Патент ссср 374628

О С И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

374628

Союз Сооетеииз Социалиотичеоииз

Роопублиа

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт, свидетельства №

Заявлено 06.Ч.1971 (№ 1653815/18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 20.111.1973. Бюллетень № 15

Дата опубликования описания 15.VI.1973

М. Кл. G 06g 7/52

Комитет по делам изобретейий и открытий при Совете Миийотров

CCCP

УДК 681.333 (088.8) Авторы изобретения

P. А. Ахмеджанов, В. С. Казачков, А. Я. Фаронов, С. Г. Чередов и А. С. Шилов

Омский институт инженеров железнодорожного транспорта

Заявитель

СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР АНАЛОГОВЫХ ВЕЛИЧИН

Изобретение относится к устройствам для статистического анализа стационарных эргодических случайных процессов, в частности для получения гистрограмм дифференциальных или интегральных функций распределения величин, характеризующих электрический режим потребителей электрической энергии, например, системы энергоснабжения электрифицированных железных дорог, технологические процессы различных производств, системы автоматического регулирования и др.

Известные статистические анализаторы применяются для автоматизированного статистического анализа, как правило, одной контролируемой величины, например отклонения переменного напряжения промышленной частоты, Для сокр ащения времени статистического анализа целесообразно производить параллельный анализ нескольких контролируемых случайных величин. Использование известных статистических приборов в количестве, равном числу контролируемых величин (например, напряжения), удорожает исследования, так как некоторые элементы данных приборов используются непроизводительно.

Цель изобретения — упрощение устройства и расширение области его применения.

Для этого в предлагаемый анализатор введен преобразователь двоичного кода,в аналог, входы которого подключены к выходам разрядов пересчетной схемы; а в каждый из каналов измерительного блока, количество которых равно числу параллельно анализируемых величин,,введено сравнивающее устройство, содержащее диодно-регенеративную схему сравнения, к одному из входов которой подключен выход преобразователя двоичного кода в аналог, а к другому — соответствующий источник анализируемой величины; триггер возврата, вход «1» которого присоединен к выходу диодно-регенеративной схемы сравнения, а вход «О» — к выходу старшего разряда пересчетной схемы блока автоматики; транзи15 сторный ключ, включенный последовательно в цепь питания диодно-регенер ативной схемы сравнения, вход которого подключен к выходу «1» триггера возврата; одновибратор, вход которого присоединен к,выходу «1» триггера

20 возврата, а выход является выходом сравнивающего устройства и подключен к входу транзисторного ключа измерительного блока.

При этом периодически формируемое на выходе преобразователя двоичного кода в ана25 лог равномерно изменяющееся ступенчатое напряжение и накладываемое в сравнивающих устройствах на анализируемые величины, параллельно осуществляет последовательный поиск тех интервалов (квантов), в пределах ко30 торых находятся в моменты сравнения кровни

374628 анализируемых величин. Такое построение прибора позволяет обеспечить автоматизированный параллельный статистический анализ многих случайных величин, подаваемых на входы прибора в аналоговой форме.

На фиг. 1 йзображена функциональная схема предлагаемого статистического анализатора аналоговых величин; на фиг. 2 — схема сравнивающего устройства; на фиг. 3 — временные диаграммы напряжений, поясняющие работу предлагаемого устройства.

Анализатор состоит из многоканального измерительного блока 1, количество каналов которого равно числу m параллельно анализируемых величин Х (t); пересчетной схемы 2, представляющей собой и-разрядный двоичный счетчик импульсов,и выполненной на триггер ах Тг1 — Тг„; генератора тактовых импульсов

8, выход которого подключен к входу пересчетной схемы 2; дешифратора 4, выполненного, например, в виде диодной матрицы, у которого, входы присоединены к выходам соответствующих разрядов пересчетной схемы 2; электронных (транзисторных) ключей 5, число

q которых равно 2 — 1 и входы которых соответственно подключены к выходным шинам, кроме первой, дешифратора 4; преобразователя б двоичного кода,в аналог, выполненного по схеме параллельного преобразователя суммирования напряжений с эталонными сопротивлениями двух номиналов R — 2R, входы которого подключены соответственно к выходам разрядов пересчетной схемы 2. Каждый канал измерительного блока 1 содержит электронный (транзисторный) ключ 7, со счетчиками 8 электрических импульсов (СИ), которые одними своими зажимами соединены через первые транзисторные ключи 5 с одним из полюсов источника питания Vn, а другими зажимами соединены между собой и через транзисторный ключ 7 измерительного блока 1 подключены к другому полюсу источника питания

