Устройство для определения средневзвешенного значения функции

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ Сеюз Советских Социалистических Республик(22) ЗаЯвлено 010676(21) 2366512/18-24с присоединением заявки РЙ(45) Дата опубликования описания 06.12,78(5) М. Кл.606 6 7/12 Государственный комитетСовета Министров СССРпо делам изобретенийи открытий(72) Автор изобретен И. Невзли Заявитель ошилов ский машиностроительны(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРЕДНЕВЗВЕШЕННОГЗНАЧЕНИЯ ФУНКЦИИ 1 Ч Хаа т --конт элем вход такт ной вторым чающий рогово такту контах тельным Изобретение относится к области вычислительной техники, а именно к импульсным устройствам для автоматического составления математических функций по результатам, полученным при измерении, и может быть использовано при определении средневзвешенного значения Че функции Ч, веса Х за время с, .например, температуры, влажности, минерализованности сыпучих материалов, транспортируемых ленточными конвейерами при изменяю-, щейся их загрузке, т.е. для выполнения функции оОдно из известных Устройств, предназначенных для взятия отношения двух сигналов, содержит пороговый блок, ключевые элементы, интеграторы Я .Это устройство имеет невысокую точность выполнения вычислительной операции.Из известных устройств аналогичного назначения наиболее близким к предложенному является устройство для определения средневзвешенного З) значения функции, содержащее пороговый блок, основной вход которого через интегрирующий конденсатор подключен к шине нулевого потенциала, соединенные последовательно первый токоограничнтельный реэистор, ключ-умножитель, второй токоограничительный резистор, другой вывод которого присоединен к шине нулевого потенциала, первый вывод первого токоограничительного резистора соединен с клеммой питания, отсекающий диод, один вывод которого подключен к шине нулевого потенциала, второй вывод первого токо- ограничительного резистора соединен с первой обкладкой накопительного конденсатора, первый переключатель, первый контакт которого подключен к первому входу устройства, а переключающийакт через управляемый вентильный ент присоединен к управляющему у ключа-умножителя, первый конвторого переключателя через входзарядный резистор соединен совходом устройства, а переклюконтакт подключен ко входу пого блока и переключающему контретьего переключателя, первый т которого соединен с дополнивходом порогового блока первый выход которого подключен к выходу устройства(2).Это устройство также характеризуется невысокой точностью.Целью изобретения является расширение Функциональных возможностей,заключающихся В интегрировании одногоиз сомножителей, в осуществлении операции деления сигналов, а также повышение точности устройства,Предложенное устройство отличается от известных тем, что в него введены ключевой элемент, дополнительныезарядный резистор и отсекающий диод,токозадающий резистор, второй накопительный конденсатор, одна обкладкакоторого соединены с шиной нулевогопотенциала, а вторая обкладка через55последовательно включенные токозадающий резистор и ключевой элемент соединена с клеммой питания, к управляющему входу вентильного элемента под"ключен второй выход порогового блока,третий выход которого соединен суправляющим входом ключевого элемента, вторая обкладка Второго накопительного конденсатора присоединенако второму контакту первого переключателя, Второй контакт третьего перекл 50 чателя сОединен сО Вторым ВИВОдОмотсекающего диода и первой клеммой четвертого выхода порогового блока, вторая клемма четвертого выхода порогового блока подключена к дополнительным отсекающему диоду и зарядному резистору другие Вводы которы соединены со второй обкладкой накопительного конденсатора.85Функциональная схема предложенного устройства для Определения среднеВзвешенного значения Функции изображе на на чертеже, где обозначены первый и второй входы устройства 1 и 2, 40 первый, Второй и третий переключатели 3, 4 и 5, входной зарядный резистор б, интегрирующий конденсатор 7, пороговый блок 8, Выполненный, напри. мер,по схеме транзисторного ждущего блокинг-генератора, ключ-умножитель 9, выполненный, например, на транэисто ре, первый выход 10 порогового блока, управляемый вентильный элемент 11, ключевой элемент 12, выполненный, например, на транзисторе, второй токо- ограничительный резистор; 13, отсека 5 о щий диод 14, дополнительный отсекающий диод 18, дополнительный зарядный резистор 16, токозадающий резистор 17, накопительный конденсатор 18, первый токоограиичительный резистор 19, 55 второй накопительный конденсатор 20, второй, третий и четвертый выходы 21, 22 и 23 порогового блока, клемма питания 24, шина нулевого потенциала 25, ОСНОВИОй И ДОПОЛНИтельный вХОды 26 и 27 порогового блока.