Многопороговое устройство

Реферат

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах автоматики и вычислительной техники при управлении сложными технологическими объектами, функционирующими в нечеткой обстановке. Устройство содержит N пороговых элементов, два элемента ИЛИ, элемент задержки, регулятор порога, N+1 формирователи импульсов и преобразователь позиционного кода в последовательный двоичный, или двоично-десятичный, или числоимпульсный код. Технический результат изобретения - расширение функциональных возможностей за счет вывода информации в числоимпульсном и позиционном кодах об объекте с экстремальным значением контролируемого параметра, при параллельном обслуживании совокупностей однородных объектов. Устройство обладает расширенными функциональными возможностями (имеет числоимпульсный выход, группу двухпозиционных многоразрядных выходов, группу многопозиционных многоразрядных выходов). Его входное и выходное сопротивления могут быть повышены, а выходные сигналы унифицированы применительно к требованиям последующих средств обработки и передачи информации по каналам коммуникации, что в совокупности обеспечивает устройству повышенную работоспособность и расширяет его функциональные возможности. Устройство реализуемо в дискретном и микроэлектронном исполнении. 2 ил.

Предлагаемое изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах автоматики и вычислительной техники при управлении сложными технологическими объектами, функционирующими в нечеткой обстановке.

Известно многопороговое устройство ([1] - Гарицин А.Г., Негоденко О.Н. Многопороговые двухполосники с отрицательным сопротивлением. - В сб.: Функциональные микроэлектронные устройства и их элементы. Вып. 5. - М., 1981), содержащее цепочку последовательно соединенных резисторов и цепочку биполярных транзисторов, нагруженных на общий резистор.

Недостаток известного устройства - одноканальность по входу, фиксированная дискретность, неуправляемость порогов срабатывания, что требует предварительной нормализации входных сигналов, температурная нестабильность между входным и выходным сопротивлением и наличие завалов переднего и заднего фронтов выходного сигнала, что ограничивает его применение в системах автоматического управления.

Известно многопороговое устройство ([2] - Авторское свидетельство СССР 609209, М. кл. Н 03 К 3/29, Н 03 К 5/20, 1978, БИ 20), содержащее (N+1) каскадов на биполярных транзисторах, источник питания, сток транзисторов первого каскада подключен к одному полюсу источника питания, затвор через резистор соединен со стоком и через N резисторов подключен к стокам транзисторов каждого из N остальных каскадов и к другому полюсу источника питания, причем между полюсами источника питания включен делитель напряжения из (N+1)-го резисторов, а каждый из N выводов делителя напряжения - к затвору полевого транзистора соответствующего каскада.

Недостатки известного устройства - одноканальность по входу, фиксированная дискретность управления порогами срабатывания, температурная нестабильность, низкое входное и выходное сопротивление и наличие завалов переднего и заднего фронтов выходных сигналов, что ограничивает его функциональные возможности и применимость в системах дискретной автоматики и вычислительной техники.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является многопороговое устройство ([3] - Авторское свидетельство СССР 1508341, М. кл. Н 03 К 5/153, 1989, БИ 34), содержащее входную шину, соединенную с первыми входами N компараторов, резистивный делитель, соединенный с вторыми входами N компараторов, (N+1) элементов И, выходы которых соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ-НЕ, N элементов задержки, выходы которых, кроме первого, соединены с первыми входами соответствующих элементов И, инвертор, прямые выходы всех компараторов, кроме самого старшего по разряду, соединены с входами элементов задержки, вторые входы элементов И соединены с инверсными выходами более старшего по разряду компаратора, прямой выход самого старшего по разряду компаратора, через последовательно соединенные элементы задержки и инвертор соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ-НЕ, выход которого образует выход устройства.

Недостатки известного устройства - одноканальность по входу, неприменимость для контроля состояния группы однородных объектов и, как следствие, ограниченность функциональных возможностей.

