Устройство для автоматической смены масштабов в аналоговой вычислительной машине
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Текст
СОЮЗ СОВЕТ СОЦИАЛИСТИЧ А х 7 1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДБЖЛЬСТВУ выходом блока запретаса и входом реверсивнвыход которого подклюшифратора, нулевой выхоединен с запрещающзапрета ложного импуи второЦ выходы.подктственно к входам блон входных ,масштабныблока коммутации маора обратной связи. междуимпул.чика,ду дерогоблокапервисоотвмутацнров ирезис ого счет- фу чен к вхо ЧВУ од кото- ( им входом л р ьса, а лючены ков комх резисто- сштабного ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Вычислительная техника. Справочник, т,1., под ред. Г.Д.Хаски н Г.А.Кориа, М.-Л.,"Энергияф, 1964.2, Авторское свидетельство СССР В 228342; кл. Д 06 й 7/00, 1966 (прототип).(54)(57 УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИ ЧЕСКОЙ СМЕНЫ МАСШТАБОВ В. АНАЛОГОВОИ ВйЧИСЯИТЕЛЬНОЯ МИОИНЕ, содержащее операционный усилитель, вход которого соединен с первыми выводами входных масштабных резисторов и через масштабный резистор обратной связи - с выходом операционного усилителя, являющимся выходом устройства и .подключенным к входу блока фиксации границ поддиапаэонов, выхсщ которого соединен а входом блока запрета .ложного импульса, ревер-. .сивный счетчик и блоки коьваутации резисторов, выходы к орых подключены к управляющим в одам входных масштабных резисторов и масштабного резистора обратной связи, о т ли ч а" ю щ е е с я тем, что, с целью расширения динамического диапазона, повышения точности и быстродействия устройства, в него введены блок со-. пряжениядешифратор, запоминающий блок и цйфроуправляемые сопротивления, включенные между входами устройства н вторыми .выводами входных масштабных резисторов и подключенные управляющими входами к выходам запоминающего блока, входы ко-, торого соединены с группой выходов дешнфратора, блок сопряжения включенложногоИзобретение относится к вычислительной технике, в частности к аналоговым вычислительным машинам(ЛВМ) .Известны устройства для автоматической смены масштабов, содержащее электромеханические блоки, осуществляющие плавное изменение масштаба по машинной переменной Ц .Недостатком этих устройств явля,ется низкая:полоса пропускания и необходимость высокоточной синхрониза ции работы всех устройств осуществляющих изменение масштаба, в противном случае в решение вносятся сущест венные ошибки, значительно искажающие Форму моделируемого процесса,Наиболее близким по технической сущности к предложенному, является устройство для автоматической смены масштабов, содержащее последовательно соединенные блок фиксации границ диапазона, блок запрета ложного импульса и реверсивный счетчик импульсов, блок фиксации знака машинной переменной, соединенный с источниками опорных напряжений, индикатор номера поддиапаэона, подключенный к выходу реверсивного счетчика, блок коммутации резисторов, включенных на входе операционного усилите. ля и в его цепи обратной связи, Это устройство осуществляет ступенчатое изменение масштаба по выходной переменной сумматора АВМ.Сущность ступенчатого изменения масштаба состоит в разбиении всего динамического диапазона изменения 35 физической переменной на ряд стыкующихся поддиапазонов, которым соответствуют диапазоны разбиения машинной переменной. Для поддиапаэонов машинной переменной выбирается коэф фициент расширения поддиапазонов, рав ный отношению максимального значения машинной переменной (обычно это значение, равное и максимальному напряжению шкалы АВМ) к минимальному для 45 данного поддиапаэона, выбираемому из условия обеспечения качества машинного решения. Эти значения являются границами поддиапазона. Произведение коэффициентов расширения всех поддиапаэонов машинной переменной должно равняться динамическому диапазону изменения физической переменной. При равенстве коэффициентов расширения поддиапаэонов максимальные значения физической переменной образуют геометрическую прогрессию со знаменателем, равным коэффициенту расширения. Каждый поддиапазон разбиения машинной переменной характеризуется выбранными масштабами переменной, а 60 следовательно, соответствующими коэффициентами передачи сумматора по каждому входу. Переход машинной переменной в соседний поддиапазон приводит к изменениИ масштаба по выХодной пе-,65l ременной, что требует одновременного изменения коэффициентов передач по всем входам одновременно 2 .