Частотно-импульсное вычислительное устройство

ОЮЗ СОВЕТСКИХ ЦИАЛИСТИЧЕСНИ ПУБЛИК 9 КОМИТЕТ ССС ЕНИЙ И ОТНРЬ ГОСУДАРСТВЕНПо ДЕЛАМ ИЗОБ ТЕНИЯ(71) Карагандинский филиалконструкторского бюро Всеснаучно-исследовательскогоавтоматизации черной мета53) 681.14(088.8)(54)(57) ЧАСТОТНО-ИМПУЛЬСНОЕВЫЧИС-, ЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее .три элемента,И, элемент ИЛИ, два счетчика, две группы элементов И, два триггера, причем прямой выход первоготриггера соединен с первы-. ми входами первого и второго элементов И, инверсный выход второго триггера подключен к вторым входам первого и второго элементов И, а пря мой выход второго триггера соединен с первым входом третьего элемента И, выходы второго и третьего элементов И соединены соответственно с первым и вторым входами первого эле мента ИЛИ, .третий вход первого элемента И является тактовым входом устройства, третий вход второго элемента И является первым частотным входом устройства, первый вход первого триггера объединен с управля= ющими входами элементов И первой И второй групп и является входом фПубкф устройства, первый вход второго триггера объединен,с установочными вхбдами счетчиков и является установоМ- ным входом устройства выход перво-,: го элемента И соединей с тактовым . входом первого счетчика, выход которого подключен ко входу первого формирователя импульсов, выход которого соединен с вторым входомго триггера, выходы элементовпервой и второй групп соединены с,входами соответственно первого ивторого счетчиков,. а входы элементовИ первой и второй групп являются соответственно первыми и вторымивходами задания коэффициентов устройства, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью расширения классарешаемых задач, в него введены двегруппы элементов И, два реверсивныхсчетчика, второй формирователь импульсов, блок сравнения, три элемента И, два элемента ИЛИ, третий триггер, генератор импульсов, первыйвыход которого соединен с вторымвходом третьего элемента И, второйвыход генератора сдединен с первымвходом четвертого элемента И, выходкоторого подключен к первому входувторого элемента ИЛИ, выход которогосоединен с первым входом первогореверсивного счетчика, выходы которого соответственно соединены с первыми входами блока сравнения, выходкоторого подключен к .первому входутретьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу первоготриггера и первому входу третьеготриггера, инверсный выход которогосоединен с первыми входами пятогои шестого элементов И, прямой выходтретьего триггера соединен с вторымвходом первого инверсного счетчика,третьим входом третьего элемента Ии вторым входом четвертого элементаИ, третий вход которого соединенс прямым выходом второго триггера,выход первого элемента ИЛИ соединенс первым входом второго инверсногосчетчика, выходы которого соответственно подключены к вторым входамблока сравнения, прямой выход первого триггера соединен с вторымивходами пятого и шестого элементов,И, выход которого соединен с такто1040490 2 25 30 35 45 вым входом второго счетчика, выходкоторого подклю и к входу второгоФормирователя импульсов, выход которого соединен с вторым входом третьего триггера, второй вход третьегоэлемента ИЛИ и установочные входыинверсных счетчиков объединены сустановочными входами счетчиков,а управляющйе входы элементов И треть.ей .и четвертой групп объединены суправляющими входами элементов Ипервой и второй групп, третий входпятого элемента И является вторым Изобретение относится к вычислительным устрбйствам для обработкиинформации, а именно к устройствамдля решения уравнений и может бытьиспользовано, например в устройствахобработки информации измерительныхприборов, в частности в двухканальных нейтронных влагомерах, имеющихвесовую влажность сыпучих материаловс переменной плотностью.Известно частотно-импульсное вычислительное устройство, содержащеетри счетчика, три триггера, два элемента И, элемент ИЛИ, две группыэлементов И, Первые входы первогои второго триггеров соединены с первым входом элемента ИЛИ, с входамиустановки ф 0" всех счетчиков и под,ключены к первому входу устройства,второй вход первого триггера соединен со входами первой и второй группы элементов И и подключен к второму входу устройства.