Устройство для моделирования спиральной развертки

.83. БюлСнмактут проблем моделке АН Украинской(56) 1, Авторское с834685, кл. 0 062, Анисимов Б.ВАналоговые вычислитИ., фВысшая школаф,рис. ЧТ 6 (прототип 9.В.Н. 0 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) (57) УСТРОЯСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СПИРАЛЬНОЙ РАЗВЕРТКИ, содержа.щее последовательно соединенные пер.вый интегратор, инвертор и второй интегратор, выход которого соединен с входом первого интегратора, выход первого интегратора и выход; иивертора являются соответственно.первым н вторьм выходами устройства о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повипения точности и расширення функциональных возможностей за счет циклического задания требуемого числа витков спиральной развертки, оно дополнительно содержит сумматор, переключатель, формирователь импульсов, триггер, счетчик импульсов и накопительный конденсатор, причем первый вход сумматора подключен к выходу второго интегратора, второй вход суилатора соединен с выходом формирователя импульсов, входом счетчика импульсов и одной обкладкой формирующего конденсатора, вторая обкладка которого подключена к другому входу второго интегратора, выход счетчика импульсов соединен с счетным входом триг- Е .гера, выход которого подключен к управляющему входу переключателя, первый и второй информационные входы которого соединены соответственно с .выходами первого интегратора н инвертора, а выход переключателя сье- Я динен с входом формирователя импульсов, выход сумматора является третьим выходом устройства.циональных возможностей за,счет циклического задания требуемого числа витков спиральной развертки.Цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные первый интегратор, инвертор и второй интегратор, выход которого соединен с входом первого интегратора, выход первого интегра-, тора и выход инвертора являются соответственно первым и вторым выходами устройства, введены сумматор, йереключатель, формирователь импульсов, триггер, счетчик импульсов и накопительный конденсатор, причем первый вход сумматора подключен к выходу второго интегратора, второй вход сумматора соединен с выходом формирователя импульсов, входом счетчика импульсов и одной обкладкой Формирующего конденсатора, вторая обкладка которого подключена к другому суммирующему входу второго интегратора, выход счетчика импульсов соединен с счетным входом триггера, выход которого подключен к управляющему входу переключателя, первый и второй информационные входы которого соединены соответственно с выходами первого интегратора и инвертора, а выход переключателя соединен с входом формирователя импуль-. сов, выход сумматора является третьим выходом устройства.На Фиг, 1 приведена схема устройства на фиг. 2 - виток спирали, иллюстрирующий принцип раббты схемы; на фиг, 3 - временные диаграммы напряжений (число витков спирали выбрано равным 5).Устройство содержит первый интегратор 1, инвертор 2, второй интегратор 3, сумматор 4, накопительный конденсатор 5, переключатель 6, Формирователь импульсов 7, триггер 8 и счетчик 9 импульсов.Устройство предназначено для моделирования полярной системы координат и формирования сигналов спиральной развертки фиг. 2) . уЧ:р + Ч;о о ос Мс 2 Уь р(Ч созе; ) р(Ч) з 1 пЧ, )Ч= ХЧ Рп УоИзобретение относится к аналого"вым средствам вычислительной техники и может широко применяться там, гденеобходимо представление тех илииных величин в полярной системе координат, в частности в моделирующих устройствах для отыскания корнейалгебраических уравнений, для исследования фазовых портретов систем автоматического управления и в системах отображения аналоговой информации раст 10рового типа.Известен формирователь напряжений спиральной развертки, которыйс целью обеспечения постоянной скорости луча содержит управляемый генератор высокочастотного напряжения,амплитуда которого изменяется попилообразному закону с частотой суб-.гармоники высокочастотного сигнала,фазовращатель и другие функциональные элементы, необходимые для регулирования скорости движения лучав зависимости от изменяющегосярадиуса спиральной развертки 1 3.Недостатками этой схемы являютсяаппаратурная сложность созданияамплитудно-модулированных колебанийи необходимость жесткой синхронизации частоты модулирующего напряженияна субгармонике высокочастотногонапряжения.30Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности являетсяустройство, предназначенное для решения дифференциального уравнениявторого порядка, которое можно ис-, 35пользовать в качестве Формирователянапряжений круговой и спиральной разверток, характеризующееся тем, чтоойдо содержит замкнутые в кольцо дваинтегратора и инвертор, которые об Оразуют электронную модельоднородного дифференциального уравнения второго порядка, Параметры этого устройства должны быть установлены такими, чтобы решение однородного 45дифференциального уравнения второгопорядка носило колебательный характер. В известной схеме напряженияна выходах интеграторов всегда имеют относительный фазовый сдвиг 90 Ои могут быть использованы в качестве напряжений спиральной развертки Г 21Недостатками известного устройЭства являются нелинейность спираль" гденой развертки, обусловленная экспоненциальным законом изменения амплитудыколебаний, невозможностьобеспечения заданного числа витковспирали, обусловленная отноеительной нестабильностью собственной , 60частоты и декремента затухания колебаний, и однократность процессаразвертки,Целью изобретения является повышение точности и расширение Функ угол поворота радиуса вектора в радианах - одна из координат полярной системы;.