Недостатком данного устройства яв. ляется ограничение возможностей в воспроизведении операции суммирова" ния иэ"за отсутствия связи с другими такими же устройствами, осуществляющими смену масштабов переменных, функционально связанных с данной переменной. Это обстоятельство играет существенную, роль при моделировании систем дифференциальных уравнений со сложными перекрестными связями и функциональными зависимостя. ми.Кроме того, отсутствие мобильной выставки различных значений коэффициентов передачи по входам, а также сложность блока коммутации входных резисторов ограничивает возможности сумматора и применение его для моделирования сложных систем, где требуется суммировать большое число переменных, меняющихся в значительных диапазонах, перекрывающих возможности (с точки зрения поддиапа" зонов разбиения): данного устройства.Цель изобретения - расширение динамического диапазона, повышение точ ности и быстродействия устройства. Для достижения поставленной цели в устройство для автоматической смены масштабов в аналоговой вычислительной машине, содержащее операционный усилитель, вход которого соединен с первыми выводами входных масштабных резисторов и через масштабный резистор обратной связи - с вы. ходом операционного усилителя, являющимся выходом устройства и подключенным к входу блока фиксации границ поддиапаэонов, выход которого соединен с входом блока запрета ложного импульса, реверсивный счетчик и блоки коммутации резисторов, выходы которых подключены к управляющим входам входных масштабных резисторов и масштабного резистора обратной свя зи, введены блок сопряжения, дешифратор, запоминающий блок и цифроуправляемые сопротивления, включенные между входами устройства и вторыми выводами . входных масштабных резисто ров и подключенные управляющими входами к выходам запоминающего блока, входы которого соединены с группой выходов дешифратора, блок сопряжения включен между выходом блока запрета ложного импульса и входом реверсивного счетчика, выход которого подключен к входу дешифратора, нулевой выход которого соединен с запрещающим входом блока запрета ложного импульса, а первый и второй выходы подключены соответственно к входам блоков коммутации входных масштабных резисторов и блока коммутации масштабного резистора обратной связи.На фиг.1 представлена общая блоксхема устройства для автоматической смены масштабов сумматора АВМ,ф на фиг.2 - схема блоков фиксации границ поддиапазонов, запрета ложного импульса, сопряжениями на фиг.3 - временная диаграмма работы устройства.Устройство для автоматической смены масштабов в АВМ содержит опера ционный усилитель 1, блок 2 фиксации границ поддиапазонов, соединенный по. следовательно с блоком 3 запрета ложного импульса, выход которого через блок 4 сопряжения соединен с . 15 реверсивным счетчиком 5Выходы реверсивного счетчика 5 подсоединены ко входам дешифратора 6, который соединен .с блоками 7 коммутации входных масштабных резистбров и масштабного резистора обратной связи 8, а также с входами запоминаю щего блока 9, выходы которого соединены с цифроуправляемыми сопротивлениями 10, подключенными к входам входных масштабных резисторов 8.Блок 2 фиксации границ поддиапазо нов (фиг.2) содержит четыре схемы сравнения 111)-114, на один из входов которых подсоединено напряжение машинной переменной. Все схемы срав нения формируют на выходе импульс при пересечении машинной переменнойграниц поддиапазона, при этом первая схема сравнения 11 фиксирует пересечение машинной переменной ввох ней границы 1 ВГ) поддиапазона +Е 1 в качестве +Е)-выбирается зона линейности вычислительных блоков АВМ) равная Е , например 100 В для ламповых или 50 В, или 10 В для по. 40 лупроводниковых АВМ), вторая схема сравнения 112 фиксирует пересечение нижней границы поддиапазонаЕ напряжение которой. выбирается изНГ) условия обеспечения. качества машин ного решения, третья схема сравнения 113 фиксирует пересечение машинной переменной отрицательного напряжения верхней границы -ЕННГ равного по модулюЕНГ,четвертая50 схема сравнения 114 фиксирует пересечение машинной переменной отрицательного напряжения нижней грани- ЦЫ -ЕИГ, Равного по моДУлю ЕГБлок 3 запрета ложного импульса (фиг.2) содержит два логических элемента ИЛИ 12 и 13, четыре одновибратора 14-17 с запретомлогический элемент ИЛИ 18 и логический элемент И 19. Этот блок осуществляет селекцию импульсов блока 2 фиксаций гра ниц поддианазонов, поскольку в момент сравнения слюбой из границ происхо-; дит переброс машинной переменной У насоответствующую противоположную границу, при этом импульс от иее не дол 65 жен пройти навход реверсивного счетчика импульсов 5,Блок 4 сопряжения (фиг.2) содержит два многовходовых логическихэлемента ИЛИ 20 и 21, на первыевходы которых подсоединены соответственно выходы одновибраторов 14, 16и 15, 17, а на другие входы - выходы дешифраторов других устройствавтоматической смены масштабов. Выходы логических элементов ИЛИ 20и 21, образующие шины передачисигналов сложения и вычитания, подсоединены к соответствующим входамреверсивного счетчика импульсов 5.