SU1674159A1 - Устройство дл контрол и оценки среднего значени аналогового сигнала - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области вычислительной техники и может быть использовано дл  вычислени  среднего значени  аналогового сигнала, представл ющего реакцию объекта контрол . Цель изобретени  - расширение области применени  устройства. Устройство содержит схему сравнени  1, генератор импульсов 2, четыре реверсивных счетчика 3 и 19, два дешифратора нул  6 и 7, цифроаналоговый преобразователь 8, элементы И 11 - 16, элементы НЕ 17, 18 и два делител  частоты 9 и 10. Отличительной особенностью устройства  вл ютс  усовершенствовани , позвол ющие на простейших узлах цифровой техники аппаратным способом в реальном масштабе времени реализовать процедуру вычислени  среднего между текущим максимальным и текущим минимальным значени ми обрабатываемого сигнала. 2 ил.

Description

20

Фиг f

Изобретение относитс  к вычислитель ной технике и может бить использовано дл  автоматического определени  в цифровой форме вприации среднего между максимальным и минимальным значени ми обрабатываемого аналогового сигнала, поступающего от различного рода источников , например, датчиков технологических процессов.

Цель изобретени  - расширение области применени  устройства.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - временна  диаграмма, иллюстрирующа  принцип действи  устройства.

Устройство содержит схему 1 сравнени , генератор 2 импульсов, первый,второй и третий реверсивные счетчики 3, 4, 5, первый и второй дешифраторы 6, 7 нул , циф- роаналоговый преобразователь 8, первый и второй делители 9, 10 частоты на два, с первого по шестой элементы И 11-16, первый и второй элементы НЕ 17, 18, четвертый реверсивный счетчик 19, аналоговый 20 и установочный 21 входы и информационный 22 выход устройства.

Устройство работает следующим образом .

Обрабатываемый аналоговый сигнал x(t) поступает на первый вход схемы 1 сравнени . На второй вход этого же элемента поступает компенсирующий аналоговый сигнал хДх) обратной св зи с выхода циф- роаналогового преобразовател  8. Если сигнал x(t) больше сигнала xK(t) (режим Не- докомпенсаци ), то на первом выходе схемы 1 сравнени  образуетс  сигнал логической единицы, который открывает элемент И 11. Импульсы от генератора 2 череа элемент И 11 поступают на вход сложени  реверсивного счетчика 3. Содержимое этого счетчика увеличиваетс , что. в свою очередь, вызывает увеличение компенсирующего аналогового сигнала xK(t) на выходе цифроаналогового преобразовател  8. Как только сигнал хк(х) становитс  равным сигналу x(t) с точностью до порога нечувствительности д0, схема сравнени  1 закрывает элемент И 11.

Если же обрабатываемый сигнал x(t) меньше компенсирующего сигнала xK(t) (режим Перекомпенсаци ), то на втором выходе схемы 1 сравнени  образуетс  сигнал логической единицы, который открывает элемент И 12, и импульсы от генератора 2 поступают уже на вход вычитани  реверсивного счетчика 5. Содержимое этого счетчика уменьшаетс , что вызывает умень

шение компенсирующего сигнала xK(t), Как только сигнал xK(t) становитс  равным сигналу x(t) с точностью до /- о. х -ia сравнени  1 закрывает элемент И 12. I :м самым осуществл етс  след щее преобразование обрабатываемого сигнала x(t) в цифровую форму, в процессе которого на выходах разр дов реверсивного счетчика 5 образуетс  параллельный код, пропорциональный те0 кущему значению сигнала x(t), а на выходах элементов И 11 и 12 образуетс  реверсивныйчислоимпульсный код, представл ющий собой последовательность кодовых импульсов К+ и К . образуемых со5 ответствен о при каждом элементарном положительном и отрицательном приращени х сигнала x(t).

