Устройство для обнаружения и измерения экстремумов сигнала

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при обработке информации, поступающей с датчиков технологических объектов. Цель-изобретения - повьшение -точности обнаружения экстремзгмов ifCtJ и расширение функциональных возможностей устройства, достигается путем расширения частотного диапазона входных сигналов и возможности определения вида экстремумов. Это достигается путем анализа знака первой производной входного сигнала, исключения ложных срабатьюаний, расширения частотного диапазона и определения типа экстремума по знаку первой производной. Устройство содержит нуль-органы 1 и 2, генератор 3 разрертывающего напряжения, блок 4 суммирования , триггеры 5, 14 и 15, одновибратор 6, инвертор 7, логические элементы (ЛЭ) И 8-10, счетчик импурьсов 11, делитель частоты 12, генератор тактовых импульсов 13, ждущий мультивибратор 16 и ЛЭ ИЛИ 17. 1 ил. Дополнительное к авт. св. 78577. w Од 4 03

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1213426 A (51) 4 G 01 R 19/04 (61) 785774 (21) 3769309/24-21 (22) 09.07.84 (46) 23.02.86. Бюл. № 7 (7I) Томский ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного . Знамени политехнический институт им. С.М. Кирова (72) В.В. Медведев (53) 621.317.77(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 785774, кп. G 01 R 19/04, 19?9. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ И

ИЗМ".РЕНИЯ ЭКСТРЕМУМОВ СИГНАЛА (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при обработке информации по° 9 ступающей с датчиков технологических обьектов. Цель -изобретения — повышение точности обнаружения экстремумов и расширение функциональных возможностей устройства, достигается путем расширения частотного диапазона входных сигналов и возможности определения вида экстремумов. Это достигается путем анализа знака первой производной входного сигнала, исключения ложных срабатываний, расшире- ния частотного диапазона и определения типа экстремума по знаку первой производной. Устройство содержит нуль-органы 1 и 2, генератор 3 развертывающего напряжения, блок 4 суммирования, триггеры 5, 14 и 15, одновибратор 6, инвертор 7, логические а элементы (ЛЭ) И 8-10, счетчик импуль- В сов 11, делитель частоты 12, генератор тактовых импульсов 13, ждущий мультнвибратор 16 и ЛЭ ИЛИ 17. 1 ил.

Дополнительное к авт. св. 785774.

i2t3i26

Изобретение относится к вычисли— тельной технике и может быть исполь зовано при обработке информации, поступающей с датчиков технологических объектов, и является усовершенствованием устройства по авт. св.

Ф 785774.

Цель изобретения — повышение точности обнаружения экстремумов и расширение функциональных возможностей за счет увеличения частотного диапазона входных сигналов и возможности определения вида экстремумов.

Указанная цель, достигается за счет анализа знака первой производной входного сигнала, исключения ложных срабатываний, расширения частотного диапазона и определения типа экстремума, используя информацию о знаке первой производной..

Иа чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит нуль-органы

1 и 2 и генератор 3 развертывающего напряжения, блок 4 суммирования, триггер 5, одновибратор 6, инвер" тор 7, элементы И 8-10 счетчик 11 импульсов, делитель 12 частоты, генератор 13 тактовыхс импульсов, первый и второй дополнительные триггеры 14 и 15, ждущий муль-нвибратор 16, элемент ИЛИ 17.

При этом первый вход нуль-органа 1 соединен с первым входом устройства, а выход — с вторыми входами элементов И 8 и триггера 5. Выход генератора 3 развертывающего напряжения соединен с вторыми входа :,и нуль-органа 1 и нуль-органа 2, первый вход которого через блок 4 суммирования соединен с вторым входом устройства, а второй вход блока 4 суммирования — с первым входом устройства.