Блок 7 коммутации резисторов(фиг.2) содержит ключевые элементы 22, управляющие входы которыхчерез согласующие элементы 23подключены к выходам дешифратора 6,а исполнительные части их (например,контакты реле) включены параллельносекциям масштабных резисторов обратной связи 8 и секциям входных масштабных резисторов 8 операционного,усилителя 1.Запоминающий блок 9 представляет собой запоминающее устройство, выполненное, например, на регистрахиз статических триггеров. Выходкаждого регистра соединен с соответствующим цифроуправляемым сопротивлевием 10, а входы регистров подсоединены к соответствующим, И- ц выходам дешифратора, где Ц - число,выходов дешифраторов как для положительных номеров поддиапазонов, таки для отрицательных, к - число выходов дешифраторов, к которым подсоединены ключевые элементы такжекак для положительных, так и дляотрицательных номеров поддиапазонбв.На фиг:1 и 2 приняты следующиеобозначения:выходная машинная переменная,ХК - входные машинные переменные.1Устройство работает следующим образом,Пусть на выходе операционногоусилителя 1 (фиг.1) машинная переменнаяизменяется так, как показано на фиг.4, т.е. переменнаявозрастает и в начале последовательно переходит из нулевого поддиапазона в первый, из первого - во вто-.рой и в третий, а затем начинаетуменьшаться, проходит последовательно эти же поддиапазоны в обратномпорядке и, пройдя нулевой поддиапаэонпереходит в отрицательные под"диапазоны: в первый, второй, затемснова первый и нулевой. Такое движение переменной по поддиапазонампредставим как 0-1-2-3-2-1-0-1 - 2 - 1О.Рассмотрим первый переход 0-1.Схема сравнения 11 блока 2 фиксации границ поддийпазона вырабатываетимпульс в момент сравнения машиннойпеременной с напряжением ФЕ зЭтот импульс поступает на запускающий вход одновибратора 14 блока 3блокировки ложного импульса. С выходаодновибратора 14 сигнал поступаетс одной стороны на вход логическогоэлемента ИЛИ 12, а с его выходана запрещающий вход одновибратора 15и тем самым блокирует его работу навремя перехода машинной переменной У 1 Ос ВГ на НГ, поскольку при достиженииНГ схема сравнения 112 вырабатываетимпульс, который при таком изменениипеременной является ложным. Благодаря такой блокировке импульс со схемы сравнения 112 не проходит на входлогического элемента. ИЛИ 21. С другой стороны, сигнал с выхода одновибратора 14 поступает на вход логи-, ческого элемента .ИЛИ 20 в случае, когда на другие входы логических элементов ИЛИ 20, 21 сигналов от других устройств автоматической смены масшатбов не поступает, импульс с вы хода логического элемента ИЛИ 20 поступает по машине слежения на вход реверсивного. счетчика импульсов 5. Под действием импульса ревер сивный счетчик импульсов 5, дешифраторб изменяют свое состояние таким образом, что на выходе дешифратора 6, соответствующему первому поддиапаэону разбиения, появляется напряжение, поступающее в блок 7 коммутациирезисторов.Ключевые элементы расположенные 35 в этом блоке, производят расшунтирование или наоборот шунтирование . секций резисторов обратной связи или секций резисторов во входных цепях операционного усилителя 1, что 4 О обеспечивает изменение коэффициента . передачи сумматора, а следовательно, и масштаба переменнойдля данного примера это изменение в 10 раз).Рассмотрим переход машинной пере мениойиз третьего поддиапазона во второй, т.е. переход 3-2.Импульс со схемы сравнения 11. поступает на вход одновибратора 15, .выходной сигнал которого блокирует по .запрещающему входу работу одновибратора 14. Одновременно импульс с выхода одновибратора 15 проходит через логический элемент ИЛИ 21 бло,ка 4 сопряжения на вход реверсивного счетчика импульсов 5 по шине вычитания. Под действием этого импульса изменяется состояние выхода реверсив. ного счетчика импульсов 5, а следовательно, состояние выхода дешифратора б, который изменяет состояние 60 ключей, а следовательно, и коэффициент передачи сумматора по всем вхо-. дамеАналогично происходит работа уст. ройства при переходе 2-1. 65 Рассмотрим переход 1-0.