Перед началом цикла обработки аналогового сигнала x(t) в момент времени to

0 (фиг. 2) на вход 21 устройства (установочные входы счетчиков 3 и 4 и управл ющий вход счетчика 19) с помощью кнопки начальной установки (не показана) либо от какого-либо другого внешнего устройства

5 поступает управл ющий сигнал, посредством которого счетчики 3 и 4 обнул ютс , а в счетчик 19 по шине параллельной передачи данных из счетчика 5 заноситс  код величины х0, соответствующий значению аналого0 вого сигнала в этот момент времени.

В процессе след щего преобразовани  аналогового сигнала x(t) в цифровую форму кодовые импульсы К+, образуемые на выходе элемента И 11, поступают на вход сло5 жени  реверсивного счетчика 3 и через элемент И 13 на вход вычитани  реверсивного счетчика 4. Кодовые импульсы К, образуемые на выходе элемента И 12, поступают на вход сложени  реверсивного счетчика 4

0 и через элемент И 15 на вход вычитани  реверсивного счетчика 3. С помощью дешифраторов 6 и 7 осуществл етс  блокировка счета на вычитание в счетчиках 3 и 4, как только в соответствующем счетчика обраэу5 етс  число нуль. Блокировка достигаетс  тем, что при по влении в счетчике 3 числа нуль на выходе дешифратора 6, подключенного к нулевым выходам разр дов счетчика 3, образуетс  потенциал логической еди0 ницы, который через элемент НЕ 17 блокирует элемент И 15. Аналогичным образом с помощью дешифратора 7 и элементов 18 и 13 осуществл етс  блокировка входа вычитани  счетчика 4.

5 Поскольку в начале цикла обработки сигнала в момент времени t0 (фиг. 2), как уже отмечалось выше, счетчики 3 и 4 обнул ютс , то в результате на выходах дешифраторов 6 и 7 образуютс  потенциалы

логической единицы, которые открывают элементы И 16 и 14 и с помощью элементов НЕ 17, 18 блокируют входы вычитани  соответственно счетчиков 3 и 4.

В интервале времени между момента- ми t0 и ti (фиг. 2) сигнал x(t) возрастает, а значит образуютс  кодовые импульсы К на выходе элемента И 11 (фиг. 1). Эти импульсы поступают на вход сложени  реверсивного счетчика 3 и вход элемента И 13, который в данной ситуации заблокирован сигналом от дешифратора 7 нул . В результате в указанный промежуток времени счетчик 4 будет продолжать оставатьс  в нулевом состо нии , а счетчик 3 будет считать на сложение, причем содержимое этого счетчика будет пропорционально текущему положительному приращению сигнала x(t) относительно его значени  Х0 в момент времени to, a значит к моменту времени ti содержи- мое счетчика 3 станет равным величине ДХ1 Xi - Х0 (фиг. 2).

Кроме того, в указанный промежуток времени кодовые импульсы К+ проход т через открытый элемент И делитель 10 частоты на два на вход сложени  реверсивного счетчика 19. Отсюда следует, что к моменту времени ti (фиг. 2) содержимое реверсивного счетчика 19 (фиг. 1) изменитс  на величину 0,5 Д XL т.е. станет равным Х0 0.5 A XL

В момент времени п (фиг. 2) происходит изменение знака приращени  сигнала, а значит на выходе элемента И 12 (фиг. 1) начинают образовыватьс  кодовые импуль- сы К . Эти импульсы поступают на вход сложени  реверсивного счетчика 4 (фиг. 1) и на вход элемента И 15. Поскольку в реверсивном счетчике 3 в данной ситуации содержитс  число Д xi, отличное от нул , то на выходе дешифратора 6 образуетс  сигнал логического нул , который блокирует элемент И 16 и через элемент НЕ 17 открывает элемент И 15. Поэтому в ин гервале между ti и t2 (фиг. 2) кодовые импульсы К будут свободно проходить на вход вычитани  счетчика 3 (фиг. 1), уменьша  содержимое последнего. Однако к моменту времени ta содержимое этого счетчика еЩе не достигнет нул , поскольку значение сигнала Х2 в момент времени t2 больше значени  сигнала XT в момент времени ц. Содержимое же реверсивного счетчика 4 будет увеличиватьс  и к моменту времени t2 окажетс  пропорциональным отрицательному приращению сигнала x(t) относительно значени  Xi - наибольшего локального значени  обрабатываемого сигнала от момента to начала цикла его обработки.