Устройство работает следующим об разома 85 Э первом положении первого, второго и третьего переключателей 3, 4, 5 (положение, показанное на чертеже), устройство производит вычисление обоих интегралов, стоящих в числителе и знаменателе правой части выражения (1). При этом сигнал Х поступает на Второй вход 2 и интегрируется интегрирующим конденсатором 7, При достижении на интегрирующем конденсаторе 7 порогового напряжения срабатывает пороговый блок 8 и во вторичных обмотках трансФорматора порогового блока 8 наводится ЭДС, Интегрирующий конденсатор 7 разряжается базовым токоМ транзистора порогового блока 8, затем продолжается заряд интегрирующего конденсатора 7 и процесс повторяется. Таким образом частота следования импульсов порогового блока 8 пропорциональна сигналу Х на Втором входе 2. ЭДС, наводимая в обмотке третьего выхода 22 порогового блока 8, вызывает протекание тока по цепи - обмотка 22 - токозадающий резистор 17 - переход база-эмиттер транзистора ключевого элемента 12 - обмотка 22. При этом величина протекающего тока практически полностью определяется сопротивлением токозадающего резистора 17, т.к, падением напряжения на переходе база-эмиттер транзистора ключевого элемента 12 можно пренебречь. Ток коллектора транзистора ключевого элемента 12 равен току эмиттера, умноженному на коэФфициент передачи.по току в схеме с Общей базой, который для большинства современных транзисторов близок к единице (0,98-,0,997) . Таким образом можно считать, что второй накопительный конденсатор 20 заряжается током токо- задающего резистора 17 с частотой срабатывания порогового элемента, т.е. напряжение на втором накопительном конденсаторе 20 пропорционально интегралу от сигнала Х за время 1 и устройство определяет интеграл в знаменателе выражения (1), Необходимо отметить, что ток, заряжающий второй накопительный конденсатор 20, не зависит от напряжения на нем, поскольку ток токозадающего резистора.17 с достаточной степенью точности равен ЗДС обмотки третьего выхода 22, деленной на сопротивление токозадающего резистора 17, Таким образом исключается нелинейность заряда Второго накопительного конденсатора 20 и существенно повышается точность устройства. Перемножение сигналов в данном устройстве, как и В прототипе, осуществляется путем сочетания амплитудной и частотной модуляции, однако, существенное повышение точности перемножения достигается за счет использования ключа-умножителя 9 в таком режиме, при котором коллекторный токего транзистора практически не занисит от изменения параметров транзистора в допустимых пределах, Сигнал поступает на первый вход 1 и через первый переключатель 3 на управляемый нентильный элемент 11 (например, диод и резистор) применение которого, как известно, позволяет повысить входное 5 сопротивление ключа-умножителя 9. При срабатывании порогового блока 8 в его обмотках второго и четвертого 21 и 23 выходов нанодится ЭДС. Под действием ЭДС обмотки нтарого выхода 1 )О отпирается управляемый вентильный элемент 11 и сигнал 1 поступает на базу транзистора ключа-умнажителя 9. Поскольку переход база-эмиттер транзистора ключа-умножителя У и диод уп- (5 правляемого вентильнаго элемента 11 включены встречно, то можно сказать, что напряжение на втором токаограничительном резисторе 13 практически ранна напряжению на первом входе 1, Такое включение обеспечивает температурную стабильность ключа-умножителя 9, т.к. переход база-эмиттер его транзистора и диод управляемого нентильного элемента 11 имеют практически одинаковый температурный дрейф. Под действием ЭДС, наводимой н обмотке четвертого выхода 23, протекает ток по цепи: обмотка четвертого выхода 23 в . дополнительные отсекающий диод 15 и зарядный резистор 16 - накопи .тельный конденсатор 18 - ключ-умно- житель 9 второй токоограничительный резистор 13 - отсекающий диод 14 обмотка четвертого выхода 23.По"кольку напряжение на втором то коаграничительном резисторе 13 равно напряжению на первом входе 1, то так через накопительный конденсатор 18 практически равен отношению напряжения первого входа 1 к сопротивлению второго токоограничительного резистора 13. Таким образом заряд, внесенный в накопительный конденсатор 18 за время Ф, пропорционален интегралу от произведения сигнала 1 (амплитуда импульсов тока) на сигнал Х (частота следования импульсов тока) и, следонатель- )5 но, реализуется интеграл в числителе выражения (1).Для отсчета величины У первый, второй и третий переключатели 3, 4, 5 переводятся н следующее положение. 