Один выход первого триггера подключен к первому, а вход первогоэлемента И и один выход второго триггера подключен к второму входу первого элемента И, на третий вход которого, являющийся третьим входомустройства, подается сигнал контролируемой частоты Г. Выход первого эле:мента И подключен к счетным входампервого и второго счетчиков,Выходы первой группы элементов И,подключены к группе входов первогосчетчика, а выходы второй группыэлементов И подключены к группе второго счетчика, группы входов первойи второй группы элементов И являютсягруппами входов устройства. Выходвторого счетчика подключен к второмувходу второго триггера и к второмувходу элемента ИЛИ, выход которогоподключен к первому входу третьего .триггера. Выход первого счетчикаподключен к второму входу третьего частотным входом устройства,. третийвход шестого элемента И объединенс третьим входом первого элемента И,выход пятого элемента И соедннен свторым входом второго элемента ИЛИ,выходы элементов И третьей и четвертой групп подключены ко входам соответственно первого и второго инверсных счетчиков, а входы элементов Итретьей и четвертой групп являютсясоответственно третьими и четвертымивходами задания коэффициентов устройства. триггера, выход которого подключен к первому входу второго элемента И, На второй вход второго элемента И, являющийся четвертым входом устройства, подается сигнал эталонной частоты Г , Выход второго элемента И подключен к счетному входу третьего счетчика Г 1 .Недостатком этого устройства является то, что при его использовании в приборах для исследования физических свойств веществ для решения более сложной математической зависимости общая функциональная схемаустройства значительно усложняетсяиз-за многоступенчатой обработки инФормации, каждая ступень которой реализуется известным устройством вкомплексе с другими устройствами,например сумматорами, регистрами памяти, что значительно усложняет общуюсхему. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является частотно-импульсное вычислительное устройство, содержащее два счетчика, два элемента И, две группы элементов И, два триггера, формирователь импульсов, причем, первые входы триггеров и счетчиков соединены с первым входом устройства нулевой выход первого триггера подключен к первым входам первого и второго элементов И, единичный выход второго триггера подключен к вторым входам первого и второго элементов И, выход первого элемента И подключей к второму входу первого счетчика, выход второго элемента И подключен к второму входу второго счетчика, выход второго счет 4 О чика через формирователь подключен Й второму входу второго триггера,третьи входы первого и второго элементов И являются соответственновторым и третьим выходами устройства,. входы первой и второй группыция объемжности)ция о йа-плотностй.- информа ной вла- информа сыпной М - весовая влажностьматериала,Для реализации данного алгоритма используют двухканальный измеритель- . ный преобразователь (датчик) и вычислительное устройство обработки информации. Датчиком измеряют объ емную влажность (1 щ) и насыпную плотность 1 Р . Причем информация 1 и 1 зависит от изменения влажности й плотности материала и может быть выражена зависимостью (2) по6 О типу уравнений у - ах + Ьэлементов И и второй вход первого триггера подключены к четвертому входу устройс-ва, выходы первой группы элементов И подключены к группе . входов первого счетчика, выходы второй группы элементов И подключены к группе входов второго счетчика, группы входов первой и второй групп элементов И являются группами входов устройства. Группа выходов первого счетчика является группой выходов 10 устройства 2 ,Использование такого устройства возможно в тех приборах для определения Физических свойств веществ, где производится определение лишь 15 одной физической величины, напри-мер, в радиоизотопных прибоРах одноканального типа, определяющих влаж, ность вещества (влагомер типа "Нейтрои"). В тех приборах, где опрея деление одной физической величины производится с коррекцией по другой Физической величине,.т,е. приборах двухканального типа, например,.в радиоизотопных влагомерах с опреде- лением весовой влажности с коррекцией по плотности, решаемая задача усложняется и сводится к решению системы уравнений с двумя неизвестными и постоянными коэффициентами.Например, в радиоизотопных измерительных приборах, определяющих весовую влажность сыпучих материалов спеременной плотностью (кокс, агло" шихта, руда и проч.) для повышения точности измерения необходимо измерять объемную влажность и насыпную плотность материала, затем по этим данным определить весовую влажность в соответствии с алгоритмом Ь э -а)- р -Ьо)40 а.