Устройство для вычисления дробно-рациональнойфункции

 

822195

На входы устройства подаются две последовательности импульсов с частотой f1 и f2 и сигнал с частотой о.

На выходе устройства получают частотный сигнал, определяемый, как о. о вь Н! 1„, „И вЂ” К 2"

Однако для усреднения информации, изменяющейся дискретно и случайным образом во времени, устройство используется совместно с УВМ, крторая осуществляет накопление входной информации за несколько циклов измерения и усредняет информацию по экспоненциальному закону, что значительно усложняет схему.

Цель изобретения.- повышение надежности.

Эта цель достигается тем, что в устройство для вычисления дробно-рациональной функции по авт. cs. в 532097 введены реверсивный .счетчик, таймер, дополнительный счетчик, дополнительная группа элементов И, дополнителъный элемент И и дополнительный формирователь импульсов, причем выходы старших разрядов реверсивного счетчика соединены со входами элементов И дополнительной группы, выходы которых соединены с группой входов дополнительного счетчика импульсов, выход которого является выходом устройства и соединен с управляющими входами элементов

И дополнительной группы и со входом дополнителъного формирователя импульсов, выход которого соединен с первым входом дополнительного элемента И, выход которого соединен с первым входом реверсивного счетчика импульсов, второй вход которого подключен к выходу второго счетчика и ко входу таймера, выход которого соединен со входом Установка 0" устройства, вход дополнительного счетчика импульсов подключен ко второму входу третьего элемента И, второй вход дополнительного элемента И подключен к нулевому выходу второго триггера.

На чертеже показан:один иэ опти мальных вариантов схемного решения предлагаемого устройства в комплексе с основным (поз. 1).

Устройство содержит реверсивный счетчик 2 импульсов, счетчик 3 импулъсов, группу 4 элементов И, элемент И 5 формирователь 6 импульсов, таймер 7-, счетчик 8, триггеры 9 и

10> счетчик 11, элементы И 12 и 13, формирователь 14, элемент И 15,группы 16, 17 и 18 элементов И,элемент

ИЛИ 19.

Устройство работает следующим образом.

2 141 2

vno Vc, 2 4 2

В исходном состоянии нулевой сигнал с выхода счетчика 8 основного устройства поступает на счетный вход Сложение реверсивного счетчика 2 импульсов и на вход таймера

7, с выхода которого импульс поступает на вход Установка 0 основного устройства, устанавливая see элементы основного устройства в исходное состояние. Нулевой сигнал с нулевого выхода триггера.9 поступает на вход элемента И, запрещая прохождение частотных сигналов f + с выхода счетчика 3 импульсов на

ВМХ вход Вычитание реверсивного счетчика 2 импульсов, Частртный сигнал f0 поступает на счетный вход счетчика 3 импульса, после заполнения счетчика импульсов 3 на его выходе появляется импульс, поступающий на управляющий вход группы эле20 ментов И и дающий разрешение на перезапись в счетчик 3 импульсов кода имеющегося в старших разрядах реверсивного счетчика 2 импульсов. Таким образом, в счетчике 3 импульсов постоянно идет преобразование имеющегося в старших разрядах счетчика

2 некоторого кода в частотный сиг вЬ1„. определяемый по формуле о

30 вью =

"1

С пРиходом первого сигнала Пуск, начинается первый цикл работы. При поступлении сигнала Пуск триггер 10 устанавливается ,в 1, а в счетчиках ll и 8 записываются соответственно коэффициенты К4 и К2 (К записывается в прямом или в обратном коде, Кл - в обрат" ном). Последовательности импульсов

4Q с частотой f < и Е поступают соответственно на входы элЕментов И 12 и

13. Так как на Входах этих элементов все l, то последовательность импульсов с частотой f поступает

4> на вход счетчика 11 а последова телъность импульсов с частотой f>— на вход счетчика 8.

Необходимам Условием работы основного устройства является и л з2с Я9 где л з - время заполнения счетчика

111 Фз2 - время заполнения счетчика 8.

При этом л 2, лi i(q+g л»

И 32 ) "м " 1 ) 2 4 л где egg — время заполнения счетчи-. ка ll, когда K q записывается в обратном коде;

d0 — время заполнения счетчика 8, когда К записывается в прямом коде.

Тогда

822195

После преобразования

4 К„, 4К„ с — —. с 2 2 2 ) 2

Таким образом, счетчик 8 заполняется эа время =К fg. За это же время в счетчике 11 образуется код

N=1 К2. К 2п где n - число разрядов счетчика 11.