50 При этом первый и второй входы 1 и 2 отключаются и вместо сигналов У и Х подаются напряжения накопительных конденсаторов 18 .и 20 Напряжение накопительного конденсатора 18, прапор цианальнае величине числителя выражения (1), через дополнительный зарядный резистор 16 и обмотКу четвертого выхода 23 поступает на интегрирующий конденсатор 7 и пороговый блок 8 срабатывает при достижении на интегрирующем конденсаторе 7 порогового напряжения, При этом разряд интегри руюшего конденсатора 7 производится не базсвым током транзистора порогового блока 8, а током, протекающим по второму токаограничительному резистору 13 под действием ЭДС обмотки четвертого выхода 23, т.к. н этом положении переключателя образуется замкнутая цепь: интегрирующий конденсатор 7 - обмотка четвертого выхода 23 - дополнительные отсекающий диод 15 и зарядный резистор 16 - накопительный конденсатор 18 - ключ-умножитель 9 - второй токоограничительный резистор 13 - интегрирующий конденсатор 7 . Поскольку но время срабатывания порогового блока 8 напряжение на втором токоограничительном резисторе 13 практически равно напряжению на нтором накопительном конденсаторе 20, которое пропорционально величине знаменателя выражения (1), величина заряда, который теряет интегрирующий конденсатор 7 ва время импульса,. пропорциональна величине знаменателя выражения (1). Т.к. скорость заряда интегрирующего конденсатора 7 пропорциональна напряжению на накопительном конденсаторе 18, то частота следования импульсов порогового блока 8 пропорциональна частному от деления напряжения накопительного конденсатора 18 на напряжение второго накопительного конденсатора 20 и таким образам реализуется функция деления, Необходимо отметить, что накопительные конденсаторы 18 и 20 подзаряжаются но время работы устройства н режиме деления, чем понышается стабильность устройства. Основными преимуществами устройства являются более широкие функциональные возможности и более высокая точность.Формула изобретенияустройства для определения средневзвешенного значения функции, содержащее пороговый блок, основной вход которого через интегрирующий конденсатор годключен к шине нулевога потенциала, соединенные последовательно первый такоаграничительный резистор, ключ-умножитель, второй такоаграничительный резистор, другой вывод которого присоединен к шине нулевого потенциала, первый вывод первого токоограничительнога резистора соединен с клеммой питания, атсекающий диод, один нынад которого подключен к шине нулевого потенциала, второй вывод первого токоаграничительнаго резистора соединен с первой обкладкой накопительного конденсатора, первый переклю" чатель, первый контакт которого подключен к первому входу устройства, а переключающий контакт через управля- ему вентильный элемент присоединен к упранляющему входу ключа-умиожителя, первый контактвторого переключа636626 теля через входной зарядный резистор соединен со вторым входом устройства, а переключающий контакт подключен к ,основному входу порогОвого блока и переключающему контакту третьего переключателя, первый контакт которого соединен с дополнительным входом порогового блока, первый выход которого 5 подключен к выходу устройства, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью расширения функциональных возможностей и повышения точности, в него введены ключевой элемент, допол нительные зарядный резистор и отсекающий диод, токозадающий резистор, второй накопительный конденсатор, одна обкладка которого соединена с шиной нулевого потенциала, а вторая обкладка через последовательно включенные токоэадающий резистор и ключевой элемент соединена с клеммой питания, к управляющему входу вентильного элемента подключен второйЮ та ре тель О. Б бви Отрадновд Н а урка Корректор Ааж 784 Подписноекомитета Совета Иинистрозобретеиий и открытийРаушская,наб. д. 45г. Ужгород, ул. Проектна ценко Заказ 6942/39ЦИИИПИ Го Ти дарственио по делам Иосква Ж 113035аА лиал ППП Пате Седактор Э,ГубницкаяТ выход порогового блока, третий выходкоторого соединэн с управляющим входом ключевого элемента, вторая обкладка второго накопительного конденсатора присоединена ко второму контактупервого переключателя, второй контакттретьего переключателя соединен совторым выводом отсекающего диода ипервой клеммой четвертого выхода порогового блока, вторая клемма четвертого выхода порогового блока подключена к дополнительным отсекающему диоду и зарядному резистору, другие выводы которых соединены со второйобкладкой накопительного конденсатора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Авторское свидетельство СССР Р 456276, кл. 606 б 7/16, 1973. 2. Авторское свидетельство СССР Р 409236, кл,06 6 7/18, 7/16, 1971.