К„и сравнивающее устройство 9. В свою очередь, сравнивающее устройство (см. фиг. 2) состоит из диодно-регенеративной схемы сравнения 10, у которой к одному из входов (первый вход сравнивающего устройства) подключен выход источника соответствующей анализируемой,величины X(t), а к другому (второй вход сравнивающего устройства) выход преобразователя б двоичного кода в аналог, триггера возврата 11, вход «1» которого присоединен к выходу диодно-регенеративной схемы сравнения 10, а вход «0» — к выходу старшего разряда пересчетной схемы 2, транзисторного ключа 12, включенного последовательно в цепь питания схемы 10, вход которого подключен к выходу «1» триггера возврата 11, одновибратора 18, вход которого присоединен к выходу «1» триггера возврата, переключателя 14, у которого первый неподвижный контакт 15 присоединен к выходу одновибратора 18, второй неподвижный контакт 1б — к выходу «0» триггера 11, а подвижный контакт 17, служащий выходной клеммой сравнивающего уст4 ройства 9, — к входу транзисторного, ключа 7 измерительного блока.

Устройство работает следующим образом.

Генератор тактовых импульсов 8 вырабатывает последовательность импульсов с заданной частотой повторения (см. фиг. За), которые поступают на,вход пересчетной схемы 2, с выходов триггеров Тг1 — Тг„пересчетной схемы 2 импульсы в двоичном коде (cM. фиг. Зб, в, г) поступают на входы дешифратора 4, с выходов которого импульсы (см. фиг. Зд, е, ж, з) в десятичном коде, называемые в дальнейшем импульсами разрешения записи, поступают поочередно на входы электронных (транзисторных) ключей 5. Одновременно с выходов триггеров TrI — Тг„пересчетной схемы 2 импульсы подаются на входы преобразователя б, который в течение каждой серии, состоящей из 2" импульсов тактового генератора 8, формирует на своем выходе импульсы опроса (см, фиг. Зи), передний фронт которых образован равномерноизменяющейся ступенчатой кривой. Анализируемые величины Х1(/), Х2(/),..., X(t) подаются на первые входы соответствующих ср авнивающих устройств 9 измерительного блока 1. Одновременно импульсы опроса поступают на вторые входы сравнивающих устройств. «Накладываясь» таким образом в каждом из сравнивающих устройств 9 на соответствующие анализируемые величины, «ступеньки» в течение каждого импульса опроса образуют уровни квантования амплитуд анализируемых вели1ин Х, (Г), Х (1),..., Х, (1), числО КОГО35 рых определяется количеством разрядов и пересчетной схемы 2 и равно 2". Число интервалов (квантов), на которое разбиваются возможные амплитуды анализируемых величин, равно 2" — 1. Равномерность и стабильность

4О ширины каждой «ступеньки» обеспечивается, в основном, степенью стабилизации источника питающего напряжения У„и классом точности и стабильностью сопротивлений R — 2R, примененных в преобразователе двоичного ко45 да в аналог, Таким образом, равномерноизменяющаяся часть импульса опроса используется в качестве эталонного напряжения для сравнения с анализируемыми. Так как выходы пересчетной схемы 2 подключены к входам и

50 дешифратора 4, и преобразователя б двоичного кода в аналог, то временные позиции соответствующих импульсов разрешения записи на выходах дешифратора 4 и «ступенек» импульса опроса совпадают. На фиг. Зд, е, ж, з, 55 и показано, что первая «ступенька» импульса опроса, лежащая на оси времени 1 совпадает по времени с импульсом разрешения записи (см. фиг. Зд), снимаемым с первой шины дешифратора 4, вторая «ступеньк໠— с импуль60 сом разрешения записи (см. фиг. Зе), снимаемым со второй шины деш ифратора 4, и т, д.

Так как первый квант образуется между первой и второй «ступеньками», то первый имчульс разрешения записи не используется

65 (соответствующая шина свободна), а соответ374628 ствие по времени формирования квантов и импульсов разрешения записи устанавливается следующим: первый квант соответствует второму импульсу разрешения записи (вторая шина), второй квант — третьему и т. д.

Работа каждого из сравнивающих устройств

9 заключается в следующем. В момент равенства ступенчатого напряжения и анализируемого (см. фиг. Зи) диодно-регенеративная схема сравнения 10 начинает генерировать импульсы, первый из которых (фиг. Зк), поступая на вход триггера возврата 11, опрокидывает его. При этом перепадом напряжения, образованном на выходе «1» триггера возврата, закрывается транзисторный ключ 12, чем обеспечивается отключение напряжения питания схемы t0 и, следовательно, прекращение генерации. Одновременно этим же перепадом ,возбуждается одновибратор 18, на выходе ко- >0 торого формируется импульс длительностью, несколько меньшей длительности одной «ступеньки» импульса опроса (см. фиг. Зм), но достаточной для срабатывания счетчика электрических импульсов. Импульс с выхода одно- 25 вибратора является выходным импульсом сравнивающего устройства 9 в том случае, если подвижный контакт 17 переключателя 14 установлен в положение 15. Если подвижный контакт установлен в положение 1б, то вы- 50 ходным импульсом сравнивающего устройства является импульс (см. фиг. Зл), снимаемый с ,выхода «0» триггера 11 в течение импульса опроса длительностью, равной отрезку времени с момента сравнения до окончания текущего 55 импульса опроса. Введение переключателя 14 в состав каждого сравнивающего устройства позволяет оперативно изменять задачу статистического анализа в зависимости от необходимости получения гистрограмм интегральных 40 или дифференциальных законов распределения по одной или нескольким анализируемым величинам.