После заполнения счетчика .8 на 10 его выходе появляется импульс, который поступает на вход таймера 7 и запускает его. Этот же импульс поступает на управляющий вход группы

16 элементов И и дает разрешение 15 на перезапись в счетчик 8 кода N, полученного в счетчике 11. Этот же импульс со счетчика ll поступает через формирователь 14 на второй вход триггера 9 и устанавливает его в g0 1, в результате чего на вторых выходах элементов И 12 и 13 появляется сигнал запрета 0, а на втором входе элемента И 15 устанавливается 1, что разрешает прохождение сигнала с частотой,fo на счетчик 8, в котором начинается преобразование полученного в счетчике ll кода в частотный сигнал.

Частота на выходе счетчика 8 и на входе основного устройства опре- 30 деляется по формуле о о

1- — =

К2 — +К, 2"

Частотный сигнал f с выхода счетчика. 8 поступает на счетный вход Сложение реверсивного счетчика импульсов 2 ° В то же время c Ну.— левого выхода триггера 9 1 поступает на вход элемента И 5, разрешая прохождение частотного сигнала F „, с выхрда счетчика 3 импульсов иа счетный вход Вычитание реверсивного счетчика 2 импульсов.

В реверсивном счетчике 2 импульсов происходит сложение импульсов с частотой f и вычитание импульсов

f Bblx °

Таким образом, в старших разрядах реверсивного счетчика. 2 импульсов в каждый момент времени (при -» т- = to) образуется код Ni равный N (t) =Np(t-1) +

+(f f ax (g q) ) С scJIH f ъ Юэль»

HJ39 N<(t)=н,(t 1)i(Е „(%, - Г) t если и С вык

В общем случае

Ы q(t) =N„(t-1) g(f-f „„(,) ) t где Н (t) — значение кода, образующегося в старших разрядах реверсивного счетчика 2 импульсов в каждый момент времени tp.N<(t-.1) - значение кода,образующегося в старших разрядах счетчика 2 импульсов в предыдущий момент времени (й-1)у

f - частота на выходе основного устройства (на выходе счетчика 8)

f <,)- частота на выходе счетчика 3 в каждый момент времени (t - 1).

Код N (t) р каждый момент времени

at = t o = p переписывается в счето чик 3 импульсов и преобразуется в частотный сигнал Фвм„(ц, определяемый как . о о 8 () N4lti- „ (1

Это выражение можно представить в виде e x(t) вых(- }-1 выл Ь-4)1 ) т. где f „ )- текущее значение частотного сигнала на выходе счетчика 3)

K - коэффициент пропорциональности, равный t; значение частотного сигнала на выходе счетчика 8.

Как видно из формулы,эта зависи-. мость отражает закон усреднения информации и имеет внд экспоненты..

По истечении некоторого времени

Т таймер 7 вырабатывает импульс, поступающий на вход Установка 0 .

При этом все элементы схемы основного устройства устанавливаются в исходное состояние. Нулевой сигнал с нулевого выхода триггера 9 поступает на вход элемента H запрещая прохождение частотных сигналов с выхода

4р счетчика 3 на счетный вход Вычитание . реверсивного счетчика 2.

Таким образом, в первом цикле работы устройства в реверсивном счетчике 2 импульсов получается код

)4„ -)4,+ -,„ . Г, где N - код, имеющийся в старших разрядах реверсивного счетчика 2 до начал а цикла ра50 боты устройства, который постоянно преобразуетСя в частотный сигнал Кв х у равный вых о о вы|, )4„+ 1 „) . где f,x - частотный сигнал на вы. вых моде счетчика 3 импуль" еов по окончании первого цикла работы устройства1

60 f >z,< . - частотный с@гнал на выходе счетчика 3 импульсов до начала первого цикла работы устройства.

С приходом следующего импульса

65 Пуск начинается второй цикл ра822195 боты устройства, причем должно выполняться условие ||, Ъ Т, где интервал времени между сигналами Пуск, Т ; время работы

Ц ! таймера (устройства) .

Ус трой ст во работ ает ан алогичным образом в каждом цикле работы, т,е. выходная информация (й в |х ) усредняется по экспоненциальному закону.

Скорость интегрирования зависит от времени Т работы таймера 7. !

О

В этом случае, если таймер 7 вырабатывает импульс длительностью

Т, равной- единице, то в ервом цикле работы устройства в счетчике 2 образуется код N« H 44 Ko N, полученном в счетчике,11, а именно (л = (4 (- вь!д (= Ил -411=N,+ N- N 4 = и вь|х л """ "л = "л (вь!х - )+-"

- NÄ -(e„-14) = К„- NÄÄ4 g =N, е,т= К вых Г= 4.

