Вычислительное устройство для решения уравнений

(54) ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВОУРАВНЕНИЙ ШЕНИЯ б те И,15 Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано, например, в устройствах для обработки информации, являющихся узлами измерительных приборов, в част ности в двухканальных нейтронных влагомерах, измеряющих весовую влаж-. ность сыпучих материалов с переменной плотностью.Известно устройство, содержащее три счетчика импульсов, формироваль импульсов, триггеры, элементысумматор, два сдвиговых регистра, регистры, узлы вычитания и делительчастоты 1 1.Недостатком этого устройства является то, что при его использовании, например, в приборах для исследования физических свойств веществ для решения более сложной матема тической зависимости общая схема устройства значительно усложняется из-за многоступенчатой обработки информации, каждая ступень которой 4реализуется известным устройством в комплексе с другими устройствами.Из известных устройств наиболее лизким к изобретению по технической сущности является вычислительное устройство, которое содержит два счетчика, два элемента И, два триггера и формирователь, причем пер- вые 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 подключен к второму входу первого счетчика, выход второго счетчика через формирователь подключен к второму входу второго триггера и является выходом устройства, третьи входы первого и второго элементов И являются соответственно вторым и третьим входами устройства.Устройство также содержит третий- элемент И, три группы элементов И и элемент ИЛИ, причем выходы элементов И первой группы подключены к группе входов первого счетчика, группа выходов которого через вторую группу элементов И подключена к первой группе второго счетчика, к второй группе входов последнего подключены выходы третьей группы элементов И, выход второго счетчика .подключен к входу второй группы элементов И, входы первой итретьей групп элементов И и второй вход первого триггера подключены к четвертому входу устройства, нулевой выход. второго триггера подключен к первому входу третьего элемента И, выходы второго и третьего элементов И подключены к входам элемента ИЛИ, выход которого подключен к .второму входу второго счетчика, второй вход третьего элемента И является пятым входом устройства,.груп. пы входов первой и третьей группы элементов И являются группами входов устройства 2.Недостатком этого устройства является ограниченность функциональных возможностей, которая выражается в том, что что оно не решает бог лее сложные математические зависимости с большим числом аргументов и математических операций при обработке информации в измерительных. при борах для определения физических свойств веществ.Использование таКого устройства возможно в тех приборах для определения физических свойств, где производится определение лишь одной физической величины, например в радио- изотопных приборах одноканального.типа, определяющих . влажность вещества, В тех же приборах, где определение одной физической величины 4 производится с коррекцией по другой физической величине, т,е. приборах двухканального типа, например, в радиоизотопных влагомерах с определением весовой влажности с коррекци- Ю ей по плотности решаемая задача усложняется и сводится к решению системы с двумя неизвестными и постоянными коэффициентами.Целью изобретения является расши- Я рение функциональных воэможностей за счет обеспечения выполнения мате. матических операций при обработке информации измерительных приборов и решения математических зависимостей с большим числом аргументов,Поставленная цель достигается тем, что в вычислительное устройство для решения уравнений, содержащее два счетчика, два триггера, три элемента И, выход первого из которых подключен к счетному входу первого счетчика, первый вход первого элемента И соединен с входом эталонной частоты устройства, второй вход подключен к выходу первого триггера,группы информационных входов первого и второго счетчиков являются соответственно первой и второй группы информационных входов устройства, ведены четырнадцать счетчиков, третий и четвертый триггеры, четвертый, пятый и шестой элементы И, блок сравнения, причем выходы первого, второго, третьего и четвертого счетчиков соединены соответственно с первыми входами первого, второго, третьего и четвертого триггеров и соответственно с упраЬ- ляющими входами первого, второго, третьего и четвертого счетчиков, выходы второго, третьего и четвертого элементов И подключены соответственно к счетным входам второго третьего и четвертого счетчиков, группы информационных входов третьего и четвертого счетчиков являются соответственно третьей и четвертой группами информационных входов устройства, выходы первого, второго, третьего и четвертого элементов И подключены соответственно к счетным входам пятого, шестого, седьмого и восьмого счетчиков, счетные входы девятого, десятого, одиннадцатого и двенадцатого счетчиков соединены соответственно с выходами тринадцатого, четырнадцатого, пятнадцатого и шестнадцатого счетчиков, первые входы второго, третьего, четвертого элементов И и счетные входы тринадцатого, четырнадцатого, пятнадцатого и шестнадцатого счетчиков соединены с входом эталонной частоты устройства, выходы второго, третьего и четвертого триггеров подключены соответственно к вторым входам второго, третьего и четвертого элементов И, вторые входы первого, второго третьего и четвертого триггеров соединены с выходом шестого элемента И, второй вход пятого87 6а, Ь, - коэффициенты, соответствующие чувствительности преобразователяк изменению влажности;а, Ь - коэффициенты, соответствующие чувствительности преобразователяк изменению влажностии плотности.