Патент на изобретение №2248618

(54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛА ЭЛЕКТРОННОЙ СИРЕНЫ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области генерации электрического сигнала, а именно к способам получения сигнала электронных сирен. Сущность заявляемого способа заключается в том, что электрические сигналы генерируют посредством микропроцессора. При этом электрический сигнал формируют по закону изменения частоты от времени, предварительно пересчитанному в таблицу изменения периода от времени, которую заносят в память микропроцессора. Результатом является упрощение и ускорение процессов вычисления сигнала электронной сирены. 3 ил.

Изобретение относится к области генерирования электрического сигнала, а, именно к способам формирования электрического сигнала электронных сирен.

Известен способ формирования электрического сигнала электронной сирены, описанный в патенте США N4989246 заявл. 22.03.1989 г., опубл. 29.01.1991 г. по кл. G 10 L 5/00 “Звуковой генератор, настраиваемый на коды импульсов различных модуляций”, являющийся аналогом заявляемого способа.

Известный способ, описанный в работе данного устройства, заключается в формировании электрического сигнала звукового диапазона. При этом система хранения и генерации звуковых сигналов, рассчитанная на звуковые сигналы, имеющие участки затухания и участки повторения, содержит блок преобразования звуковых сигналов в цифровые коды с использованием технологии адаптивной дифференциальной импульсно-кодовой модуляции, а также блок записи в ЗУ полученных цифровых кодов, за исключением участков затухания и участков преобразования. Блок преобразования обеспечивает преобразование цифровых кодов, хранящихся в ЗУ, в аналоговые сигналы с учетом наличия участков затухания и участков повторения. Специальный блок преобразует коды адаптивной дифференциальной импульсно-кодовой модуляции в считываемые. Упомянутое приспособление для хранения кодов адаптивной дифференциальной импульсно-кодовой модуляции, а также блок преобразования цифровых сигналов содержит осциллятор, генерирующий базовые тактовые импульсы для системы в целом и тактовый генератор, отсчитывающий периоды функционирования для различных функциональных блоков, а также блок контроля, обеспечивающий контроль начала, повторения и завершения сигналов. Коды звуковых сигналов запоминаются в ПЗУ 1. Вывод декодированных сигналов из ПЗУ 1 производится с помощью декодера адресов.

Данный способ требует большого объема памяти ЗУ, мощного блока преобразования и, следовательно, приводит к усложнению процесса формирования электрического сигнала электронной сирены.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является изобретение, описанное в выложенной заявке ФРГ N3740000 заявл. 26.11.1986 г., опубл. 09.06.1988 г. по кл. G 10 К 7/00 “Электронная сирена”.

Известный способ, описанный в работе данного устройства, заключается в том, что микроЭВМ вырабатывает цифровые сигналы, необходимые для производства сирены, и выдает эти сигналы для преобразования в цифроаналоговом преобразователе. Далее сигнал поступает на усилитель, на выходе которого формируют электрический сигнал для громкоговорителя. Недостатком данного изобретения является то, что микропроцессор осуществляет расчет частоты для каждого момента времени и необходимо пересчитать ее в длительность периода. Операция деления является ресурсоемкой и, следовательно, усложняет процесс вычисления сигнала электронной сирены.

Целью изобретения является упрощение и ускорение процесса вычисления сигнала электронной сирены.

Поставленная цель достигается тем, что в способе формирования сигнала электронной сирены, заключающимся в генерировании электрического сигнала посредством микропроцессора, согласно изобретению электрический формируют по закону изменения частоты от времени, предварительно пересчитанному в таблицу изменения периода от времени, которую заносят в память микропроцессора.

Формирование электрического сигнала по закону изменения частоты от времени путем предварительного пересчета в таблицу изменения периода от времени и занесение ее в память микропроцессора позволяет при формировании периода выходного сигнала заменить линейную интерполяцию частоты линейной интерполяцией периода, и тем самым позволяет экономить вычислительные ресурсы микропроцессора за счет использования линейной интерполяции промежуточных значений периода между соседними значениями таблицы, а также упрощает и ускоряет процесс вычисления сигнала электронной сирены.

