала. Внедрение предлагаемого устройства дает большой социальный эффект повышает вероятность спасения жизни людей, находящихся в селеопасной зоне.

1018222

0 g

Еу ю

Ффу

hlgy

И

S g

О

1 . 8p

Х

8. g .1 и а

8 р

Ncr д g

Жр

2 ф 1

ВНИИПИ Заказ 3560/53 Тираж 936 Подписное

Филиал ППП "ПаТент", г.ужгород, ул.Проектная,4