Дпя определения влажности материала при нейзвестной его плотности систему уравнений можно преобразовать в уравнение вида:-с 1 О-С 11 У У о "1 Ус +а р Ь+ЬУЗадавая приращение ЬЯ в диапазоне от минимума до максимума можно оп. ределить влажность материала в мо.:; мент, когда. произойдет равенство правой. и левой части уравнения (2).Таким образом, определение влажности сводится к заданию и суммированию приращения, решению обеих частей уравнения (3) и поиску мо.мента сравнения значения функции.Зж О-ааЬУ р-ЬО-Ъ 1 СЬУс 1 С 1д, 1 1235 дУстройство работает следующим образом.Сигналом "Пуск", поступающим с уп. равляющего входа устройства, блок 17 сравнения кодов устанавливается в исходное состояние и на его выходе появляется единичный потенциал. В счетчики 5-8 записываются коды: в счетчик 5 записывается код, соответствует текущему значению 3-а в счетчик 6 записывается код, соответствующий значению а, в счетчик7 записывается код, соответствует текущему значению 3 -Ь , в счетчик 8 записывается код, соответствуюций значению Ь 2.Кроме того.сигналом "Пуск", прошедшим через элемент И 22, триггеры 24-27 устанавливаются в состояние "1"Единичные потенциалы с выходов каждого триггера поступают соответственно на входы элементов И 18-21, разрешая прохождение импульсов эталонной частоты на входы счетчиков 1, 2, 3, 4, 5 и 7, работающих в режиме вычитания.и на входы счетчиков 6 и 8, работающих а режиме сложения.Поскольку счетчики 1-4 находятся в нулевом состоянии, с приходом пер 5 9382элемента И и управляющие входы блока .сравнения, пятого, шестого, седьмого и восьмого счетчиков подключенык входу пуска устройства, входы шестого элемента И соединены соответственно с выходами блока сравнения,десятого и двенадцатого счетчиков,информационные входы блока сравнениясоединены соютветственно с выходамидевятого и одиннадцатого счетчиков, 1 Овыход блока сравнения подключен куправляющим входам девятого и одиннадцатого счетчиков, выходы пятого,шестого, седьмого и восьмого счетчиков соединены соответственно с информационными входами тринадцатого,четырнадцатого, пятнадцатого и шестнадцатого счетчиков, группы информационных входов пятого, шестого,седьмого и восьмого счетчиков являют Ося соответственно пятой, шестой иседьмой и восьмой группами информационных входов устройства.На чертеже представлена схемаустройства. 2Устройство содержит счетчики 1- 16,блок 17 сравнения, элементы И 1823, триггеры 24-27. В радиоизотопных измерительных приборах, определяющих весовую влажность сыпу чих материалов с переменной плотностью (кокс, аглошихта, руда ипроч.), для повышения точности измерения необходимо измерять объем 4(ю влажность и насыпную плотностьматериала, затем по этим данным определить весовую влажность по следующей зависимости.Система уравнений (1) представляет зависимость выходных сигналов 40(Э, Зр) двухканального первичногоизмерительного преобразователя отвлажности и плотности материалов.3 э + аЯ+ дй+а Яд(1)Эу=Ьо+Ь 9 Ьи+ЬЭУщ ,4где 3 3 - текущие значения сиг"налов на выходе первичного измерительного преобразователя;а, Ь - постоянные коэффициенты, соответствующие сигналам 3, 3 при нулевой влажности и мини -мальной плотности материала;а 1, Ь - коэффициенты, соответствующие чувствительности преобразователя кизменению плотности;.7 9382вого импульса эталонной частоты навыходах счетчиков 1"4 появляются импульсы переноса, поступающие на соот.ветствующие управляющие входы счет"чиков 1-4 и входы триггеров 24-27.При этом, триггеры 24-27 устанавливаются в нулевом состоянии, запрещая прохождение импульсов эталоннойчастоты, через элементы И 18-21, ав счетчики 1-4 записываются коды: 10в счетчик 1 - код, соответствующийзначению с 1/и, в счетчик 2 - код,соответствующий значению аЬ/и; всчетчик 3 - код, соответствующийзначению Ь и, а счетчик 4 - код, исоответствующий значению ЪЬи. Выбрр значения величины коэффициента пзависит от выбора уровня квантования значений (насыпной плотности).Коды с выходов счетчиков 5-8 пос Отупают соответственно на входы счетчиков 13-16. Счетчики 13-16 осуще. ствляют преобразование параллельногокода в частоту импульсов.Необходимым условием работы данного устройства являетсяСуФ40 1 11где с,СК,- время заполнениясчетчиков импульсов9-12 соответственно. ЗеКоды с выходов счетчиков 9 и 11 по.. поступают на входы блока 17, где происходит их сравнение. На этом заканчивается первый такт работы устройства.