Устройство для определения вариации аналогового сигнала
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для цифровой обработки аналоговых сигналов, поступающих от датчиков технологических параметров. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет определения величины вариации аналогового сигнала. Устройство содержит схему 1 сравнения, генератор 2 импульсов, счетчики 3...5, дешифраторы 6 и 7, цифроаналоговый преобразователь 8, триггер 9 управления, элемент НЕ 10, элементы И 11...16, элементы ИЛИ 17 и 18. Устройство позволяет аппаратно реализовать процедуру вычисления вариации обрабатываемого аналогового сигнала в течение заданного временного интервала. 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
06 Р 15/46, С 05 B 23/02
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
1 (21) 4483265/24-24 (22) 25.07.88 (46) 07.05.90. Бюл. № 17 (71) Институт кибернетики им.B.М.Глушкова АН УССР (72) Л.С.Файнзильберг (53) 681.3.06.14(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 752162, кл. G 06 F IS/46, 1978.
Авторское свидетельство СССР № - 1332335, кл ° G 06 F 15/46, 1985.
Патент CIHA ¹ 4246470, кл. G 06 F 15/46, опублик. 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕННАЯ ВАРИАЦИИ АНАЛОГОВОГО СИГНАЛА (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть ис„„80„„ I 562932
2 пользовано для цифровой обработки аналоговых сигналов, поступающих от датчиков технологических параметров.
Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства за счет определения величины вариации аналогового сигнала. Устройство содержит схему 1 сравнения, генератор 2 импульсов, счетчики 3 — 5, дешифраторы 6 и 7, цифроаналоговый преобразователь 8, триггер 9 управления, элемент НЕ 10, элементы И 11 — 16, элементы ИЛИ 17 и 18. Устройство позволяет аппаратно реализовать процедуру вычисления вариации обрабатываемого аналогового сигнала в течение заданного временного интервала. 2 ил, 1562932
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для автоматического определения в цифровой форме вариации (максимального изменения) обрабатываемогс аналогового сигнала, поступающего от различного рода источников, например, датчиков технологических процессов. 10
Цель .изобретения " расширение функцнональных возможностей устройства за счет определения величины вариации айалогового сигнала. На фиг.l представлена структурная схема устройства для определения вариации аналогового сигнала; на фиг.2— временные диаграмм1, иллюстрирующие принцип его работы.
Устройство для определения варна- 20 ции аналогового сигнала (фиг.l) содержит схему 1 сравнения, генератор 2 импульсов, реверсивные счетчики 3 — 5> дешифраторы 6 и 7 нуля, цифроаналоговый преобразователь 8, триггер 9 управления, элемент HE 10, элементы
И 11 — 16, элементы ИЛИ 17 и 18, информационный вход 19 устройства, установочный 20 и управляющий 21 входы, информационный 22 и управляющий 23 вы- 30 ходы устройства.
Устройство работает следующим образом.
Перед началом цикла обработки аналогового сигнала X(t) в момент време- 35 ни t (ôèã.2) на первый управляющий вход устройства (на единичный вход триггера 9 (фиг.l) и установочные входы счетчиков 3 и 4) с помощью кнопки начальной установки (не показана)
Или от какого-либо другого внешнего устройства поступает управляющий сигнал, посредством которого триггер 9 устанавливается в единичное состояние, а счетчики 3 и 4 обнуляются.При этом триггер 9 сигналом на нулевом выходе блокирует элементы И 15 и 16, а также подает разрешающий потенциал логической единицы на входы элементов И 11 и 12. 50
Обрабатываемый аналоговый сигнал
X(t) поступает на первый вход схемы 1 сравнения. На второй вход этой же схемы поступает компенсирующий аналоговый сигнал Х () обратной связи с 55 выхода цифроаналогового преобразователя 8. Если сигнал X(t) больше сигнала Х () (режим "Недокомпенсация"), то на первом выходе схемы 1 срав ения образуется сигнал логической единицы, который открывает,элемент И 11.