Задача изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет возможности параллельного контроля совокупности однородных объектов, вывода информации в форме, удобной для передачи по каналу связи, в двоичном или числоимпульсном кодах, об объекте с экстремальным состоянием и повышением разрешающей способности устройства.

Технический результат состоит в расширении функциональных возможностей за счет обеспечения контроля значений входных величин при варьируемом в широких пределах и автоматически пороге срабатывания пороговых элементов, в зависимости от текущего состояния входных величин (параметров объекта контроля), а также вывода информации об адресе объекта контроля с экстремальным состоянием.

Технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее первые входы для подачи информационных сигналов, второй вход для подачи допустимого значения информационного сигнала по любому из первых входов устройства, N пороговых элементов, элемент задержки и элемент ИЛИ, введены регулятор порога, второй элемент ИЛИ, N первых формирователей импульсов, второй формирователь импульсов и преобразователь информации, регулятор порога соединен первым входом со вторым входом устройства, вторым входом со вторыми выходами пороговых элементов, а выходом со вторыми входами пороговых элементов, первые выходы пороговых элементов соединены со входами первого элемента ИЛИ и с вторыми выходами устройства, N первых формирователей импульсов соединены входами с первыми выходами пороговых элементов, второй формирователь импульсов соединен входами с выходами первых и второго формирователей импульсов, а выходом со входом элемента задержки, преобразователь последовательных кодов в двоично-десятичные коды соединен первыми входами с входом первого элемента ИЛИ и с первыми выходами пороговых элементов, вторым входом с выходом элемента задержки, а выходом с третьим выходом устройства.

Наличие элементов новизны, указанных выше, и обеспечения обработки информации параллельно о совокупности объектов соответствуют критериям новизны и охраноспособности заявляемого предмета изобретения.

На фиг. 1 приведена схема устройства, на фиг.2 - временные диаграммы потенциалов на входах и выходах устройства, поясняющие принцип его функционирования.

Многопороговое устройство содержит N первых (информационных) входов 1 (11-1N) (для подачи информационных сигналов), второй вход 2 (вход ввода допустимого уровня входных сигналов), N пороговых элементов 3 (31-3N), соединенных первыми (информационными) входами с одноименными входами 1 устройства, регулятор порога 4, соединенный первым входом со входом 2 устройства, вторым входом со вторыми (управляющими) выходами N пороговых элементов 3, а выходом со вторыми (управляющими) входами N пороговых элементов 3, первый элемент ИЛИ 5, соединенный входами с первыми выходами N пороговых элементов 3, N первых формирователей импульсов (формирователи переднего фронта импульса) 6, соединенных входами с первыми выходами N пороговых элементов 3 соответственно, второй формирователь импульсов (формирователь заднего фронта импульса) 7, соединенный входом с выходом элемента ИЛИ 5, второй элемент ИЛИ 8, соединенный входами с выходами формирователей 6 (61-6N) и 7, элемент задержки 9, соединенный входом с выходом элемента ИЛИ 8, преобразователь информации 10 (преобразователь позиционного кода в последовательный двоичный, двоично-десятичный или числоимпульсный код, в зависимости от требований присоединяемого индикатора), соединенный входами с выходом элемента ИЛИ 5 и первыми выходами пороговых элементов 3 (31-3N), первый выход 11, соединенный с выходом элемента ИЛИ 5, N вторых выходов 12 (121-12N), соединенных с первыми выходами пороговых элементов 3 (31-3N) соответственно, и третий выход 13, соединенный с выходом преобразователя позитивного кода в последовательный двоичный или двоично-десятичный, или числоимпульсный код 10.

Многопороговое устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии входы 1 (11-1N) обнулены, на вход 2 подается допустимое значение Uд входного информационного сигнала по любому из входов 1, первые и вторые выходы пороговых элементов 3 (31-3N) обнулены, на выходе регулятора порога 4 присутствует сигнал Uп - Uд (см. фиг 2.а), выходы элементов ИЛИ 5 и 8, формирователей 6 (61-6N) и 7, элемента задержки 9 и преобразователя 10 обнулены, выходы устройства 11, 12 (121-12N) и 13 обнулены.