Поскольку в интервале между моментами ti и ta элемент И 16 заблокирован, то к моменту времени t2 содержимое счетчика останетс  равным величине Х0 + 0,5 Д Xi.

В момент времени t2 (фиг. 2) происходит очередное изменение знака приращени  сигнала x(t) и снова образуютс  уже кодовые импульсы К . Эти импульсы поступают на вход сложени  реверсивного счетчика 3 и открытый дешифратором 7 вход вычитани  реверсивного счетчика 4. Содержимое счетчика 3 посто нно увеличиваетс , а счетчика 4 - уменьшаетс  до тех пор, пока в момент времени t3 (фиг. 2) не будет выполнено условие Хз Xi и содержимое счетчика 4 не окажетс  равным нулю. В этот момент времени 1з дешифратор 7 блокирует элемент И

13,предотвраща  дальнейший счет на вычитание счетчиком 4, и открывает элемент И

14.Поэтому, начина  с момента времени и t3, кодовые импульсы К+ будут снова проходить через открытый элемент И 14 и делитель 10 на вход сложени  реверсивного счетчика 19, в результате чего к моменту времени ц содержимое этого счетчика изменитс  на величину 0,5 Д х2, т.е. станет равным величине Х2 + 0,5 Д Xi+ Д Х2).

Начина  с момента времени ti (фиг. 4), сигнал x(t) уменьшаетс , а значит образуютс  кодовые импульсы К, которые поступают на вход сложени  счетчика 4 и вход вычитани  счетчика 3. При этом содержимое счетчика 4 в каждый момент времени пропорционально текущему отрицательному приращению сигнала x(t) относительно наибольшего локального значени  Х4 в течение цикла обработки сигнала, а содержимое счетчика 3 пропорционально текущему положительному приращению сигнала x(t) относительно наименьшего локального значени  Хо в течение цикла обработки сигнала .

В моменты времени ts и te (фиг. 2) происход т очередные изменени  знака приращени  сигнала x(t), что вызывает изменени  направлени  счета в счетчиках 3 и 4. Однако , поскольку экстремальные значени  сигнала Хб и Хб не  вл ютс  ни наибольшим, ни наименьшим значени ми сигнала, то ни в счетчике 3, ни в счетчике 4 числа нуль не образуетс , а значит не происходит срабатывани  дешифраторов 6 и 7.

В момент времени ty, когда значение сигнала X становитс  равным наименьшему значению Хо, прин тому в момент времени t0, содержимое счетчика 3 становитс  равным нулю. При этом срабатывает дешифратор 6 и закрываетс  элемент И 13. В результате, начина  с момента времени t,

счет на вычитание счетчика 3 прекращаетс  и в нем сохран етс  число нуль. Одновременно дешифратор б открывает элемент.И 16 и кодовые импульсы К, начина  с этого момента времени, будут поступать через делитель 9 частоты на два на вход вычитани  реверсивного счетчика 19. Следовательно , к моменту времени ts (фиг. 2 содержимое в счетчике 19 изменитс  на величину 0,5 Д Хз и станет равным Х0 - 0,5 ( Д Xi + Д Х2- Д Хз).