Импульсы от генератора 2 через эле- . мент И 11 поступает на вход сложения реверсивного счетчика 5. Содержимое этого счетчика увеличивается, что, в свою очередь, вызывает увеличение компенсирующего аналогового сигнала
Х (t) на выходе цифроаналогового преобразователя. Как только сигйал Х (С) становится равным сигналу X(t) с точностью до порога нечувствительности
Е, схема 1 сравнения закрывает элемент И 11.
Если же обрабатываемый сигнал X(t) меньше компенсирующего сигнала Х„() (режим "Перекомпенсация"), то на втором выходе схемы 1 сравнения образуется сигнал логической единицы, который открывает элемент И 12, и импульсы от генератора 2 поступают уже на вход вычитания реверсивного счетчика 5. Содержимое этого счетчика уменьшается, что вызывает уменьшение компенсирующего сигнала Х„(t). Как только сигнал Хк() становится равным сигналу X(t) с точностью до Е схема 1 сравнения закрывает элемент
И 12. Тем самым осуществляется следящее преобразование обрабатываемого сигнала X(t) в цифровую форму, в процессе которого на выходах разрядов реверсивного счетчика 5 образуется параллельный код, пропорциональный текущему значению сигнала Х(с), а ча выходах элементов И 11 и 12 — реверсивный числоимпульсный код,, представляющий собой последовательность кодовых импульсов К и К,,образуемых соответственно при каждом элементарном положительном и отрицательном приращениях сигнала Х(t).
Кодовые импульсы К+, образуемые на выходе элемента И ll поступают также через элемент ИЛИ 17 на вход сложения реверсивного счетчика 3 и через элемент И 14 и элемент ИЛИ 18 на вход вычитания реверсивного счетчика
4. Кодовые импупьсы К, образуемые на выходе элемента H 12, поступают также на вход сложения реверсивного счетчика 4.и через элемент И 13 на вход вычитания реверсивного счетчика
3. С.помощью дешифраторов 6 и 7 осуществляется блокировка счета на вычитание в счетчиках 3 и 4, как только
5 1562 в соответствующем счетчике образуется число нуль. Блокировка достигается тем, что при появлении в счетчике 3 числа куль ка выходе дешифратора 6, подключеккдго к нулевым выходам разрядов счетчика 3, образуется потенциал логического нуля, который блокирует элемент И 13. Аналогичным образом с помощью дешифратора ? осуцест-10 вляется блокировка входа вычитания счетчика 4.
Поскольку в начале цикла обработки сигкала в момент времени to (фиг.2) счетчики 3 и 4 обнуляются, то в результате на выходах дешифраторов 6 и
7 образуются потенциалы логического нуля, которые посредством элементбв
И 13 и 14 блокируют входы вычитания соответственно счетчиков .3 и 4. 20
В интервале времени между моментами Т и Т, (фиг.2) сигнал X(t) возрастает, а значит образуются кодовые импульсы К+ ка выходе элемента И 11 (фиг.1). Эти импульсы поступают через 25 элемент ИЛИ 17 на вход сложения реверсивного счетчика 3 и вход элемента И 14, который в данной ситуации заблокирован сигналом от дешифратора
7 нуля. В результате в указанный про- 30 межуток времени счетчик 4 продолжает оставаться в нулевом состоянии, а счетчик 3 считает на сложение, причем содержимое этого счетчика пропорционально текущему положительному при- 3 ращению сигнала X(t) относительно его значения Х в момент времени о
В момент времени t„ (фиг.2) происходит изменение знака .приращения сигнала, а значит на выходе элемента
И 12 (фиг.1) образуются кодовые им пульсы К . Эти импульсы поступают на вход сложения реверсивного счетчика
4 и на вход элемента И 13. Посколь- . ку в реверсивном счетчике 3 в данной 45 ситуации содержится число, отличное от нуля, на выходе дешифратора 6 образуется сигнал логической единицы, который открывает элемент И 13. Поэтому в интервале между моментами вре" g0 мени t и t кодовые импульсы К свободно проходят на вход вычитания счетчика 3, уменьшая содержимое последнего. Однако к моменту времени tg содержимое этого счетчика еще не достиг" нет нуля, поскольку значение сигнала Х больше значения сигнала Х,. Содержимое же реверсивного счетчика 4 увеличивается и к моменту времени t g
93? окажется пропорциональным отрицательному приращению сигHQJIH Х(t) относительно зкачейия Х вЂ” наибольшего лоf кального значения обрабатываемого сигнала от момента t качала цикла его обработки.