Заявляемый способ формирования сигнала электронной сирены отличается от прототипа новыми признаками, обеспечивающими промышленную применяемость, и соответствует критериям изобретения “новизна” и “промышленная применимость”.

В результате проведенного поиска по патентной и научно-технической литературе не были выявлены технические решения, обладающие аналогичной совокупностью существенных признаков и дающие такой же эффект. Следовательно, предлагаемое изобретение соответствует критерию “изобретательский уровень”.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где:

На фиг.1 – блок-схема устройства, реализующего заявляемый способ.

На фиг.2 – временные диаграммы, поясняющие способ формирования сигнала электронной сирены, а именно:

а) временная диаграмма напряжения запуска сирены;

б) форма кривой изменения частоты выходного сигнала,

где Fmin – минимальная частота сигнала электронной сирены;

Fmax – максимальная частота сигнала электронной сирены;

t1 – время подъема, в течение которого частота сигнала электронной сирены изменяется от минимальной до максимальной величины (например, от 50 Гц до 800 Гц).

t2 – время насыщения, в течение которого частота сигнала электронной сирены максимальной величины (например, 800 Гц).

t3 – время спада, в течение которого частота сигнала электронной сирены 4 падает от максимальной до минимальной величины (например, с 800 Гц до 50 Гц).

в) форма кривой изменения периода выходного сигнала;

где Tmin – минимальный период сигнала электронной сирены;

Tmax – максимальный период сигнала электронной сирены;

Ti – текущее значение периода сигнала электронной сирены;

Ti+1 – соседнее значение i-того периода сигнала электронной сирены;

ti – текущее значение времени;

ti+1 – время между соседними значениями периода сигнала электронной сирены;

На фиг.3 – линейная интерполяция текущего периода Ti (t) выходного сигнала;

где Ti – текущее значение разности периода между соседними значениями;

ti – промежуток времени между соседними значениями периода;

Ti/16 – текущее значение разности периодов для линейной интерполяции, равной 16;

ti/16 – текущее значение промежутков времени для линейной интерполяции, равной 16.

Способ формирования сигнала электронной сирены заключается в том, что генерируют электрический сигнал посредством микропроцессора, при этом электрический сигнал формируют по закону изменения частоты от времени, предварительно пересчитанному в таблицу изменения периода от времени, которую заносят в память микропроцессора.

Способ формирования электрического сигнала поясняется на блок-схеме устройства, реализующем способ (см. фиг.1). Данное устройство содержит последовательно соединенные микропроцессор 1, формирователь 2 аналогового сигнала, усилитель 3 мощности, громкоговоритель 4. К входу микропроцессора 1 подсоединен выключатель 5.

Микропроцессор 1 вырабатывает цифровые сигналы с заданными временными параметрами. В память микропроцессора 1 занесена кривая T=1/F(t). Таблицу параметров периода Т=1/F(t) заранее рассчитывают и заносят в память микропроцессора 1 с шагом по времени, обеспечивающим плавность изменения частоты, осуществляя при этом экономию памяти микропроцессора 1 за счет использования линейной интерполяции промежуточных значений периода между соседними значениями таблицы.

Формирователь 2 аналогового сигнала обеспечивает преобразование цифрового сигнала, хранящегося в микропроцессоре 1, в аналоговый сигнал.

Усилитель 3 мощности – оконечный каскад, отдающий в выходную цепь заданную мощность полезного сигнала. Усилитель 3 мощности выполнен как операционный усилитель, собранный по мостовой схеме, на выходе которой подключены два полевых транзистора и выходной трансформатор.

Громкоговоритель 4 служит для преобразования электрической мощности звуковой частоты в звуковой сигнал. Громкоговоритель 4 выполнен в виде рупорного громкоговорителя.

Выключатель 5 представляет собой ручной выключатель, позволяет производить звук электронной сирены так долго, сколько времени этот выключатель 5 будет в нажатом положении. Выключатель 5 является кнопочным выключателем.

