Устройство для порогового контроля периода

 

Изобретение относится к измерительной технике и автоматике и может быть использовано для порогового контроля смеси детерминированных и случайных величин, представленных в виде изменяющихся во времени периода или длительности входного периодического сигнала, а также в системах автоматического регулирования, в колен в виде изменяющихся во времени периода или длительности сигнала. Устройство для порогового контроля периода содержит формирователь 1 импульсов , эталонный генератор 2, счетчик 3 импульсов, дешифраторы 4 и 5, переключатели 6 и 7, триггеры 8,9, 12,13, элементы И 10 и II, элемент 14 задержки, блок 15 управления, блок 16 анализа. В описании изобретения приведены также структурные электрические схемы блока 15 управления и блока Г6 анализа. Исключение ложных срабатываний устройства при наличии флуктуации длительности (периода ) у входного контролируемого сигнала и при кратковременных изменениях этой длительности (периода) на величину , превышающую разницу -между верхним и нижним значениями пороговых уровней, позволяет повысить помехоустойчивость устройства. 2 з.п. ф-лы, 2 § (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1456928 А 1 (5ц 4 G 04 F 10/04, Н 03 К 5/19

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ДBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 426I9! 9/24-21 (22) 15.06.87 (46) 07.02.89. Бюл. № 5 (72) В.Г. Гладилович, В.И. Лавринович и А.П. Рыжков (53) 681.11(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 879554, кл. G 04 F 10/04, 1978.

Авторское свидетельство СССР № 1239679, кл. G 04 F 10/04, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОРОГОВОГО КОНТРОЛЯ ПЕРИОПА (57) Изобретение относится к измери* тельной технике и автоматике и может быть использовано для порогового контроля смеси детерминированных и случайных величин, представленных в виде изменяющихся во времени периода или длительности входного периодического сигнала, а также в системах автоМатического регулирования, в которых регулируемый параметр представлен в виде изменяющихся во времени периода или длительности сигнала.

Устройство для порогового конгроляпериода содержит формирователь 1 импульсов, эталонный генератор 2, счетчик 3 импульсов, дешифраторы 4 и 5, переключатели 6 и 7, триггеры 8,9, 12,13, элементы И 10 и 11, элемент

14 задержки, блок 15 управления, блок 16 анализа. В описании изобретения приведены также структурные электрические схемы блока 15 управления и блока 16 анализа. Исключение лож— ных срабатываний устройства при наличии флуктуации длительности (периода) у входного контролируемого сигнала и при кратковременных изменениях этой длительности (периода) на величину, превышающую разницу между верхним и нижним значениями пороговых уровней, позволяет повысить помехоустойчивость устройства. 2 з.п. ф-лы, 1456928

Изобретение относится к измерительной технике и автоматике и может: быть использовано для порогового контроля смеси детерминированных и слу5 чайных величин, представленных в виде изменяющихся во времени периода или длительности входного периодического сигнала, а также в системах автоматического регулирования, в которых регулируемый параметр представлен в виде изменяющихся во времени периода или длительности сигнала.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости устройства за счет !5 исключения возможности срабатывания при поступлении на входную шину импульсов помехи.

На фиг.1 показана структурная электрическая схема устройства; нафиг.2 — 20 временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство (фиг,!) содержит формирователь 1 импульсов, вход которого соединен с входной шиной. Выход эталонного генератора 2 соединен со счетным входом счетчика 3 импульсов, выходы которого поразрядно соединены с входами первого и второго дешифраторов 4 и 5. С первого по k-й выходы 30 дешифратора 4 соединены соответственно с первого по k-й замыкающими контактами первого переключателя 6 ° С первого по M-й выходы дешифратора 5 соединены соответственно с первого по M-й замыкающими контактами переключателя 7. Переключающие контакты переключателей 6 и 7 соединены с

S-входами соответственно первого и второго триггеров 8 и 9. Выходы пер- 40 вого и второго элементов И 10 и 11 соединены с К-входами соответственно третьего и четвертого триггеров

12 и 13, а выход триггера 12 — с информационным входом элемента 14 .за- 45 держки, тактовый вход которого соединен с первым выходом блока 15 управления и К"входами триггеров 8 и 9, Выход триггера 13 соединен с первым входом блока 16 анализа, выход которого соединен с выходной шиной, а;второй вход — с выходом элемента 14 задержки. Выход формирователя 1 соединен с установочным входом счетчика 3 и входом блока 15, второй вшход которого сбединен с первыми входами элементов И 10 и 11, вторые входы которых соединены с инверсными выходами соответственно триггеров 8 и 9, прямые выходы которых соединены с S-входами соответственно триггеров

12 и 13.

