Устройство для интегрирования функций

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 98371 Ы Союз- СоветскихСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 07. 07, 81 (21)3313512/18-24 И 1 М. Кл.з с присоединением заявки йо 6 06 0 7/18 Государствениый комитет СССР по делам изобретеиий и открытий(23) Приоритет Опубликовано 2312,82. Бюллетень Йо 47 Дата опубликования описания 23 12.82 331 УД 681. 335 1088.8)(72) Авторыизобретения Харьковский ордена Трудового Красйого- Знамени" институт радиоэлектроники(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНТЕГРИРОВАНИЯ ФУНКЦИЙ Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для определения интеграла функции.Известны устройства, предназначенные для определения интеграла функции, например устройство для интегрирования однозначных Функций, заданных графически на экране потенциалоскопа.Устройство содержит бистабильную запоминающую электроннолучевую трубку.(ЗЭЛТ ) с видимым изображением 1,потенциалоскоп ), триггер широтно- импульсной модуляции, блоки строчной и кадровой разверток, усилитель считанного сигнала, усилитель постоянного тока, элемент обратной связи. Устройство позволяет определить интеграл исследуемой функции путем измерения изменения тока в цепи сигнальной пластины 1 мишени) потенциалоскопа, на которую нанесен потенциальный рельеф исследуемой функции. Изменение тока в цепи сиг нальной дластины обусловлено перераспределением потенциала на поверхности мишени при записи на последние строки считывания в режиме воспроизведения исследуемой функции. При этом записанные строки считывания "зачерчивают" площадь мишени, ограниченную краем мишени и потенциальным рельефом, соответствующим графическомуизображению исследуемой функции. Суммарное изменениетока при зачерчивании всей площадиопределяет интеграл исследуемойфункции 1 ).Недостатком устройства являетсяневозможность реализации интегри.рования функций в требуемых пределах и с достаточной точностью,так как сканирование поверхности мишени считывающим лучем осуществляется от "минус бесконечности" до"плюс бесконечности" по обеим координатным осям, считая, что началокоординат, в которых изображена интегрируемая функций, совпадает сцентром мишени ЗЭЛТ.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности являетсяустройство для интегрирования функций, содержащее ЗЭЛТ, к модулирую щему электроду записывающего электронного прожектора которой подключентриггер широтно-импульсной модуляции, к вертикально отклоняющйм пластинам подключен выход блока строч" З 0 ной развертки, к горизонтально от 983718клоняющим пластинам - выход блока кадровой развертки, к мишени - сопротивление первой нагрузки и вход усилителя считанного сигнала, к выходу которого подключен первый вход триггера широтно-импульсной модуля ции, к коллектору через сопротивление второй нагрузки подключен источник питания," а непосредственно подключены сведенные входы усилителя постоянного тока и элементы обратной 10 связи, причем первый выход элемента обратной связи соединен с катодом воспроизводящего прожектора, а второй выход соединен с мишенью. Кроме то. го это устройство содержит усилительформирователь; счетчик координаты, счетчик интервала, триггер разрешения элемент И.Устройство позволяет интегрировать Функции в заданных пределах, причем пределы интегрирования в циф:ровой форме записываются в счетчик интервала и счетчик .координат. Счиф тывание потенциального рельефа с мишени ЗЭЛТ не начинается до тех пор пока счетчик координаты не просчитает необходимое количество импуль-, сов, соответствующее координате нижнего предела интегрирования, и прекращается, как только счетчик интервала просчитает количество импульсов, соответствующее координате верхнего предела интегрирования. Таким образом определяется интеграл в заданных пределах 2 3Однако площадь под линией инте - 35 рируемой функции зависит от конфигурации мишени ЗЭЛТ, так как считывающий луч прочерчивает мишень в вертикальном направлении, начиная от края мишени до линии записанной 40 функции. При этом возникает методическая погрешность при определении интеграла Функции, обусловленная 1 эачерчиваниемф лишней площади при различных геометрических Формах и 45 размерах мишеней.Целью изобретения является повышение точности интегрирования.Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее бистабильную запоминающую электрон". нолучевую трубку, к модулирующему электроду записывающего электронного прожектора которой подключен вйход триггера 1 широтно-имйульсной модуляции, к горизонтально отклоняющим пластинам подключен выход блока кадровой развертки, мишень со единена через цервый токоограничивающий резистор с шиной нулевого потенциала и подключена к входу уси лителя считанного сигнала, выход которого соединен с первым входом триггера широтно-импульсной модуляции, а коллектор через второй токо- ограничивающий резистор соединен с 65 входом питания устройства и подклю=чен к входу усилителя постоянноготока, выход которого является информационным выходом устройства ивходом усилителя обратной связи, первый выход которого соединен с катодом воспроизводящего прожектора, авторой выход соединен с мишенью, формирователь