В момент времени t (фиг.2) происходит очередное изменение знака приранения сигнала X(t) и снова образовываются уже кодовые импульсы К .Эти импульсы поступают на вход сложения реверсивного счетчика 3 If открытый пешифратором 7 вход вычитания реверсивного счетчика 4. Содержимое счетчика 3 постоянно увеличивается, а счетчика 4 уменьшается до тех пор, пока в момент времени t> (фиг.2) выполняется условие Х =Х и содержимое
9 f счетчика 4 равно нулю. В этот момент времени Ез дешифратор 7 блокирует элемент И 14, предотвращая дальнейший счет на вычитание счетчиком 4.
Начиная с момента времени (фиг.2}, сигнал X(t) уменьшается, а значит образуются кодовые импульсы
К, которые поступают на вход сложения счетчика 4 и вход вычитания счет.чика 3. При этом содержимое счетчика
4 в каждый момент времени пропорционально текущему отрицательному приращению сигнала X(t) относительно наибольшего локального значения Х в течение цикла обработки сигнала, а содержимое счетчика 3 пропорционально текущему положителькому приращению сигнала Х() относительно наименьшего локального значения Х в течение цикла обработки сигнала.
В.моменты времени t и С (фиг.2) происходят очередные изменения знака приращения сигнала X(t), что вызывает изменения направления счета в счетчиках 3 и 4. Яднако поскольку экстремальные значения сигнала Х и Х не являются ни наибольшим,:-;и наименьшим значениями сигнала, то в счетчиках 3 и 4 нуль не образуется, а значит не происходит срабатывание дешифраторов 6 и 7, В момент времени t>, когда значение сигнала Х становится равным наименьшим значению Х, принятому в момент времени t0, содержимое счетчика .
3 равно нулю. При этом срабатывает дешифратор 6 н закрывается элемент
И 13. В результате, начиная с момента времени Ст,счет на вычитание счет1562932 чика 3 прекращается и в нем сохраняется число нуль.
В интервале между моментами времени te u t (фиг.2) счетчик 3 (фиг.1) работает на сложение, а счет5 чик 4 — на вычитание, причем содержимое счетчика 3 пропорционально ло" кальному положительному приращению сигнала X(t) относительно наименьшего значения Х8 от момента t> начала ,обработки, а содержимое счетчика 4 огрицательному локальному приращению сигнала X(t) относительно наибольшего значения Х 4 от момента, начала обработки. Ввиду того, что указанные приращения отличны от нуля, то в течение рассматриваемого интервала времени дешифраторы 6 и ? не срабатывают.
В момент времени tg (фиг.2) проис- 0 ходит очередное изменение знака приращения сигнала, и счетчик 3 начиHQPT работать на вычитание, а счетчик 4 — на сложение. В момент времен t 1î, когда значение сигнала Х1 25
1о равно наименьшему значению сигнала
Х11, в счетчике 3 образуется число нуль, При этом дешифратор 6 (фиг.1) с помощью элемента И 13 блокирует вход вычитания счетчика 3, благодаря чему при да„пьнейшем отрицательном изменении сигнала X(t) число нуль в нем сохраняется.