Импульсы переноса с выходов счет-чиков 11 и 12 поступают через элементы И 23 и 22 на входы триггеров24-27, устанавливая их в единичноесостояние. Далее работа вычислительного устройства повторяется. Приэтом, поскольку в счетчиках импульсов 1-4 записаны коды, то заполнениекаждого из них происходит эа некоторое время,Счетчик 1 импульсов заполняетсяф й 1 С 3 ю 1за время С = " - счетчик2 импульсов " зЪ время % =: - фх1 Хь исчетчик 3 импульсов - за времяео1- в ; счетчик 4 - за времяйЬ Ь Ягф - З . - ,За время С. из содержимого счетчика 5 вычитается код, рав.Иныи"Ь=а+ иАналогичным образом за время изменяются кодц в счетчиках импульсов 7и 8, Код в счетчике 7 импульсовравным Ъй = "ЬЯ О пКод в счетчике 8 импульсов равнымЬ"В=+ иИзменение кодов счетчиков 6 и 8 приводит к изменению времени заполнениясчетчиков импульсов 10 и 12.После набора информации в счетчиках 9 и 11 образуются кодыфдсу юа О и9б,б+ЬР о и3-Ь- -"1 О=чВ каждом последующем такте работыустройства в счетчиках 5-8 изменяются коды на величины:4,1, 1 с 1е , ъ ЬМ=С "; й- - 1-пВТаким образом, в вычислительномустройстве решаются два уравнениявида.Ж Об Ф 4, Ф ., иР ЬО ЬР о.м (4)игде 2 - " - сумма приращений, про 1порциональная приращению С ьр.В блоке 17 сравнения непрерывно происходит сравнение кодов й, ИО . Решение уравнений (4) происходит до момента равенства кодов, В момент равенства кодов на выходе блока 17 срав нения появляется нулевой потенциал, поступающий на вход элемента И 23 и710 9 93828запрещающий прохождение импульсов пе-реноса с выходов счетчиков 10 и 12через элемент И 23. Нулевой потен-,циал с выхода блока 17 сравнения поступает также на входы счетчиков 9 и1, запрещая в них набор информации.На этом работа вычислительного устройства заканчивается. Следующий циклвычисления начинается с приходом очередного сигнала,"Пуск",Таким образом, вычислительное устройство осуществляет задание приращения, их суммирование и рещение уравнения.13 с информационными входами тринадцатого, четырнадцатого, пятнадцатогои шестнадцатого счетчиков, группыинформационных входов пятого, шестого, седьмого и восьмого счетчиковявляются соответственно пятой, шестой, седьмой и восьмой группами информационных входов устройства. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРпо заявке М 2829745/18-24,кл. О 06 Г 15/46, 1979.2. Авторское свидетельство СССРН 532097, кл. С 06 Г 15/32, 1975(прототип). Формула изобретения Вычислительное устройство для решения уравнений, содержащее два счет. чика, два триггера, три элемента И, 20 выход первого из которых подключен к счетному входу первого счетчика, первый вход первого элемента И соединен с входом эталонной частоты устройства, второй вход подключен 25 к выходу первого триггера, группы информационных входов первого и второго счетчиков являются соответственно первой и второй группами инфор- мационных входов устройства, о т л и Зф ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения решения математических зависимостей с большим чйслом аргументов, в него введены четырнадцать счетчиков, третий и четвертый триггеры, четвертый, пятый и шестой элементы И и блок сравнения, причем выходы первого, второго, третьего и четвертого счетчиков соедине-ны соответственно с первыми входами первого, второго, третьего и четвертого триггеров и соответственно с управляющими входами первого, второго, третьего и четвертого счетчиков, выходы второго, третьего и четвертого элементов И подключены соответственно к счетным входам второго, третьего и четвертого счетчиков, группы информационных входов третьего и четвертого счетчиков являются соответственно третьей и четвертой группами инфор-.мационных входов устройства, выходы первого, второго, третьего и четвертого элементов И подключены соответственно к счетным входам пятого, шестого, седьмого и восьмого счетчиков,счетные входы девятого, десятого,одиннадцатого и двенадцатого сцетчи. ков соединены соответственно с выходами тринадцатого, четырнадцатого,пятнадцатого и шестнадцатого счетчиков, первые входы второго, третьегои четвертого элементов И и счетныевходы тринадцатого, четырнадцатого,пятнадцатого и шестнадцатого счетчиков соединены с входом эталоннойчастоты устройства, выходы второго,третьего и четвертого триггеров подключены соответственно к вторым входам второго, третьего и четвертогоэлементов И, вторые входы первого,второго, третьего и четвертого триг.герое соединены с выходом шестбгоэлемента И, второй вход пятого элемента И и управляющие входы блока сравнения, пятого, шестого, седьмого и восьмого счетчиков подключенык входу пуска устройства, входы шес.того элемента И соединены соответственно с выходами блока сравнения,десятого и двенадцатого счетчиков,информационные входы блока сравне"ния соединены соответственно.с выхо-.дами девятого и одиннадцатого счетчиков, выход блока сравнения подключенк управляющим входам девятого иодиннадцатого счетчиков, выходы пятого, шестого, седьмого и восьмого счетчиковф соединены. соответственно