Блок 16 анализа содержит с первого по третий элементы И 17-19, выходы которых соединены соответственно с первого по третий входами элемента

ИЛИ 20, выход которого соединен с выходом блока 16. Первые входы эхгементов И 17 и 19 соединены с первым входом блока 16, первый вход элемента И 18 и второй вход элемента И 19— с вторым входом блока,!6, а вторые входы элементов И 17 и 18 — с выходом элемента ИЛИ 20.

Элемент !4 задержки выполнен в виде регистра сдвига, информационный и тактовый входы которого соединены соответственно с информационным и тактовым входами элемента 14, а выход

N-ro разряда регистра сдвига — с выходом элемента задержки.

В зависимости от характера подаваемого на вход устройства сигнала (непрерывное гармоническое колебание, период которого подлежит контролю, или, например, периодическая импульсная последовательность, у которой контролируется длительность.импульсов) в качестве формирователя 1 может быть использован соответственно либо усилитель-ограничитель (для получения прямоугольных импульсов, длительность которых пропорциональна контролируемому периоду), либо обыкновенный транзисторный ключ (для формирования четких фронтов у входного сигнала и согласования, при необходимости его параметров с элементной базой, используемой при реализации устройства).

В качестве эталонного генератора 2 может быть использован генератор прямоугольных импульсов, частота которого стабилизирована с помощью кварцевого резонатора.

Счетчик 3 импульсов может быть выполнен,на микросхемах, например, К 1 55ИЕ 2.

Дешифраторы 5 и 4 могут быть реализованы на элементах совпадения, с помощью которых задаются требуемые пороговые уровни, При этом входы элементов совпадения подключаются к соответствующим выходам счетчика 3 им— пульсов, а выходы, соответствующие заданным пороговым уровням, через

1456928

10

55 переключатели 6 и 7 — к S-входу соответственно триггеров 8 и 9.

Триггеры 8 и 9 предназначены для формирования сигналов мгновенного превышения верхнего (триггер 8) и нижнего (триггер 9) значений пороговых уровней и управления элементами

И 10 и 11, через, которые, в случае несрабатывания триггеров 8 и 9 по окончании измерения длительности очередного входного сигнала, подаются команды установки в исходное состояние триггеров 12 и !3.

Триггеры 12 и 13 формируют сигналы превышения верхнего (триггер 12) и нижнего (триггер 13) значений пороговых уровней (фиг. 2н,м).

Элемент 14 задержки предназначен для задержки на время выходного сигнала триггера 12 верхнего значения порогового уровня и может быть выполнен в виде регистра сдвига с N выходами на микросхемах, например, Kl55TN2 или К155ИР1.

Блок 15 управления состоит из двух одновибраторов, входы которых объединены и соединены с выходом формирователя 1. Выход первого одновибра" тора является первым выходом, а выход второго одновибратора — вторым выходом блока 15 управления. При этом первый одновибратор запускается по переднему фронту {в нашем примере отрицательным перепадом из "1" в

"О ), а второй — по заднему фронту (в нашем примере положительным перепадом из "О" в "1") импульсного сигнала, получаемо"o на выходе формирователя 1.

Блок 16 анализа организован таким образом, что при наличии уровня

tl ll

Лог.О на обоих входах блока или уровня "Лог.!" только на одном из входов на его выходе присутствует. уровень "Лог.О". Уровень "Лог ° 1" появляется на выходе блока 16 анализа лишь тогда, когда уровни "Лог.1" поступают одновременно на оба его входа. После появления уровня "Лог.l" на выходе блока 16 анализа уровень

"Лог.О" на его выходе восстанавливается при одновременном поступлении уровня "лог.О" на оба его входа.