(Э - Ъ)" Ъ (р р) где а, а., а ,. - постоянные коэффисЪ 1, Ь 2 циентыгде 1 Ф 1 Р- последовательности импульсов соответствующих информаций об объемной влажности и насыпной плотности; 3 -3- Е 1Причем действительное значение весовой влажности сыпучих материалов будет найдено в момент, когда произойдет равенствоТаким образом, определение влажности сводится к решению обеих частей уравнения (4) и поиску момента совпадения значения функции У,Для решения системы уравнений (3 может быть использовано несколько устройств только в комплексе с системами поиска: например, с системс автоматического управления, осущест вляющей отыскание таких значений измеряемой величины, чтобы значейия Функции не выходило за границы опре деленной области; что значительно Усложняет общую схему решающего уст ройства.Цель изобретения - расширение класса решаемых задач.Поставленная цель достигается тем, что в частотно-импульсное вычислительное устройство, содержащее три элемента И, элемент ИЛИ, два счетчика, две группы элементов И, два триггера, причем прямой выход ;первого триггера соединен с первыми е, а , - постоянные коэффициен- ЬЬ 2 ты;д 1) - приращение последовайтельности импульсов 1 при изменении плотности и влажности материалов во всем диапазоне измерений а 1равном (1 Х т 1 сХ ю3 Ь 1 - приращение последоваУс тельности импульсовпри изменении плотности и влажности материалов во всем диапазоне изменения В 1 , равном (1 -11).Таким образом, в данном случае для определения весовой влажности ,материала необходимо решить систему уравнений (2) относительно М1040490 15 20 35 геры 2-4, элемент ИЛИ 5, элементыИ 6-10, элемент.ИЛИ 11, элемент И 12,элемент ИЛИ 13, группу элементовИ 14, счетчик 15, группу элементов вИ 16, реверсивный счетчик 17, группу элементов И 18, счетчик 19; группу элементов И 20, реверсивный счет чик 21, формирователи 22 и 23 импульсов, блок 24 сравнения кодой,представляющий собой сумматор.На первые входы элементов И 10и 12 подается тактовый частотный сиг нал , на первый вход элемента И 6подается частотный сигнал 1 , соответствующий измеряемой физическойвеличине, например, объемной влажности сыпучих материалов, на первый 55 вход элемента И 8 подается частотный сигнал 1, соответствующий другой измеряемой величине, корректирующей первую; например, насыпнаяплотность материала, на первый входэлемента И 7 11 одается базовый частотный сигнал Г, соответствующиймаксимальному дйапазону изменения входами первого и второго элементов И, инверсный выход второго триггера подключен к вторым входам первого и второго элементов И, а прямой выход второго триггера соединен с первым входом третьего элемента И, выходы второго и третьего элементов И соедииены соответственно с первым и вторым входами первого элемента ИЛИ,третий вход первого элемента И является тактовым входом устройства,третий вход второго элемента И является первым частотным входом устройства, первый вход первого триггераобъединен с управляющими входамиэлементов И первой и второй групп иявляется входом 1 Пускы устройства,первый вход второго триггера объединен с установочными входами счетчиков и является установочным входомустройства, выход первого элемента И соединен с тактовым входом первого счетчика, выход которого подключенк входу первого формирователя импульсов, выход которого соединен с вто-рым входом второго триггера, выходыэлементов И первой и второй группсоединены с входами соответственнопервого и второго счетчика, а входыэлементов И первой и второй группявляются соответственно первыми ивторыми входами задания коэффициентов устройства, введены две группыэлементов И, два реверсивных счетчика, второй формирователь импульсов, блок сравнения, три элемента И,два элемента ИЛИ, третий триггер, генератор импульсов, первый выход которого соединен с вторым входом третьего .элемента И, второй выход генератора соединен с первым входом четверто 1 э элемента И, выход которого подключен к первому входу. второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом, первого реверсивного счетчика, выходы которого соответственно соединены с первыми входами блока сравнения, выходкоторого подключен к первому входутретьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ, йыход которогоподключен к второму входу первоготриггера и первому входу третьеготриггера, инверсный выход которогосоединен с первыми входами пятого и шестого элементов И, прямой выход третьего триггера соединен с вторым входом первого инверсного счетчика,третьим входом третьего элемента Ии вторым входом, четвертого элемента И, третий вход которого соединен с прямым выходом второго триггера,. выход первого элемента ИЛИ соединен с первым входом второго инверсногосчетчика, выходы которого соответственно подключены к вторым входамблока сравнения, прямой выходперво 10 25 30 го триггера соединен