Начиная с момента времени
11 (фиг,2), когда образуются кодовые импульсы К., счетчик 3 (фиг.1) работает на сложение, а счетчик 4 — на вычитание, причем содержимое счетчика
3 пропорционально положительному приращению сигнала X(t) относительно наименьшего значения Х11, а содержИмое счетчика 4 — отрицательному приращению сигнала Х(с) относительно наибольmего значения Х4., Таким образом, в момент времени t (фиг.2)
17 окончания цикла обработки сигнала содержимое счетчика 4 равно величине
8Х представляющей собой абсолютную величину разности значения Х 1 сигнала, IIpHHHTorо в момент времени и.наибольшего значения Х4 сигнала, принятого в течение времени цикла обработки между моментами t u t 1, а содержимое счетчика 3 равно величине ,ЬХ11, представляющей собой абсолютную величину разности значения Х 1 и наименьшего .значения Х„, сигнала, принятого в течение времени цикла обра6оТКН межДУ MoMeHvaMH t H t11
В момент времени t на второй уп12 ,равляющий вход 21 устройства (нулевой вход триггера 9) поступает сигнал и триггер 9 устанавливается в нулевое состояние. При этом сигнал на единичном выходе этого триггера блокирует элементы И 11 и 12, а разрешающий сигнал с нулевого выхода поступает ьа элементы И 15 и 16. Поскольку содержимое дХ счетчика 4
1 отлично от нуля, то на выходе дешифратора 7 образуется сигнал логической единицы, который открывает элемент И 15 и через элемент HE 10 блокирует элемент И 16. Импульсы от генератора 2 через открытый элемент И
15 и элемент ИЛИ 18 поступают на вход вычитания счетчика 4 и через элемент
ИЛИ 17 на вход сложения счетчика 3.
При этом содержимое счетчика 4 уменьшается, а содержимое счетчика 3 увеличивается до тех пор, пока в нем не образуется число нуль и дешифратор
7. заблокирует элемент И 15. В момент срабатывания дешифратора 7 в счетчике
3 образуется код ЛХ = Л Х, + и Х, представляющий собой цифровой эквивалент вариации обрабатываемого сигнала X(t) в течение цикла его обработки (фиг.2).
Одновременно при срабатывании дешифратора 7 (фиг.1) на выходе элемента
НЕ 10 появится сигнал логической единицы, совпадение которого с сигналом логической единицы на нулевом выходе триггера 9 вызывает появление сигнала логической единицы на выходе элемента И 16. Появление указанного сигнала на выходе 23 устройства сигнализирует внешнему устройству (например, ЭВМ) о возможности считывания информации на информационном выходе 22, представляющей собой параллельный код вариации обрабатываемого сигнала.
Формула изобретения
Устройство для определения вари1 ации аналогового сигнала, содержащее схему сравнения, генератор импульсов, первый — третий реверсивные счетчики, первый — шестой элементы И, элемент
НЕ, первый и второй дешифраторы нуля, цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен с первым входом. схемы сравнения, второй вход которой является информационным входом устройства, а первый и второй вы1562932
io ходы подключены к первьм входам первого и второго элементов И, вторые входы которых и первый вход третьего элемента И соединены с выходом генератора импульсов, а выходы подключены соответственно к входам сложения и вычитания первого реверсивного счетчика, выход которого подключен к входу цифроаналогового преобразователя, выход четвертого элемента И соединен с входом вычитания второго реверсивного счетчика, выход которого подключен к входу первого дешифратора нуля, выход второго элемента И сое- g динен с входом сложения третьего реверсивного счетчика, выход которого подключен к входу второго дешифратора нуля, выход которого соединен с первым входом пятого элемента И и . 20 входом элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом шестого элемента И, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет 25 определения величины вариации аналогового сигнала, в него введены первый, второй элементы ИЛИ и триггер управления, единичный вход которого соединен с установочными входами вто- 30 рого и третьего реверсивных счетчиков и установочным входом устройства, управляюций вход которого подключен к нулевому входу триггера управления, прямой выход которого соединен с третьими входами первого и второго элементов И, а инверсный выход — с вторыми входами третьего и шестого элементов И, выход шестого элемента
И является сигнальным выходом устройства, информационный выход которого подключен к выходу второго реверсивного счетчика, третий вход третьего элемента И соединен с выходом второго дешифратора нуля, а выход — с первыми входами первого и второго элементов ИЛИ, второй вход первого элемента ИЛИ подключен к выходу первого элемента И и второму входу пятого элемента И, выход которого соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу вычитания третьего реверсивного счетчика, выход первого элемента ИЛИ соединен с входом сложения второго реверсивного счетчика, выход первого. дешифратора нуля подключен к первому входу четвертого элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И.
1562932
Редактор Н. Рогулич
Заказ 1066
Тираж 564
Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и. открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 Зыюд1
/ПЮГ8риУ
ЙиодО
ЮД/Я АУ
Составитель А.Александров
Техред Л.Сердюкова Корректор В.Гирняк