Устройство для порогового контроля периода работает следующим образом.

На верхней диаграмме фиг.2 условно изображена кривая зависимости

T(t), отражающая закон, по которому изменяется длительность,(ïåðèîä) входных контролируемых сигналов.

Штриховыми прямыми линиями на этой диаграмме показаны верхнее (Т, ) и нижнее (Т„ „ ) значения заданного порогового уровня.

На фиг.2а приведена импульсная последовательность, подаваемая на входную шину устройства для порогово-. го контроля периода, длительность импульсов которой относительно медленно изменяется и одновременно флуктуирует по случайному закону T(t).

При этом под воздействием одиночных кратковременных импульсных помех могут происходить, например, однократные аномальные изменения длительности входных сигналов ("выбросы" или

"провалы").

На фиг. 2б показана эта же последовательность после формирования фронтов формирователем l..

На фиг. 2в условно изображены высокочастотные импульсы эталонного генератора 2, подсчитываемые счетчиком 3 в те промежутки времени, на которые он отпирается под воздействием сигналов формирователя 1.

До тех пор,,пока длительность входных сигналов, подаваемых для контроля на вход устройства, не превышает нижнего (Тпо u ) и верхнего (Т„ р ) значений порогового уровня, сигнал превьппения на выходе блока 16

1 анализа, одновременно являющемся выходной шиной устройства, не появляется (фиг. 2г) .. При этом длительность входных сигналов может иногда превышать однократно (" Выброс" ) сразу нижнее Т„ „ и верхнее Т„ значения заданного порога, что.хотя и приводит к появлению на выходе дешифраторов 4 и 5 сигналов мгновенного превышения нижнего (фиг. 2г) и верхнего (фиг. 2д) порогов, последовательно воздействующих на триггеры 9 (фиг. 2д), 13 (фиг. 2м) и триггеры 8 (фиг. 2и), 12 (фиг. 2н), как превышение блоком 16 анализа не воспринимается, поскольку при этом .уровень

"Лог. l" (фиг. 2м, о) иэ-за задержки на два такта элементом 14 выходного сигнала триггера 12 одновременно на оба его входа не поступает.

В исходное состояние триггеры 9 и 8 затем возвращаются ю пульсом (фиг.2е),формируемым на первом выхо1456928 де блока 15 управления перед началом каждого нового измерения длительности входного контролируемого сигнала, а триггеры !3, 12 — по командам, поступающим с второго выхода блока 15 управления в конце каждого измерения (фиг.2ж) через открытые элементы 11 (фиг.2к) и 10 (фиг. 2л), и в том случае, если в течение всего измерения не происходило срабатывачия соответственно триггеров 9 и 8.

В том случае., когда длительность входных сигналов постепенно увеличивается настолько, что, однажды превысив значение Т „ и,, она уже не становится меньше значения Т„ наступает такой момент времени, когда уровень "Лог.1" с выхода триггера 13 превышений (фиг,2м) и выхода элемента 14.задержки (фиг.2с) начи нает поступать на оба входа блока .16 анализа одновременно. При этом на выходе блока 16 анализа также появляется уровень "Лог.1" (фиг.2т), соответствующий появлению информации на выходе устройства о начале превышения.

В дальнейшем под воздействием одиночных импульсных помех могут происходить такие же однократные уменьшения "провалы" длительности входного периодического сигнала до величины, меньшей значения Т„ ц . Однако уровень "Лог.1" на выходе блока 16 анализа, а значит информация о превышении на выходной шине устройства, при этом не исчезает, так как на одном из его выходов все равно присутствует уровень "Лог ° 1 " (фиг.2м,о).

Далее, когда длительность входных сигналов начинает постепенно -умень1 шаться и становится меньше сначала значения Т„,, а затем и значения

ПОр,Я

T „, наступает такой момент, когеьр. я да на оба входа блока анализа поступают одновременно два уровня "Лог.1" (фиг.2м,о). la его выходе тут же появляется "Лог.0" (фиг.2т), информирующий об окончании превышения.