Выход нуль-органа 2 соединен с первым входом триггера 5, первый выход которого соединен с первым вхо— дом элемента 11 10 непосредственно и одновременно через одновибратор 6 и инвертор 7 с вторым входом элемента

И 10. Второй выход триггера 5 соединен с вторым входом элемента И 9, первый вход которого соединен с выходом одновибратора 6. Генератор 13 тактовых импульсов соединен с делителем 12 частоты и первым входом элемента И 8, выход делителя 12 частоты соединен с входом генератора 3

10 !

25.

35 с! (3

45 развертывающего напряжения и B TopbIM входом счетчика 11. Выход элемента

И 9 соединен с первым входом триггера 14 и одновременно через первый вход элемента ИЛИ !7 и триггер 15 с третьим входом элемента И 8, выход которого соединен с первым входом счетчика ll. Выход элемента И 10 соединен с вторыми входами триггера 14 и элемента ИЛИ 17. Выходы триггера 14 соединены с входами ждущего мультивибратора 16, причем выходы триггера 14, ждущего мультивибратора 16 и счетчика 11 являются выходами устройства.

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал X(t,) поступает на вход нуль †орга I, одновременно с поступлением входного сигнала произ-. водится запуск генератора 13 и установка триггера 5 и второго дополнительного триггера 15 в исходное состояние. Исходному состоянию второго дополнительного триггера 15 ссответствует отсутствие сигнала на его выходе.

Через делитель 12 сигнал с первого выхода генератора 13 подается на вход генератора 3 развертывающего напряжения и на второй вход счетчика II приводя его в нулевое состояние. С выхода генератора 3 на входы, нуль-органов 1 и 2 подается линейно изменяющееся развертывающее напряжение, С второго выхода генератора 13 импульсы поступают на второй вход первого элемента И 8, закрытого нулевым потенциалом с выхода второго дополнительного триггера 15.

При достижении развертывающим напряжением уровня входного сигнала

Х(Ф ) .срабатывает нуль-орган 1, сигналом с выхода которого опрокидывается триггер 5 и запускается одновибратор 6. Элемент И 8 закрывается по первому входу нулевым потенциалом с выхода нуль-органа 1.

При достижении линейно изменяющим" ся развертывающим напряжением уровня сигнала Х(т,)+Х, срабатывает нульорган 2, сигналом с выхода которого триггер 5 возвращается в исходное состояние.

Если во временном интервале между срабатываниями нуль-органов 1 и 2 входной сигнал у еличивается, на выходе элемента И 10 появляется им!

2!3426 пульс, равный Ilo длительности интерв алу в реме н и между с раба тыв аниями одионибратора 6 и пуль-органа 2. Появление этого импульса обусловлено наличием сигналов на входах элемента И 10, соединенных с выходами триггера 5 и инвертора 7, так как дли.тельность импульса на выходе одновибратора 6 связана с параметрами развертывающего и смещающего напряжения соотношением

T = — — А см ) где T — период развертывающего на5 п ряжения;

S — амплитуда развертывающего напряжения;

Х „ — величина смещающего напряжения.

Сигналом с выхода элемента И 10 первый дополнительный триггер 14 устанавливается в соответствующее состояние. Этот же сигнал через элемент ИЛИ 1? поступает на вход второго дополнительного триггера 15, приводя его в такое состояние, при ко-. тором сигнал с выхода второго дополнительного триггера 15 открывает элемент И 8, подготавливая его к пропуску импульсов с вьглода генератора !3 на вход счетчика 11.

Если во временном интервале между срабатываниями нуль-органов 1 и 2 входной сигнал уменьшается, на выходе элемента И 9 появляется импульс, равный по длительности интервалу времени между срабатываниями нуль-органа 2 и инвертора 6. Появление этого импульса обусловлено наличием сигналов на входах элемента И 9, соединенных с выходами триггера 5 и одновибратора 6. Аналогично сигналом с выхода элемента И 9 первый дополнительный триггер 14 и через элемент ИЛИ 17 второй дополнительный триггер 15 устанавливаются в такое состояние, которое свидетельствует об уменьшении входного сигнала (выход первого дополнительного триггера 14} и открывает элемент И 8 {выход второго дополнительного триггера 15). Таким образом, устройство подготавливается к обнаружению экстремумов и измерению их величины.