Пример конкретного выполнения способа приведен для экспоненциального закона изменения частоты во времени, которое имитирует звучание механической сирены. В этом случае распределение частот сигнала механической сирены описывают двумя кривыми, одна кривая имитирует нарастание звукового сигнала по формуле: F(t)=Fmax[(1-exp(-t/)] (см. фиг.2б), а другая кривая имитирует спад звукового сигнала по формуле: F(t)=Fmax ехр(-t/) (см. фиг.2б), где F(t) – текущее значение частоты, Fmax – максимальная частота электрического сигнала, t – текущее значение времени, – постоянная времени, необходимая для создания звукового сигнала с характерным звучанием.

Формирования сигнала электронной сирены осуществляют следующим образом.

Рассчитывают заранее таблицу параметров периода T(t), где T=1/F(t), для нарастания и для спада звукового сигнала, а также таблицу перехода, связывающую значения параметров периода T(t) из таблицы нарастания и спада и заносят в память микропроцессора 1.

При нажатии кнопки выключателя 5 оператор формирует запускающий импульс (см. фиг.2а), который поступает на вход микропроцессора 1.

Формирователь 2 аналоговых сигналов преобразует цифровые сигналы, поступающие от микропроцессора 1, в аналоговый сигнал, который поступает на вход усилителя 3 мощности, на выходе которого появится электрический сигнал, необходимый для возбуждения звуковой катушки рупорного громкоговорителя 4.

Рупорный громкоговоритель 4 производит звук с заданными временными параметрами (пока выключатель 5 находится в нажатом положении).

Реальная кривая изменения частоты (см. фиг.2б) представляет собой две экспоненциальные кривые: одна показывает изменение частоты при нажатии кнопки выключателя 5, другая – при отпускании кнопки выключателя 5.

При нажатии кнопки выключателя 5 микропроцессор 1 формирует цифровые сигналы в соответствии с таблицей, описывающей уменьшение периода выходного сигнала (см. фиг.2в), рассчитывая при этом недостающие значения периода Ti между соседними значениями таблицы ti, методом линейной интерполяции (см. фиг.3).

Рупорный громкоговоритель 4 производит звук с заданными временными параметрами (пока выключатель 5 находится в нажатом положении).

При нажатии оператором кнопки выключателя 5 (t=t1, см. фиг.2в) частота выходного сигнала электронной сирены изменяется от минимальной до максимальной величины.

Затем в течение времени (t=t2, см. фиг.2в) происходит насыщение, при котором частота выходного сигнала электронной сирены максимальная. При отпускании оператором кнопки выключателя 5 (t=t3, см. фиг.2в), частота выходного сигнала электронной сирены падает от максимальной до минимальной величины.

Микропроцессор 1 формирует цифровые сигналы в соответствии с таблицей, описывающей нарастание периода выходного сигнала, рассчитывая при этом недостающие значения периода Ti между соседними значениями таблицы ti методом линейной интерполяции (см. фиг.3).

Работа электронной сирены в конце временного интервала (t3) заканчивается.

При внезапном отпускании оператором нажатой кнопки выключателя 5, например в момент времени Тi (либо внезапном нажатии оператором выключенной кнопки выключателя 5) микропроцессор 1 осуществляет плавный переход кривой изменения периода T(t) сигнала электронной сирены с помощью таблицы перехода от нарастания к спаду и наоборот, либо путем процедуры бинарного поиска (см. фиг.2в).

В заявляемом способе процессы расчетов выходного сигнала посредством микропроцессора имеют скорость больше, чем в прототипе, так как не нужно проводить ресурсоемкой операции деления. Кроме того, заявляемый способ позволяет применять более дешевые микропроцессоры.

Формула изобретения

Способ формирования сигнала электронной сирены, заключающийся в генерировании электрического сигнала посредством микропроцессора, отличающийся тем, что электрический сигнал формируют по закону изменения частоты от времени, предварительно пересчитанному в таблицу изменения периода от времени, которую заносят в память микропроцессора.

РИСУНКИ