импульсов, выход которогоподключен к входам счетчика координаты и счетчика интервала, элементИ и триггер разрешения, выходом сое)диненный с первым входом элементаИ, а входами - с выходом счетчикакоординаты и с выходом счетчика интервала, выход формирователя импульсов соединен с первым выходом блокастрочной развертки. дополнительно введены переменный резистор, компаратор и два разделительных диода,причем один из выводов переменногорезистора подключен,к входу питания, второй соединен с шиной нулевого потенциала, а средний вывод подключен к первому входу компаратораи через первый разделительный диод "к вертикально отклоняющим пластинам,бистабильной запоминающей электроннолучевой трубки, второй вход компаратора соединен с вторым выходомблока строчной развертки и черезвторой разделительный диод подключенк вертикально отклоняющим пластинамбистабильной запоминающей электроннолучевой трубки, а выход через элемент. И соединен с вторым входомтриггера широтно-импульсной модулянии,На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 и3 - графики, поясняющие работу устройства.Устройство для интегрированияФункций (Фиг. 1) содержит бистабильную ЗЭЛТ 1, к модулируИщему электроду записывающего электронного прожектора которой. подключен триггер2 широтно-импульсной модуляции, кгоризонтально отклоняющим .пластинамподключен выход блока 3 кадровой развертки, к мишени подключен токоограничивающий резистор 4 и вход усилителя 5 считанного сигнала, к выходукоторого подключен первый. вход .триггера 2 широтно-импульсной модуляции,к коллектору через токоограничивающий резистор. б подключен вход питания, а непосредственно подключенывходы усилителя 7.постоянного тока,выход которого является информационным выходом устройства, и усилитель8 обратной связи, причем первый выход усилителя 8 обратной связи сое"динен с катодом воспроизводящегопрожектора, а второй выход соединенс мишенью, Кроме того, устройствосодержит Формирователь 9 импульсов,счетчик 10 координаты, счетчик 11 интервала, элемент И 12 и триггер 13 разрешения, выходом соединенный с первым входом элемента И 12 первым входом соединенный с выходом счетчика 10 координаты, а вторым входом соединенный с выходом счетчика 11 интервала, вход йоторого сведен с входом счетчика 10 координаты и выходом формирователя 9 импульсов, цричем вход последнего соединен с первым выходом блока 14 строчной 10 развертки. Устройство также содер жит переменный резистор 15, компаратор 16 и два разделительных диода 17 и 18, причем один из выводов резистора 15 подключен к упомянутому15 ,входу питания, второй соединен с ши-, ной нулевога.потенциала, а средний 1 вывод подключен одновременно к первому входу компаратора 16 и через первый диод 17 - к вертикально отклоняющим пластинам бистабильной ЗЭЛТ 1. Кроме того,. второй вход компаратора 16 непосредственно соединен с вторым выходом блока 14 строчной развертки и через второй диод 18 со" 25 единен с вертикально отклоняющими пластинами бистабильной ЗЭЛТ 1, а выход через элемент И 12 соединен с вторим входом триггера 2 широтно- импульсной модуляции. 30Устройство работает следующим об. - разом.В режиме записи происходит запись исследуемой Функции .на мишени ЗЭЛТ 1, в результате образуется потенциальный рельеф подинтегральной. функции.В режиме воспроизведения перед началом считывания упомянутого потенциального рельефа производится запись в цифровой форме координаты ниж него предела интегрирования в счетчик 10 координаты и координаты верхнего предела интегрирования - в счетчик 11 интервала. Затем оператор ус" танавливает необходимую величину сме щения пооси У начальный горизонтальный уровень 22 отсчета, фиг. 3) с помощью резистора 15 переменного со-противления. Положение начального горизонтального уровня отсчета опреде- р ляется визуально путем установки луча в нужной точке отсчета по шкале на экране ЗЭЛТ 1. При этом постоянное напряжение смещения через диод 17 подается на вертикально отклоняю щие пластины ЗЭЛТ 1, фиксируя начальное положение считывающего луча в нужиой точке, и на первый вход компаратора 16.Процесс интегрирования начинается с момента запуска блока 14 строчной развертки и блока 3 кадровой развертки. Импульсы, соответсвующне началу строк блока 14 строчной развертки через формирователь 9 поступает на входы счетчиков 10 и .11, а пилообраз-ное напряжение строчной разверткис второго выхода. блока 14 строчнойразвертки поступает на второй входкомпаратора 16 и через диод 18 в навертикально отклоняющие пластиныЗЭЛТ, при этом происходит счет импульсов обоими счетчиками и формирование на выходе компаратора 16 импульса, временное положение которогосоответствует моменту равенства пи"лообразного напряжения и напряженияпостоянного смещения на входах компаратора, этот момент соответству"ет начальному горизонтальному уров"ню отсчета - уровню компарации.Импульс с выхода компаратора 16поступает на второй вход схеьы И 12,.но на второй вход триггера 2 широтноимпульсной модуляции не проходит,так как схема И 12 фзапрещена" низким уровнем с выхода триггера 13разрешения,Счетчик 10 координаты, просчитавзаданное перед началом интегрирования число, переводит триггер 13 разрешения в единичное состояние в момент. времени, соответствующийполо-жению считывающего луча в координате нижнего предела интегрирования.