Если же каждый кратковременныи

"выброс", или "провал" контролируемой величины, представленной в ниде изменяющихся во времени периода или дли" тельностей входных сигналов, содержит в себе не один, а подряд два (и более) аномальных по длительности сигнала, то для полной селекции так и одиночных импульсных помех достаточно задержанный сигнал с выхода элемента 14 задержки снимать не через два, а соответственно через три (и более) такта.

Для нормальной работы устройства, кроме того, необходимо, чтобы промежуток времени между "выбросами" и

"провалами превьппал величину à > эле10 мента 14 задержки, пропорциональную количеству тактов, через которое снимается задержанный сигнал.

Таким образом, преимущество предлагаемого устройства для порогового

15 контроля периода по сравнению с известным заключается в более высокой его помехоустойчивости, которая достигается за счет введения в устройст— во четвертого триггера, второго эле20 мента И, элемента задержки и блока анализа. При этом исключаются ложные срабатывания устройства не только при наличии флуктуации длительности (периода) у входного контролируемого

25 сигнала, но и при кратковременных изменениях ("выбросах" или "прова-лах ") этой длительности (периода) на величину, превьппающую разницу между верхним и нижним значениями пороговых

ЗО уровней.

Использование предлагаемого устройства в информационно-измерительных системах для порогового и допускового контроля периодического сигнала

З5 и в сиетемах автоматического регулирования, позволит повысить достоверность контроля и помехоустойчивость систем.

1ОФо рмула из о бр ет ения

1. Устройство для порогового контроля периода, содержащее формирователь импульсов, вход которого соедип5 нен с входной шиной, а выход — с входом блока управления и установочным входом счетчика импульсов, счетный вход которого соединен с выходом эталонного генератора, а выход — пораз5п рядно с входами первого и второго дешифраторов, причем с первого по k-й выходы первого дешифратора соединены соответственно с первого по k-й замыкающими контактами первого переклю55 чателя, переключающий контакт которого соединен с S-входом первого триггера, а с первого по И-й выходы второго дешифратора соединены соответственно с первого по М-й замыкаю1456928

7л р.и. т,. E

6 е

v

К л . м и о и

P с (v щими контактами второго переключателя, переключающий контакт которого соединен с S-входом второго триггера, причем прямой выход первого триггера соединен с S-входом третьего триггера, R-вход — с R-входом второго триггера превьппений и с первым выходом блока управления, второй выход которого соединен с первым входом г 10 первого элемента И, выход которого соединен с R-входом третьего триггера, а также выходную шину, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью . повышения помехоустойчивости устрой- 15 ства за счет исключения возможности срабатывания при поступлении на входную шину импульсов помехи, в него— введены второй элемент И, четвертый триггер, элемент задержки и блок ана- 20 лиза, выход которого соединен с выходной шиной, а первый и второй входы ко.торого — соответственно с выходом четвертого триггера превьппений и с .выходом элемента задержки, тактовый вход которого соединен с первым выходом блока управления, а информационный вход — с выходом третьего триггера. Причем S-вход четвертого триггера соединен с прямым выходом вто- 30 рого триггера, а R-вход — с выходом второго элемента И, первый вход которого соединен с вторым выходом блока управления, а вторые входы первого и второго элементов И соединены с инверсными выходами соответственно первого и второго триггеров.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а-. ю щ е е с я тем, что блок анализа содержит с первого по третий элементы И, выходы которых соединены с пер- . вого по третий входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с выходом блока анализа. причем первый вход

1 первого элемента И соединен с первым входом третьего элемента И и с первым входом блока анализа, второй вход которого соединен с вторым входом третьего элемента И и с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с вторым входом первого элемента И и выходом элемента ИЛИ.

3, Устройство по п,1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что элемент задержки выполнен в виде регистра сдвига, информационный и тактовый входы которого соединены соответственно с информационным и тактовым входами элемента задержки, а выход N-ro разряда регистра сдвига соединен с выходом элемента задержки.