Код N = N переписывается в счетчик 20

3 и преобразуется в частотный сигнал f рав|»ый сигналу f вых о о î вь и " " (й» й» и 25

Таким образом, усреднение выходной информации по экспоненциальному закону. происходит в первом цикле, В этом случае, если таймер 7 вырабатывает импульс длительностью Тл, З0 равной 1/2 Т, то в первом цикле работы устройства в счетчике 3 образуется код, равный вь|х

N Йт | N» 2 7 35 а который преобразуется в частотный .сигнал

4 хо о .f

Вых 1 N» К-йл

| 444+

m а

ВЬ1к» .,(2

N-N»

m о

ВЫХ 1

1п-4 1О вых 1 Nn-1

1 ц П- 4

"4+

Itl

40 где —,.„= 1,2,3 и т.д.

45 это выражение можно представить в следующем виде. вых рык 4 вык |и

° |

2 " 4-1выхл вых 2 ВЫХ 4 п1

Я

3 2, вь!Хл ВЬ!Х 4 ВЫХ Л.

55 и-2 и-2 - вых

+, Вых1 Вых1 m

| |-» вык

+ живых выхЬО или и т.д. о fo вых

4+

1 — Я

Во втором цикле работы устройства, а именно с приходом следующего сигнала . Пуск, в старших разрядах счетчика 2 образуется код N«рааный

4 И-йл

2 который преобразуется в частотный сигнал

1 1

ВЫХ 1 > 2

g +

В третьем цикле работы устройства в старших разрядах счетчика 2 образуется код Н „, равный

1

N-Í» й1 М1 2 который преобразуется в частотный сигнал, определяемый как о о вь з

„2 л

В и-ом цикле работы устройства получим

И-1 п П-4 N» М»

N =N

fÎ о

ВЬ|Х 4 п л N4»-4

Таким образом, частотнйй сигнал

f В,х на выходе счетчика 3 и на вых вйходе устройства в каждом цикле работы увеличивается или уменьшается на некоторую величину, определяемую разностью кодов N и N4 получаемых соответственно в счетчике 11 и в старших разрядах счетчика 2, и длительностью импульса Т, вырабатываемого таймером 7, и по экспоненциальному закону приближается к значению частотного сигнала

В общем случае при длительности

4 импульса, равной T —, частотный сигнал на выходе устройства определяется как

1п 0 о

ВЫХ 1.- — „Л -, „ „П-, Р

И т и-4

С у вых

=4

ВЫХ (tl ВЬ! Х 4- т

822195 формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 1856/75 Тираж 745 Подписное

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

В зависимости от характера использования - предлагаемого устройства (в приборах для измерения физических свойств, в вычислительных специализированных устройствах и проч.) при соответствующей настройке таймера цикличность работы устройства может быть связана с технологическим процессом, т.е. при необходимости работа устройства может состоять из циклов собственно усреднения и Пауза (интервала ожи;дания последующих сигналов Пуск ), например для случая использования устройства в системах дозирования при циклической загрузке бункеров,. или цикл усреднения может продолжаться непрерывно, для случая использования в системах непрерывного дозирования.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет представлять усредненную информацию на его „выходе в частотной форме.

Это, в свою очередь, при использовании устройства, например„ в качестве вычислительного узла радиоизотопных приборов позволяет в системах автоматического управления технологическими процессами стабилизировать процессы, связанные с отработкой различных случайных изменений процесса.

Предлагаемое устройство, обладая достаточно простой схемой, позволяет использовать его совместно с уст- ройством по авт. св. М 532097 взамен использования основного устройства с УВМ, что уменьшает габариты прибора в 1,3 раза и .повышает коэффициент унификации в 2,5 раза.

Устройство для вычисления дробнорациональной функции по авт. св.

9 532097, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности,в него введены реверсивный счетчик, таймер, дополнительный счетчик, дополнительная группа элементов

И, дополнительный элемент И и дополнительный формирователь импуль® сов, причем выходы старших разрядов реверсивного счетчика соединены со входами элементов И дополнительной группы, выходы которых соединены с группой входов дополнительного счет15 чика импульсов, выход которого является выходом устройства и соединен с управляющими входами элементов И дополнительной группы и со входом дополнительного формирователя имЩ пульсов, выход. которого соединен с первым входом дополнительного элемента И, выход которого соединен с первым входом реверсивного счетчика

-импульсов, второй вход которого подключен к выходу второго счетчика и ко входу таймера, выход которого соединен со входом Установка 0 устройства, вход дополнительного счетчика импульсов подключен ко второму входу третьего элемента И, второй вход дополнительного элемента И подключен к нулевому выходу второго триггера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 532097, кл. G 06 F 15/32, опублик. 15.10.76 (прототип) .