При подаче на входы 1 (11-1N) сигналов U1(t)=UN(t) соответственно, состояние выходов пороговых элементов 3 изменяется, в частности на первом выходе порогового элемента 3i (i=1,..,N), для которого Ui имеет максимальное в данный момент времени t значение, устанавливается единичный потенциал, а на втором выходе еi=F(Ui), тогда на выходе регулятора порога 2 устанавливается потенциал Uп=Uдi, которым по вторым входам все пороговые элементы 3, кроме элемента 3i, на выходах генерируют нулевые потенциалы. На выходе элемента ИЛИ 5 устанавливается высокий (единичный) потенциал, по переднему фронту высокого потенциала на первом выходе порогового элемента 3i, формирователь 6i генерирует короткий импульс высокого потенциала, через элемент ИЛИ 8 и элемент задержки 9 с задержкой во времени этот импульс синхронизирует (запускает) преобразователь кодов 10. В результате на выходах 11, 12i устанавливаются высокие потенциалы (фиг. 2б, в), а на выходе 13 генерируется последовательность импульсов, отражающая информацию о номере входа li с экстремальным значением Ui(t). При наличии превышения U1(t), например U1+k(t), состояние первых и вторых выходов порогового элемента 3i+k изменяется, а выходы регулятора порога 4 и порогового элемента 3i изменяются, в результате чего на выходе формирователя 6i+k генерируется короткий импульс, которым через элементы ИЛИ 8 и задержки 9 запускается преобразователь 10, а на выходах 11, 12i (в позиционном коде) и 13 в двоичном последовательном коде генерируется соответствующая информация. В момент, когда наступает выполнение условия UiUNUд по заднему фронту высокого потенциала на выходе элемента ИЛИ 5, формирователем 7 генерируется короткий импульс, которым преобразователь 10 генерирует информацию о входе всех Ui(t) в поле допуска.

Т. о. на выходе 11 имеет место высокий потенциал, отражающий факт выхода за поле допуска хотя бы одного из входных сигналов, на выходе 12i высокий потенциал отражает адрес параметра с экстремально большим значением Ui(t), а на выходе 13 тот же адрес, но в последовательном целочисленном (или в ином) коде.

Устройство за счет расширения числа входов и выходов обладает расширенными функциональными возможностями, позволяет однозначно информировать об адресе источника экстремального параметра, передать информацию по каналу связи в адрес потребителя и может быть реализовано как в дискретном, так и интегральном исполнении.

Формула изобретения

Многопороговое устройство, содержащее группу из N пороговых элементов, соединенных первыми входами с соответствующими первыми входами для подачи информационных сигналов устройства, первый элемент ИЛИ, соединенный выходом с первым выходом устройства, и элемент задержки, отличающееся тем, что введены регулятор порога, соединенный первым входом со вторыми входом для подачи допустимого значения информационного сигнала по любому из первых входов устройства, вторым входом - со вторыми выходами пороговых элементов, а выходом - со вторыми входами пороговых элементов, соединенных первыми выходами с соответствующими входами первого элемента ИЛИ и соответствующими вторыми выходами устройства, группа из N первых формирователей импульсов, соединенных входами с первыми выходами соответствующих пороговых элементов, второй формирователь импульсов, соединенный входом с выходом первого элемента ИЛИ, второй элемент ИЛИ, соединенный входами с выходами соответствующих первых и второго формирователей импульсов, а выходом - с входом элемента задержки, и преобразователь позиционного кода в последовательный двоичный, или двоично-десятичный, или числоимпульсный код, соединенный соответствующими первыми входами с выходом первого элемента ИЛИ и первыми выходами соответствующих пороговых элементов, вторым входом - с выходом элемента задержки, а выходом - с третьим выходом устройства.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2