величина радиуса-вектора изображающей точки М- вторая из координат полярной системы;декартовые координаты соответственно ва и ннъ радиусы спирали,число витков спирали.которых напряжение на выходе другого интегратора проходит через ноль.В зависимости от состояния триггера 8 только один из сходных сигналов поступает на вход формирователя 7 импульсов. Характеристика формирователя 7 импульсов такова, что его выходное напряжение ограничивается снизу на уровне -О при)О ничивается сверху на уровне +Оопри отрицательном токе, где О,напряжение стабилизации. Если замкнут на выход первый вход, положительное напряжение на выходе формирователя импульсов 7 соответствуетнеотрицательности х , в противномслучае - неположительности хМоменты времени, при которых скачкомизменяется напряжение на выходеформирователя 7 импульсов, соответ-ствуют прохождению через ноль напряжения на выходах интегратора и инвертора, Поскольку конденсатор 5 одной из обкладок подключен к суМмирующей точке интегратора 3, при скачкообразном изменении напряжения навыходе формирователя 7 импульсов. в суммирующую точку поступает заряд,равный +2 С О, где С - емкостьконденсатора 5., Этому значению эаря 30 да соответствует приращение напряже"ния на конденсаторе интегратора 3,Равное ц:2 - О где С - емкость конденС осатора 3. Поскольку выходное сопро 35 тивление операционного усилителя,входящего в состав формирователя 7импульсов, достаточно мало, перезаряд конденсатора 5 происходит задостаточно малый интервал времени.В счетчике 9 импульсов, предназначенном для задания числа полувитков спирали, переключение происходит один раз эа полупериод частоты ы . Если емкость счетчика 9равна И= 2 ь ( ь - число витков спирали), строго через о периодов частоты импульс переполнения счетчикафизменяет состояние триггера 8, выходные сигналы которого производят,переключение переключателя б,что приводит к изменению характера спирали.Сумматор 4 необходим для плавного.сопряжения дугполуокружностей,соответ.ствующих различным полувиткам спирали. С помощью этого сумматора осуществляется смещение центра полуокружности на величину приращениярадиуса, которое устраняет скачок,имеющийся на выходе интегратора 3.Кривая А (фиг,3) показываетизменение напряжения на выходах ин 6 О тегратора 1 и инвертора 2. Виденлинейный рост амплитуды в течениепервой половины графика и линейныйспад этой амплитуды во второй половине графика. Кривая В показывает5,изменение напряжения на выходе инАппаратурно в устройстве аппроксимация спирали дугами полуокружности осуществлена путем скачкообразного изменения напряжения на конденсаторе одного из интеграторов. Это происходит в моменты времени, при Интеграторы 1 и 3 и инвертор 2предназначены для моделирования дифференциального уравнения второгопорядка, порождающего систему напряжений синусоидальной формы,. Конденсатор 5 предназначен для скачкооб. разного изменения амплитуды колебаний при формировании витков спирали,Переключатель б предназначен длякоммутации аналоговых сигналов с выхо- положительном входном токе и ограда первого и входа второго интеграторов на вход формирователя импульсов. Формирователь импульсов 7 предназначен для формирования прямоугольных импульсов с крутыми фронтамииз синусоидального напряжения, поступающего на его вход с выхода пе,реключателя. В качестве такого формирователя может быть использованинтегральный операционный усилитель,в обратной связи которого последовательно включены два одинаковых кремниевых стабилитрона, предназначенные для задания уровней ограничениясигналов.Триггер 8 со счетным входом исчетчик 9 импульсов предназначеныдля формирования заданного числаполувитков спирали и обеспеченияциклического характера развертки.Устройство работает следующимобразом.Интеграторы 1 и 3 иинвертор 2включены по схеме моделирования уравнения математического маятниках +си к:о и могут рассматриватьсяи 2.как генератор связаннойсистемысинусоидальных напряжений, частотакоторых определяется постояннымивремени интеграторов, а амплитуданачальными значениями напряженийна конденсаторах интеграторов. Фазовым портретом этой системы напряжений является окружность.Для того, чтобы реализовать спиральную развертку, необходимо обеспечить изменение амплитуды колебаний по линейному закону.В устройстве виток спирали аппроксимируется двумя сопряженными полуокружностями (фиг. 2) с радиусамиГ,) и г)+ (- номер полувитка аппроксимируемой спирали О( 2 ь), которыеточно совпадают со спиралью в точках а; , С . Для того, чтобы,обеспечить плавное сопряжение полуокружностей при аппроксимации полувитков в точках, соответствующихЧ = У необходимо смещать центрыэтих полуокружностей в направлениигоризонтальной оси координат на величину -+ у.тегратора 3. Видны скачкообразныеизменения амплитуды колебаний в моменты времени, соответствующие прохождению через ноль кривой%. В первой половине графика амплитуда увеличивается, во второй - уменьшается.Кривая С показывает характер изменения напряжения на выходе формирователя 7 импульсов. Полярность импульсов соотвеТствует полуволнамкривой А. Кривая Д показывает уровень напряжения на выходе триггера 8,Кривая Е соответствует нацряжению на выходе сумматора 4. Напряжения. А и Е могут быть исцользованы для формирования спиральной разверткиИспользование в схеме модулирующего устройства дополнительных элементов улучшает качественные характеристики, так как обеспечивает высокую линейность спиральной развертки, заданное число витков спирали и цикличность повторения растра.1062729 ВНИИПИ Заказ 10220/ Тираж 706 Подписное филиал ППП фПатент" г.Ужгород,ул.Проект