с вторыми входами пятого и шестого элементов И,выход которого соединен с,тактовымвходом второго счетчика, выход которого подключен к входу второго формирователя импульсов, выход которого соединен с вторым входом третьеготриггера, второй вход третьего элемента ИЛЙ и установочные входы инверсных счетчиков объединены с уотайовочными входами счетчиков, а управляющие входы элементов И третьей и четвертой групп объединены с управляющими входами элементов И первой и второй групп, третий вход пятого элемента И является вторым частотным входом устройства, третий вход шестого элемента И объединен с третьим входом первого элемента И, выход пятого элемента И соединен со вторым входом второго элемента ИЛИ, выходы элементов И третьей и четвертой групп подключены к входам соответственно первого и второго инверсных счетчиков, а входы элементов И третьей и четвертой групп являются соответственно третьими и четвертыми входами задания коэффициентов устройства.На чертеже показана схема устройства.Устройство содержит генератор 1 импульсов, предназначенный для генерации частотных сигналов, соответствующих максимальному диапазону изменения входных сигналов 1 1фф -3в равных ы Ы х 0грвгса ЦФ %входной величины 1, равный,1на первый вход элемента и 9 подаетсябазовый частотный. сигнал , соответствующий максимальному дйапазонуизменения входной величины 1 Р и .равныйР Р2Устройство, работает следующиМ образом,Сигналом ггустановка О" все элементы схемы устанавливаются в исходноесостояние, при этомтриггеры 2-4 устанавливаются в нулевое состояние.и на вторых входах элементов 6-10и 12 появляется "О", запрещающийпро-г 5хождение входных частотных сигналов1 щ, 1 Р, Гв счетчики импульсов, в сетчиках 15, 17, 19 и 21 устанавливается фО". При поступленйисигнала гПускп в счетчики 15, 17, 2019 и 21 через элементы И 14, 16, 18и 20 записываются соответственнопостоянные коэффициенты , 2, Кгкроме того, триггер 2 перебрасывается в "1 г, разрешая прохождение час"готных сигналов Г, 1 , 1 г, соответственно через элементы И 10, 12,6 и 8. Так как на входах этих элементов все ":1", то последовательность импульсов с частотой Гг, поступает на вход счетчиков 15 и 19,последовательность импульсов с часто той 1поступает на вход счетчика;17,последовательность импульсов 1на вход счетчика 21. . 35Необходимым условием работы данного устройства являетсяилиь т и С2 3 4ч-м-Е с дЗ,г Выходы счетчиков 17 и 21 соединены с входами блока 24 сравнения кодов, где непрерывно происходит сравнение кодов. Вычитание импульсов с частотойв счетчике 17 и с частотой в счетчике 21 происходит дь тех пор, пока .коды я ", и " не сравняются, 5,В момент совпадения кодов на выходеблока 24 сравнения кодов появляется импульс, поступающий через элемент ИЛИ 5 на первые входы триггеров,2 .и 4, триггеры переходят в другое состояние, в результате чего на вто рых выходах триггеров 2 и 4 появляются сигналы запрета "Оф, запреща:ющие прохождение импульсов с частотами 1, Хщ, 1 , й., Г соответст: венно в счетчики 15, 17, 19 65 и 21 Счетчик, 19 заполняется за времЕ .3ФЕттЗа это же время в счетчике 21 запишется кодТПосле заполнения счетчиков 15. и 19 на их выходах появляются им.- пульсы, которые через формировате,ли 22 и 23 импульсов поступают соот-,ГДЕ Ь г 3, ,- СООтВЕтСтВЕННО время зайолйеняя счетчиков 15, 17, 19 и 21.При этом счетчик 15 заполняется3 сза время,%,= ЕТЗа это время в счетчике 17 занисывается код ветственно на вторые входы триггеров 3 и 4. Триггеры 3 и 4 перебрасываются в "1"в результате чего на третьих входах элементов И 6, 8, 10 и .12 появляются сигналы запрета ггО", запрещающие прохождение импульсов с частотами г , 111, 1 Р, а на вторых и третьих входах элементов И 7 и 9 устанавливается г 1 фг что дает разрещение на прохождение сигнала с ,частотой Г на вход счетчика 17, сигнала Г на вход счетчика 21. Причем прохождение этих сигналов разрешается одновременно только после заполнения обоих счетчиков 15 и 19. Одновременно с вторых выходов триггеров 3 и 4 сигналы гг 1 ф поступают на реверсивные входы счетчиков 17 и 21. Таким образом, в счетчике 17 из кода Л 1 вычитаются импульсы с частотой Г а в счетчике 21 из кода 02 - имйульсы с частотой ГПричем частота Г соответствует В счетчике 17 непрерывно образуется код, равныйа в счетчике 21 непрерывно образует ся код, равныйЙфф Е 2 или"г т.. т, 2где а: -. - 1 =%;а = -- =%, .=, а 2= 2ВЗ г 4,Предлагаемое устройство может быть использовано для обработки информации в системах и приборах для определения физических свойств веществ при помощи радиоактивных излучений. нтф, г.ужгород,ул.Проектная,