Устройство для вычисления дробно-рациональнойфункции

Союз Советскик Социапнстических РеспубликОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ иц 822195 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(5)М. Кл.З с присоединением заявки Йо -С 06 Р 15/32 Государственный комитет СССР по дедам изобретений н открытийДата опубликования описания 150481(72) Авторы изобретения А,А. Першин, Г.Г. Безыменко и ушкбЪз=: р .л "с;,-".ф -,:тр,с ко го бю о йнститута";" рагандин илиал ого Заявите есоюзного научно-исследовательск втоматизации черной металлурги 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЦИОНАЛЬНОЫЧИСЛЕНИЯ ДРОБНО УНКЦИИ 5 о30Изобретение относится к вычислительиым устройствам для обработкиинформации, в частности к устройствам для решения уравнений, и можетбыть использовано, например, В устройствах для обработки информациив измерительных приборах,в частностив двухканальных нейтронных влагомерах, измеряющих весовую влажностьсыпучих материалов с переменной плотностью,По основному авт. св. Р 532097известно устройство для вычислениядробно-рациональной Функции, используемое преимущественно в двухканальных влагомерах и содержащее счетчик,группу элементов И, второй счетчик,вторую группу элементов И, третьюгруппу элементог И, два триггера,три элемента И, элемент ИЛИ и форми. рователь. Первые входы триггеров исчетчиков соединены с первым входомустройства, нулевой выход первоготриггера подключен к первым входампервого и второго элементов И, еди- .ничный выход второго триггера подключен ко вторым входам первого ивторого элементов И, выход первогэлемента И подключен ко второмувходу первого счетчика, выход вто рого счетчика через Формировательподключен ко второму входу второготриггера и является выходом устройства, третьи входы первого и второго элементов И являются соответственно вторыми и третьими входамиустройства, выходы элементов И первой группы подключены к группе входов первого счетчика, группа выходовкоторого через вторую группу элементов И подключена к первой группевходов второго счетчика, к второйгруппе входов последнего подключенывыходы третьей группы элементов И,выход второго счетчика подключен квходу второй группы элементов И,входы первой и третьей группы элементов И и второй вход первого триггера подключены к четвертому входуустройства, нулевой выход второготриггера подключен к первому входутретьего; элемента И. Выходы первогои третьего элементов И подключенык входам элемента ИЛИ, выход кото"рого подключен к входу второго счетчика. Второй вход третьего элементаявляется пятым входом устройства,группы входов первой и третьейгруппы элементов И являются группами входов устройства.На входы устройства подаются двепоследовательности импульсов с частотой Г 1 и й 2 и сигнал с частотойо.На выходе устройства получаютчастотный сигнал, определяемый, како ов в =ИК 2 - "+ К2Однако для усреднения информации,изменяющейся дискретно и случайнымобразом во времени, устройствоиспользуется совместно с УВМ, ксторая осуществляет накопление входнойинформации за несколько циклов измерения и усредняет информацию поэкспоненциальному закону, что значительно усложняет схему.Цель изобретения - повышение надежности,Эта цель достигается тем, что вустройство для вычисления дробно-рациональной функции по авт. св,з 532097 введены реверсивный .счетчик, таймер, дополнительный счетчик,дополнительная группа элементов И,дополнителъный элемент И и дополнительный формирователь импульсов,причем выходы старших разрядовреверсивного счетчика соединены совходами элементов И дополнительнойгруппы, выходы которых соединены сгруппой входов дополнительного счетчика импульсов, выход которого является выходом устройства и соединен с управляющими входами элементовИ дополнительной группы и со входомдополнктелъного Формирователя импульсов, выход которого соединен спервым входом дополнительного элемента И, выход которого соединен спервым входом реверсивного счетчикаимпульсов, второй вход которого подключен к выходу второго счетчика и ковходу таймера, выход которого соединен со входом фустановка 0" устройства, вход дополнительного счетчика импульсов подключен ко второмувходу третьего элемента И, второйвход дополнительного элемента Иподключен к нулевому выходу второготриггера.На чертеже показан.один иэ оптимальных вариантов схемного решенияпредлагаемого устройства в комплексес основным (поз, 1).