Для получения гистрограмм дифференциальных функций распределения анализируе- 45 мых величин Х(/) подвижный контакт 17 переключателя 14 ставят в положение 15. Тогда импульс с выхода одновибратора 18 поступает на вход транзисторного ключа 7 измерительного блока 21. Транзисторный ключ 7 откры- 50 вается и подключает клемму источника питающего напряжения К, к правым по схеме на фиг. 1 зажимам счетчиков импульсов на время, равное длительности выходного импульса одновибратора 18 (см. фиг. Зм). В те- 55 чение импульса опроса импульсы разрешения записи поочередно, начиная со второго, открывают транзисторные ключи б. При этом срабатывает тот из счетчиков импульсов, к левому (по схеме фиг. 1) зажиму которого транзистор- 60 ный ключ подключит др тую клемму источника питающего напряжения V,. Анализируемая величина Х (t) (см. фиг. Зи) в течение двух импульсов опроса попадает последовательно в первый и второй кванты. Временные 65 позиции импульсов одновибратора 14 (см. фиг. Зм) совпадают сначала со вторым (см. фиг. Зе), а затем третьим (см. фиг. Зж) импульсами разрешения записи. Соответственно срабатывают счетчики электрических импульсов.

Для получения гистограмм интегральных функций распределения анализируемых величин контакт 17 ставят в положение 1б. Тогда импульс с выхода триггера 11 (см. фиг. Зл) поступает на вход транзисторного ключа 7, который. открываясь. подключает клемму источника питающего напряжения 17„к правым зажимам счетчиков импульсов на время, равное длительности с момента сравнения до окончания текущего импульса опроса. В течение этого времени импульсы разрешения записи поочередно откоывают транзисторные ключи 5. которые в той же последовательности подключают к левым зажимам счетчиков имп льсов долгой полюс питающего напряжения

V„,. При этом поочередно срабатывают счетчики импульсов, которых окажутся одновременно подключенными к источнику питания

К, левые и правые зажимы. При попадании величины Хi (() сначала в первый, а затем ,втовой KBAHT?..I длительности имп льсов (см. фиг. Зл), поочередно поступающих с выхода триггера 11, обеспечивают срабатывание грчпп счетчиков впача,ле СИ1 — СИд, а затем—

С И2 — СИа.

Пепиодически, через 2" имп льсов тактового генеоатопа 8. импульс с выхода стаошего разряда пересчетной схемы 2 поступает на вход сбпоса триггеров 11 всех сравнивающих устпойств 9. чем обеспечивается подключение питающего напряжения V„к схемам 10 и подго. товка сравнивающих стройств к работе в следлощем цикле. Свавнивяющие т стройства ппиходят в исходное состояние, пересчетная схема 2 начинает счет с нулевого положения, и цикл повторяется.

Предмет изобретения

1. Статистический анализатор аналоговых величин, содержащий генератор тактовых импульсов, выход котоРого через пересчетную схем и дешифратор подключен к первым электронным ключам, многоканальный измерите, льный блок, содержащий.в каждом канале электронный ключ, соединенный со счетчиками импульсов, которые соответственно подключены к первым электронным ключам, отличаюи1ийся тем, что, с целью упрощения устройства и расширения области его применения, он содержит преобразователь, а каждый канал блока измерения — сравнивающее устройство, причем входы преобразователя соединены с выходами пересчетной схемы, а выход его подключен к первым входам сравнивающих устройств, вторые входы которых соединены с информационными входами, а третьи входы объединены и подключены к пересчетной схе374628 ме, выходы сравнивающих устройств подключены к соответствующим электронным ключам измерительного блока.

2. Анализатор по п. 1, отличающийся тем, что сравнивающее устройство содержит электронный ключ, соединенный через диодно-регенеративную схему сравнения с единичным входом триггера возврата, единичный выход которого соединен с электронным ключом и через одновибратор — с переключателем, второй вход которого .соединен с нулевым выходом триггера возврата, 374628 фиг 5

Составитель Э. Сегина

Техред 3, Тараненко

Редактор Т. Иванова

Корректор В. Федулова

Заказ 1654/8 Изд, № 355 Тираж 647 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2