Во втором и последующих циклах измерения в момент запуска генератора 3 сигналом с выхода нуль-органа открывается элемент И 8, так как на его третьем входе присутствует разрешающий сигнал с выхода второго дополнительного триггера 15. Импульсы с выхода генератора 13 через открытый элемент И 8 поступают на вход счетчика I! до тех пор, пока величина входного сигнала не станет равной величине линейно изменяющегося развертывающего напряжения. При равен-. !

О стве входного сигнала и этого напряжения,срабатывает нуль-орган 1, закрывая сигналом со своего выхода элемент И 8. В счетчик 11 поступает количество импульсов, пропорциональ-!

5 ное величине входноГо сигнала. После срабатывания делителя 12 частоты сигнал с его выхода поступает на второч вход счетчика 11, приводя

его в состояние, соответствующее ну20 левому содержимому. Тем самым счетчик 11 подготавливается к записи нового значения входного сигнала.

Если в течение нескольких циклов измерения входной сигнал увеличива25 ется или уменьшается, первый дополнительный триггер 14 находится в

:одном и том же состоянии и на выходе ждущего мультивибратор 16 сигнал отсутствует, что свидетельствует об отсутствии экстремумов.

При одновременном срабатывании нуль-органа 2 и одновибратора 6, что соответствует равенству нулю первой производной от входного сигнала, сигнал на выходе мультивибратора 16 также отсутствует, так как первыи допслпительный триггер 14 находится в соcòàÿíèè, в котором он установлен в предыдущем цикле измерения, Таким образом,,исключаются ложные срабатывания устройства в том случае, если входной сигнал определенный период остается постоянным, а затем снова увеличивается или уменьшается.

При появлении экстремума изменяются зчак первой производной от входного сигнала, что приводит к изменению очередности срабатывания нуль †opra50 на 2 и одновибратора 6. Это, в свою очередь, приводит к появлению импульса на выходе того из элементов И 9 и 10, на выходе которого нри другом знаке производной от входного сигна55 ла импульс отсутствовал. Сигнал с выхода элемента И 9 или элемента 10, поступая на вход первого дополнительного триггера 14,перебрасывает его .

l2l3426

Составитель В. Шубин

Редактор Т. Кугрышева Техред М.Пароцай Корректор Л. Пилипенко

Заказ 778/55 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

При изменении состояния первого дополнительного триггера 14 срабатывает ждущий мультивибратор 16, сигнал на выходе которого свидетельствует о появлении экстремума.

По сигналу с выхода ждущего мультивибратора 16 производится перезапись содержимого счетчика 11. С выхода дополнительного триггера 14 снима- lp ются сигналы, сообщающие знак производной. Они могут быть использованы для определения типа экстремума.

Таким образом, обнаружение экстре- 15 мумов .предложенным устройством производится с высокой точностью, диапазон его применения ограничивается лишь сигналами, имеющими за период развертывающего напряжения более од- 20 ного экстремума, исключены ложные срабатывания устройства, имеется возможность определения типа экстремума, что обуславливает преимущества предложенного устройства по сравнению с 25 известным.

Формула изобретения

Устройство для обнаружения и измерения экстремумов сигнала по авт.. св. Н - 785774, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью повышения точности обнаружения экстремумов и расширения функциональных возмажнос" тей за счет расширения частотного диапазона и определения типа экстремумов, в него дополнительно введены два триггера, ждущий мультивибратор и элемент ИЛИ, при этом выходы второго и третьего элементов И соединены с входами первого дополнительного триггера и элемента ИЛИ, выход ко торого через второй дополнительный триггер подключен к третьему входу .первого элемента И, выходы первого дополнительного триггера соединены с входами ждущего мультивибратора, выход которого является вторым выходом устройства, выход .делителя частоты соединен с вторым входом счетчика импульсов.