Устройство содержит реверсивныйсчетчик 2 кмпульсов, счетчик 3 импулъсов, группу 4 элементов И, элемент И 5 формирователь б импульсов,таймер 7, счетчик В, триггеры 9 и10 счетчик 11, элементы И 12 и 13,Формирователь 14, элемент И 15,группы 16, 17 и 18 элементов И,элементИЛИ 19,Устройство работает следующимобразом.Тогда 2 111 2 4 1- иди- с 2 1 Й 1 В исходном состоянии нулевойсигнал с выхода счетчика 8 основного устройства поступает ва счетныйвход Сложением реверсивного счетчика 2 импульсов и на вход таймера7, с выхода которого импульс поступает на вход 1 Установка Оф основного устройства, устанавливая всеэлементы основного устройства в исходное состояние. Нулевой сигналс нулевого выхода триггера 9 поступает на вход элемента И, запрещаяпрохождение частотных сигналов йс выхода счетчика 3 импульсов на8 МХвход Вычитаниеф реверсивногосчетчика 2 импульсов, Частстныйсигнал й поступает на счетный входсчетчика 3 импульса, после заполнения счетчика импульсов 3 на еговыходе появляется импульс, поступающий на управляющий вход группы эле ментов И и дающий разрешение на перезапись в счетчик 3 импульсов кодаимеющегося в старших разрядах реверсивного счетчика 2 импульсов, Такимобразом, в счетчике 3 импульсовпостоянно идет преобразование имеющегося в старших разрядах счетчика2 некоторого кода в частотный сигнал Г 8 определяемый по формулеоЗО вы =С приходом первого сигналавыпуск, начинается первый цикл работы. При поступлении сигналафПуск триггер 10 устанавливается Зв ,в 1 ф, а в счетчиках 11 и 8 записываются соответственно коэффициенты К 1 и К 2 (К 1 записывается в прямомили в обратном коде, К 2 - в обрат"ном). Последовательности импульсов 40 с частотой й и Г поступают соответственно на входы элЕментов И 12 и13. Так как ва входах этих элементов все 1, то последовательностьимпульсов с частотой Ю 1 поступаетна вход счетчика 11, а последователъность импульсов с частотой Гавна вход счетчика В.Необходквим условием работыосновного устройства являетсял л50 л "32 Ив 0 где 2 з - время заполнения счетчика11 у Фз 2 - время заполнения счетчика 8.При этомл 2, л К 114, л1 И 52 ) "М )" 1- - )Ег 11 1 Елгде сз 1 - время заполнения счетчи-.ка 11, когда Х 1 записывается в обратном коде;60- время заполнения счетчика 8, когда К 1 записы"вается в прямом коде.После преобразования- с - ; - . с2 Кс г . гТаким образом, счетчик 8 заполняется эа время ,1 г=КИ . За это же времяв счетчике 11 образуется код= ,Кп,где и - число разрядов счетчика 11.После заполнения счетчика 8 наего выходе появляется импульс, который поступает на вход таймера 7 изапускает его. Этот же импульс поступает на управляющий вход группы16 элементов И и дает разрешениена перезапись в счетчик 8 кода Н,полученного в счетчике 11. Этот жеимпульс со счетчика 11 поступаетчерез формирователь 14 на второй вхотриггера 9 и устанавливает его в1, в результате чего на вторыхвыходах элементов И 12 и 13 появляется сигнал запрета О, а навтором входе элемента И 15 устанавливается 1, что разрешает прохождение сигнала с частотой,йена счетчик 8, в котором начинаетсяпреобразование полученного в счетчике 11 кода в частотный сигнал,Частота на выходе счетчика 8 ина входе основного устройства определяется по формуле Этовиде20 вы(ц вых(с) - 1 вы Ь)1где Г ( )- текущее значение частотного сигнала на выходесчетчика Зу25К - коэффициент пропорционалЬности, равный С;Г - значение частотного сигнала на выходе счетчика 8.Как видно из формулыэта зависи-.мость отражает закон усреднения информации и имеет внд экспонентыПо истечении некоторого времениТ таймер 7 вырабатывает импульс,поступающий на вход Установка О.При этом все элементы схемы основногоустройства устанавливаются в исходное состояние, Нулевой сигнал с нулевого выхода триггера 9 поступаетна вход элемента И, запрещая прохождение частотных сигналов свыхода40 счетчика 3 на счетный вход Вычитание, реверсивного счетчика 2,Таким образом, в первом циклеработы устройства в реверсивномсчетчике 2 импульсов получается код45 Н Равныйгде Н - код, имеющийся в старшихразрядах реверсивного счетчика 2 до начала цикла работы устройства,который постоянно преобразуетСя вчастотный сигнал Г х , равныйвых- частотный сигнал на вымоде счетчика 3 импуль"еов по окончании первогоцикла работы устройствами60 Евшх, - частотный сйгнал на выходе счетчика 3 импульсовдо начала первого циклаработы устройства.входом следующего импульса45начинается .второй цикл рао- ск рп 0С прПуск 1,1.Частотный сигнал Й с выхода счетчика. 8 поступает на счетный вход Сложение реверсивного счетчика импульсов 2В то же время с нулевого выхода триггера 9 1 поступает на вход элемента И 5, разрешая прохождение частотного сигнала Р , с выхрда счетчика 3 импульсов иа счетный вход Вычитание реверсивного счетчика 2 импульсов.