В интервале между моментами времени te и tg (фиг. 2) счетчик 3 (фиг. 1) работает на сложение, а счетчик 4 - на вычитание, причем содержимое счетчика 3 пропорционально локальному положительному приращению си нала x(t) относительно наименьшего значени  Хв от момента to Начала обработки, а содержимое счетчика 4 пропорционально отрицательному локальному приращению сигнала x(t) относительно наибольшего значени  Xi от момента начала обработки. Ввиду того, что указанные - ри- ращени  отличны от нул , то в течение рассматриваемого интервала времени дешифраторы 6 и 7 не срабатывают,

В момент времени tg (фиг. 2) происходит очередное изменение знака приращени  сигнала и счетчик 3 начинает работать на вычитание, а счетчик 4 - на сложение. В момент времени tio, когда значение сигнала Хю становитс  равным наименьшему значению сигнала Хв, в счетчике 3 образуетс  число нуль. При этом дешифратор 6 (фиг. 1) с помощью элемента НЕ 17 и элемента И 15 блокирует вход вычитани  этого счетчика и одновременно открывает Элемент И 16. Поэтому при дальнейшем отрицательном изменении сигнала x(t) в счетчике 3 сохран етс  число нуль, а счетчик 19 работает на вычитание, причем к моменту tn его содержимое изменитс  на величину 0,5 Д .

Таким образом, при работе предлагаемого устройства в каждый момент времени в счетчике 19 будет содержатьс  код, представл ющий собой среднее между макси- мальным и минимальным значени ми обрабатываемого сигнала x(t) от момента to начала цикла его обработки. Например , в момент времени ti2 (фиг. 12) содержимое этого счетчика равно величине Хср Х0 + Д X, где Д X 0,5 (AXi + ДХ2 - - Д Хз -Д X/i). котора  как раз и представл ет собой среднее между максимальным значением X.j и минимальным значением Хп, наблюдаемым от момента to начала цикла обработки сигнала до момента времени t12.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  контрол  и оценки среднего значени  аналогового сигнала, содержащее схему сравнени , первый вход которой  вл етс  аналоговым входом устройства , с первого по шестой элементы И, первый и второй элементы НЕ, генератор импульсое, с первого по тре0 тий реверсивные счетчики, первый и второй дешифраторы нул , входы которых подключены к выходам разр дов первого и второго ревесивного счетчиков соответственно цифроаналоговый преобразова5 тель, информационный вход которого подключен к выходам разр дов третьего реверсивного счетчика, а выход - к второму входу элемента сравнени , выходы Больше и Меньше которого соответственно

   0 подключены к первым входам первого и второго элементов И, вторые входы которых подключены к выходу генератора импульсов, выход первого элемента И подключен к входам сложени  первого и треть5 его реверсивных счетчиков и к первым входам третьего и четвертого элнементов И, выход второго элемента И подключен к входу сложени  второго реверсивного счетчика , входу вычитани  третьего реверсивного

   0 счетчика и к первым входам п того и шестого элементов И, выход п того элемента И подключен к входу вычитани  первого реверсивного счетчика, выход третьего элемента И подключен к входу вычитани 

   5 второго реверсивного счетчика, выход первого дешифратора нул  подключен к второму входу шестого элемента И и через первый элемент НЕ к второму входу п того элемента И, выход второго дешифратора

   0 нул  подключен к второму входу четвертого элемента И и через второй элемент НЕ к второму входу третьего элемента И, о т- личающеес   тем, что, с целью расширени  области применени  устрой5 ства, в него введены первый и второй делители частоты на два и четвертый реверсивный счетчик, управл ющий уста- новкой вход которого и установочные входы первого и второго реверсивных

   0 счетчиков  вл ютс  установочным входом устройства, первый делитель частоты на два подключен своим входом к выходу шестого элемента И, а второй - к выходу четвертого элемента И, выход первого делител  часто5 ты на два подключен к входу вычитани  четвертого реверсивного счетчика, выход второго делител  частоты на два подключен к входу сложени  четвертого реверсивного счетчика, вход установки данных которого соединен с выходами разр дов

   третье1 / pteepctfRnoio счегчика, а выходы п тг«дов четвертого реверсивного счетчика

   to it tz tj htsts b htstto ff a

    вл ютс  информационным выходом устройства

   Т