При этом схема И 12 открывается попервому входу, разрешая прохождениеимпульса, соответствующего уровнюкомпарации с выхода компаратора 16.Триггер 2 широтно-импульсной модуляции устанавливается в единичное состояние и высоким уровнем с выхода отпирает записывающий прожектор, иа мишени ЗЭЛТ 1 начинается запись строки:считывания. Запись строки .считыванияпрекращаетсяв момент считывающеголуча линии потенциального рельефаподинтегральной функции, так как приэтом на резисторе 4 образуется сиюнал, который, через усилитель 5 счи"танного сигнала поступает на первыйвход триггера 3 широтно-импульсноймодуляции и устанавливает его внулевое состояние. Происходит запирание записывающего прожекторанизким уровнем с выхода триггера 2широтно-импульсной модуляции. В течение записи строки считывания наповерхность мишени изменяется возрастает) проводимость мишени в точ-ках дорожки, что влечет за собой из"менение тока и потенциала коллектораЗЭЛТ 1, в цепь которого включен ре"зистор б, при этом ток коллекторауменьшается, а потенциал коллекторавозрастает пропорционально длинезаписанной дорожкистроки ).Процесс многократной записи строкот уровня компарации до линии потенциального рельефа подинтегральной функции продолжается до моментафсрабатывания" счетчика 11 интервала, который, просчитав соответствующее координате верхнего предела ин 9837185 10 Формула изобретения 40 тегрирования количество импульсов, переводит в нулевое состояние триггер 13 разрешения, последний запирает схему И 12 для прохождения импульсов с выхода компаратора на установку в единичное состояние триггера 2 широтно-импульсной модуляции, тот, в свою очередь, не отпирает записывающий прожектор, и процесс записи строк прекращается.Линеаризация результирующего изменения тока коллектора осуществляется путем подачи напряж ния коллектора через усилитель 8 обратной связи на , катод воспроизводящего,прожектора и мишень ЗЭЛТ 1.Результирующее изменение тока кол.лектора по окончании режима воспроизведения пропорцианально плащади фигуры, ( фиг. 3 1 ограниченной линией 19 потенциального рельефа исследуемой Функции, потенциальными дорож- ками, соответсвующими строкам в координатах нижнего и верхнего пределов интегрирования 20 и 21, уровнем 22 компарации и представляет собой интеграл исследуемой функции.Преимуществом данного устройства является высокая точность определе(ния интеграла функции, так как вве" дение в устройство резистора 15 пе" ременного сопротивления, компаратора 16 и двух диодов 17 и 18 позволяет исключить влияние на точность интегрирования конфигурации мишени ЗЭЛТ 1, а также позволяет широко использовать устройство в различных измерительных системах. Устройство для интегрирования функций, содержащее бистабильную запоминающую электроннолучевую труб ку., к модулирующему электроду записывающего электронного прожектора которой подключен выход триггера широтно-импульсной модуляции, к горизонтально-отклоняющим пластинам подключен выход блока кадровой развертки, мишень соединена через первый токоограничивающий резисторс 15 20 25 ЗО 35 шиной нулевого потенциала й подключена к"входу усилителя считанногосигнала, выход которого соединен спервым входом триггера широтно-импульсной модуляции, а коллектор черезвторой токоограничивающий резисторсоединен с входом питания устройства и подключен к входу усилителя постоянного тока, выход которого является информационным выходом устройства и входом усилителя обратной связи, первый выход которого соединенс катодом воспроизводящего прожектора, а второй выход соединен с мишенью, Формирователь импульсов, выход которого подключен к входам счетчика координаты и счетчика интервала, элемент И и триггер разрешения, выходом соединенный с первымвходом элемента И, а входами - свыходом счетчика координаты и свыходом счетчика интервала, входФормирователя импульсов соединен спервым выходом блока строчной развертки, отличающеесятем, что, с целью повышения точности интегрирования в него ДОполнительно введены переменный резиСтор, компаратор и два разделительных диода,причем один из выводов переменногорезистора подключен к входу питания,второй соединен с шиной нулевогопотенциала,а средний вывод подключен к первому входу компаратора ичерез первый разделительный диодк вертикально отклоняющим пластинамбистабильной запоминающей электроннолучевой трубки, второй вход компа.ратора соединен с вторым выходом блока строчной развертки и через раэделительный диод подключен к вертикально отклоняющим пластинам бистабильной .запоминающей электроннолучевойтрубки, а выход - через элемент Исоединен с вторым входом триггера широтно-импульсной модуляции.Источники информации,прнятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР9 219910, кл.О 06 6 7/18, 1967.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 2987241/18-24,кл. 6 06 6 7/18, 1980.983718 едактор А. Шиш Составитель С. Белана Техред Ж. Кастелевич Корректор Л. Бокш ак лиал ППП "Патентф, г. Ужгород, Ул. Проектная, 4 927/59 Тираж 731 ВНИИПИ Государствен по делам изобрет 113035, Москва, Я, РПодписноего комитета СССРий и открытийушская наб., д. 4/5