В реверсивном счетчике 2 импульсов происходит сложение импульсов с частотой й и вычитание импульсоввьхТаким образом, в старших разрядах реверсивного счетчика. 2 импульсов в каждый момент времени(при С- - = С)образуется код Н, равюй я(С)=Н(С) + +(й-Ед ( 41с, если й: Увы. или н(с) =ц(с)+ И вы( )- ю) с если й С выВ общем случаен,(с):в 1(с) й(й-йвы( 1с где Н (С) - значение кода, образующегося в старших разрядах реверсивного счетчика 2 импульсов в каждыймомент времени,й(с-,1) - значение кода,образующегося в старших разрядах счетчика 2 импульсов в предыдущий момент времени (С) 5 й - частота на выходе основного устройства (на выходе счетчика 8)т 1,- частота на выходе счетчика 3 в каждый момент 10 времени (С - 1). код н(с) р каждый момент времени Ас = с о = - переписывается в счетО чик 3 импульсов и преобразуется в частотный сигнал Фвм(ц, определяемый как,о он,И и,И-Ф И,.выражение можно представить вботы устройства, причем должновыполняться условие 1, Ъ Т, гдеинтервал времени между сигналами Пуск , Т ; время работыЦтаймера (устройства) .Устройство работает аналогичнымобразом в каждом цикле работы, т,е.выходная инФормация (Й Вы ) усредняется по экспоненциальному закону.Скорость интегрирования зависитот времени Т работы таймера 7.ОВ этом случае, если таймер 7вырабатывает импульс длительностьюТ, равной единице, то в первом циклеработы устройства в счетчике 2 образуется код Ю равный коду Н, полученном в счетчике,11, а именно 5Н 1 =)111-да выд = Илл 1-11=) +)1-) л =если 11 вьх 1 или мл = йл-вых -И+-"- Д,-н-й) = йл-й 1 Н-Ц,где 1 Т= М Х вых ) = М 1код и, = Н переписывается в счетчик щ 03 и преобразуется в частотный сигнал й равный сигналу Евых1 овых й и лАцлл) й д 5Таким образом, усреднение выходной информации по экспоненциальномузакону. происходит в первом цикле,В этом случае, если таймер 7 вырабатывает импульс длительностью Т 1, З 0равной 1/2 Т, то в первом цикле работы устройства в счетчике 3 образуется код, равныйп1 о ВЫХл,хП 1 о Ха8 ЬХ Ли"п 40 где - = 1,2,3 и т д45 это выражение можно представить в следующем виде.ВыхВыХ 1 вых и2 лхвыхлВЫХ 2 ВЫХ 1 и3 2 т вых 1Вьх 1 Вых 1, в 3 т 50 55 и ии-1 вых+Вых 1 Вых 1 ии-Х- выхФВых- Вы.ЬО или и т.д. ой1 +Во втором цикле работы устройства, а именно с приходом следующего сигнала .Пуск, в старших ра 2 зрядах счетчика 2 образуется код Бл,рав- ный л й-йл2который преобразуется в частотный сигналВЫХ 1 12 1 ы Я"К+2В третьем цикле работы устройства в старших разрядах счетчика 2 образуется код Н , равный3Ъ 2 ) Йлй 1-М+который преобразуется в частотный сигнал, определяемый како овых З2л В и-ом цикле работы устройстваполучим-1п и 1 Йл-й,Х =Ч2о оВЬХ 1" пл П 2Таким образом, частотнйй сигналй В,х на выходе счетчика 3 и наЭыхвйходе устройства в каждом циклеработы увеличивается или уменьшаетсяна некоторую величину, определяемую разностью кодов И и В 1, получаемых соответственно в счетчике 11и в старших разрядах счетчика 2,и длительностью импульса Т, вырабатываемого таймером 7, и по экспоненциальному закону приближаетсяк значению частотного сигналаВ общем случае при длительностиимпульса, равной Т- , частотныйсигнал на выходе устройстваопределяется как и и1-Хвых ЕЫХ 1 ВЬХ ПЗ822195 Формула изобретения аказ 1856/75 Тираж 745 Подписное НИ фПатен роектная,4 Ужгоро иал 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, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения надежности,в него введены реверсивныйсчетчик, таймер, дополнительный счетчик, дополнительная группа элементовИ, дополнительный элемент И и дополнительный Формирователь импуль сов, причем выходы старших разрядовреверсивного счетчика соединены совходами элементов И дополнительнойгруппы, выходы которых соединены сгруппой входов дополнительного счет чика импульсов, выход которого является выходом устройства и соединен суправляющими входами элементов Идополнительной группы и со входомдополнительного формирователя им- Щ пульсов, выход. которого соединен спервым входом дополнительного элемента И, выход которого соединен спервым входом реверсивного счетчикаимпульсов, второй вход которого подключен к выходу второго счетчикаи ко входу таймера, выход которогосоединен со входом фУстановка 0устройства, вход дополнительногосчетчика импульсов подключен ковторому входу третьего элемента И,второй вход дополнительного элемента И подключен к нулевому выходувторого триггера. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 532097, кл. С 06 Р 15/32,опублик. 15.10,76 (прототип),