Этот процесс отличается от рассмотренных, поскольку машинная переменная в нулевом поддиапазоне изменя ется от + ЕЗ до - Ец или наоборот в зависимости от характера изменения. При входе машинной переменнойв нулевойподциапазон с нулевого выхода дешифратора 6 поступает сиг". нал на прямой вход логического эле мента И 19 (по инверсному входу сигнала не поступает), с выхода которого поступает сигнал через логичес кие элементы ИЛИ 12 и 13 на запрещающие входы одновибраторов 15 и 16. Тем самым осуществляется блокировка прохождения сигналов с этих одновибраторов на входы соответствующих логических элементов ИЛИ 20 и 21 блока 4 сопряжения при пересечении машинной переменнойнапряжений Ен и -Ез . при нахождении машинной переменной в других поддиапазонах на прямой вход логического элемента И 19 сигнал не поступает несмотря на появление сигналов с выхода одновибраторов 15 и 16 при пересечении машинной переменной р Ен и- Е - соответствующего подциапаэона. Характер работы устройСтва .при изменении машинной переменной в поддиапазонах с отрицательными номерами аналогичен рассмотренному,Положим, что машинная переменная вышла,за пределы номеров поддиапазонов, длякоторых изменение коэффициента передачи сумматора по входам осуществлялось с помощью релейных элементов. В этом случае как для положительных номеров поддиапазонов сигнал с соответствующего выхода дешифратора 6 поступает на адресный вход запоминающего устрой- ства 9. Информация (кодовое значение коэффициента передачи по соответствующему входу) с регистра запо" минающего устройства 9 поступает на вход цифроуправляемого сопротивления 10, Таким действием осуществляется изменение численного значения коэффициента передачи сумматора по всем входам сразу или отдельно в завимости от изменения выходной переменной.Машинная переменная на выходе сумматораможет быть функционально связана с другими переменными, по которым также производится автоматическое изменение масштаба. Это должно учитываться, поскольку изменение масштаба переменной, т.е. переход в подциапазон с другим номе ром, связано с изменением масштаба по переменной, функционально связанной с первой переменной. Для этого введены блоки сопряжениямногоходовые логические элементы ИЛИ 20 и 21, включенные соответственно по шинам сложения и вычитания реверсивного счетчика импульсов 5, Поступление сигнала на вход одного из этих логических элементов от устройства автоматичес кой смены масштабов вызывает изменение состояния реверсивного счетчика импульсов 5, что.приводит к рассмотренным выше действиям других бло ков устройства.(Предлагаемое устройство для автоматической смены масштабов в АВМ, в частности для суммирующего блока, дозволяет расширить функциональные воэможности его в сравнении с прото типом, принятым в качестве базово" го объекта. Во-первых, введение блока сопряжения позволяет соединить в Единую масштабнрующую систему асе устройства автоматической смены масштабов, участвующие в решении дина.мической задачи, увязав изменение масштабов по Функционально зависимым перемеНным. Следовательно, расширяется круг решаемых динамических задач. Во-вторых, введение цифроуправляемых сопротивления во входной цепи и запоминающего блока позволяет расширить возможности коюаутирующего блока как по количеству вхо дов, так и по мобильности выставкизначений коэффициентов передачи.В-третьих, динамический диапазон суммирующего блока увеличивается с помощью устройства на 3-4 порядка.15 Это позволяет снизить погрешностьрешения в 2-3 раза по сравнению с ре шением, получаемым обычными средствами аналоговой вычислительной техники без устройств автоматической смены масштаба.1080154 южюли каэ 1 4 тн ЬюМчиреюта Составитель С.Беланктор СЛимохина ТехредС.Легеэа КорректорА. Зимокос 39/49 Тираж б 99 . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, %-35, Раушская наб.,лиал ППП "Патентф, г, ужгород, Ул.
СмотретьЗаявка
3534809, 05.11.1982
ПРЕДПРИЯТИЕ ПЯ Р-6896
БАДУ ЕФИМ ИОСИФОВИЧ, ДУБАРЕНКО ВЛАДИМИР ВАСИЛЬЕВИЧ, МАРКОВ ЮРИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ, СМИРНОВ БОРИС СЕРГЕЕВИЧ, СТЕПАНОВ ДМИТРИЙ ГРИГОРЬЕВИЧ
МПК / Метки
МПК: G06G 7/12
Метки: автоматической, аналоговой, вычислительной, масштабов, машине, смены
Опубликовано: 15.03.1984
Код ссылки
<a href="https://patents.su/7-1080154-ustrojjstvo-dlya-avtomaticheskojj-smeny-masshtabov-v-analogovojj-vychislitelnojj-mashine.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Устройство для автоматической смены масштабов в аналоговой вычислительной машине</a>
Предыдущий патент: Устройство для автоматической смены масштабов в аналоговой вычислительной машине
Следующий патент: Интегратор со сбросом
Случайный патент: Универсальная инжекционная горелка