Аналого-ранговый распознаватель

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для построения функциональных узлов аналоговых вычислительных машин. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения идентификации всех возможных ранговых значений информационного аналогового сигнала. Распознаватель содержит n реляторов, каждый из которых состоит из компаратора и замыкающего ключа, n + 1 резисторов, и операционный усилитель. 1 ил.

Изобретение относится к автоматике и аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для построения функциональных узлов аналоговых вычислительных машин, средств автоматического регулирования и управления, аналоговых процессов и др.

Известны аналого-ранговые распознаватели (см. например фиг. 2 в описании изобретения к А. с. СССР 1679508, кл. G 06 G 7/25, 1991 г.; А.с. СССР 1725235, кл. G 06 G 7/25, 1992 г.), идентифицирующие некоторые ранговые значения информационного аналогового сигнала.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных аналого-ранговых распознавателей, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не выполняется идентификация остальных ранговых значений информационного сигнала.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому изобретению по совокупности признаков является принятый за прототип аналого-ранговый распознаватель (фиг. 1 в описании изобретения к Патенту РФ 2109338, кл. G 06 G 7/25, 1998 г.), который содержит n реляторов и идентифицирует минимальное и супраминимальное значения информационного сигнала x в кортеже аналоговых сигналов (x, x₁,...,x_n).

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не выполняется идентификация остальных ранговых значений сигнала x.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения идентификации всех возможных ранговых значений информационного аналогового сигнала.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в аналого-ранговом распознавателе, содержащем n реляторов, каждый из которых состоит из компаратора и замыкающего ключа, неинвертирующий и инвертирующий входы компаратора образуют соответственно первый и второй входы релятора, выходом и третьим входом которого являются соответственно выход и вход замыкающего ключа, присоединенного управляющим входом к выходу компаратора, выход n-го релятора и объединенные вторые входы всех реляторов образуют соответственно выход и информационный вход аналого-рангового распознавателя, особенность заключается в том, что в него введены n+1 резисторов и операционный усилитель, причем i-ый резистор подключен между выходом и третьим входом i-го релятора, а (n+1)-ый резистор - между шиной нулевого потенциала и третьим входом первого релятора, соединенным с инвертирующим входом операционного усилителя, неинвертирующий вход и выход которого подключены соответственно к настроечному входу аналого-рангового распознавателя и выходу n-го релятора, выходы первого, ...., (n-1)-го реляторов соединены соответственно с третьими входами второго,..., n-го реляторов.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата, в частности, заявленным изобретением не предусматриваются следующие преобразования: - дополнение известного средства какой-либо известной частью (частями), присоединяемой (присоединяемыми) к нему по известным правилам для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений; - замена какой-либо части (частей) известного средства другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены; - исключение какой-либо части (элемента) средства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата; - увеличение количества однотипных элементов для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов; - выполнение известного средства или его части (частей) из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами этого материала; - создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций, и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связей между ними.

Описываемое изобретение не основано на изменении количественного признака (признаков), представлении таких признаков во взаимосвязи, либо изменении ее вида. Имеется в виду случай, когда известен факт влияния каждого из указанных признаков на технический результат и новые значения этих признаков или их взаимосвязь могли быть получены исходя из известных зависимостей, закономерностей. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

На чертеже представлена схема предлагаемого аналого-рангового распознавателя.

Аналого-ранговый распознаватель содержит n реляторов 1₁,...,1_n, n+1 резисторов 2₁,...,2_n+1 и операционный усилитель 3. Каждый релятор содержит компаратор 4 и замыкающий ключ 5, причем неинвертирующий и инвертирующий входы компаратора 4 образуют соответственно первый и второй входы релятора, выходом и третьим входом которого являются соответственно выход и вход ключа 5, присоединенного управляющим входом к выходу компаратора 4. Резистор 2_i подключен между выходом и третьим входом релятора 1_i, а резистор 2_n+1 - между шиной нулевого потенциала и третьим входом релятора 1₁, соединенным с инвертирующим входом усилителя 3, выход которого подключен к выходу релятора 1_n, являющемуся выходом аналого-рангового распознавателя, информационный и настроечный входы которого образованы соответственно объединенными вторыми входами всех реляторов и неинвертирующим входом усилителя 3, выход релятора 1_i соединен с третьим входом релятора 1_i+1.

Работа предлагаемого аналого-рангового распознавателя осуществляется следующим образом. На его информационный и настроечный входы подаются соответственно аналоговый сигнал (напряжение) x, ранговые значения которого подлежат идентификации, и заданный квант напряжения E; на первые входы реляторов 1₁,...,1_n подаются соответственно аналоговые сигналы (напряжения) x₁,. . . ,x_n с произвольным отношением порядка. Если x_i > x (x_i < x), то ключ 5 в реляторе 1_i, замкнут (разомкнут). Таким образом, напряжение на выходе распознавателя будет определяться выражением Z + kE, где есть коэффициент усиления неинвертирующего усилителя, образованного операционным усилителем 3 и резисторами 2₁,...,2_n+1, сопротивления которых есть R₁, ...,R_n+1 соответственно; Если R₁ = ... = R_n+1 = R, то k = 1 + P₁ + ... + P_n и предлагаемый распознаватель будет воспроизводить операцию где верхний индекс r ∈ {1,...,n+1} есть ранг информационного сигнала x= x^(r) в кортеже (x, x₁,...,x_n). Согласно (1) зависимость напряжения на выходе распознавателя от ранга r сигнала x определяется выражением Z = rE.

При заданной шкале напряжений x₁ < ... < x_n весь допустимый диапазон изменений напряжения x разбивается на n+1 интервалов (-∞,x₁), (x₁,x₂),...,(x_n,∞). В этом случае предлагаемый аналого-ранговый распознаватель может выполнять функции неинвертирующего усилителя, в котором настройка коэффициента усиления осуществляется уровнем сигнала x согласно выражению
При x = E (информационный и настроечный входы соединены) распознаватель является линейно-сегментным аппроксиматором функций, в котором наклон аппроксимирующих прямых в интервалах (x₁,x₂)₁,..., (x_i,x_i+1)_i,..., (x_n,∞)_n устанавливается соответствующим коэффициентом усиления
Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемый аналого-ранговый распознаватель обладает более широкими по сравнению с прототипом функциональными возможностями, так как обеспечивает идентификацию всех возможных ранговых значений информационного аналогового сигнала. Кроме того, указанный распознаватель, в отличии от прототипа, может применяться в качестве линейно-сегментного аппроксиматора функций или в качестве неинвертирующего усилителя с программируемым коэффициентом усиления, что также расширяет его функциональные возможности.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного устройства следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленное устройство при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в области автоматики и аналоговой вычислительной техники в качестве функционального узла аналоговых вычислительных машин, спецпроцессоров и др.;
- для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

Формула изобретения

Аналого-ранговый распознаватель, содержащий n реляторов, каждый из которых состоит из компаратора и замыкающего ключа, причем неинвертирующий и инвертирующий входы компаратора образуют соответственно первый и второй входы релятора, выходом и третьим входом которого являются соответственно выход и вход замыкающего ключа, присоединенного управляющим входом к выходу компаратора, выход n-го релятора и объединенные вторые входы всех реляторов образуют соответственно выход и информационный вход аналого-рангового распознавателя, отличающийся тем, что в него введены n + 1 резисторов и операционный усилитель, причем i-й резистор подключен между выходом и третьим входом i-го релятора, а (n + 1)-й резистор - между шиной нулевого потенциала и третьим входом первого релятора, соединенным с инвертирующим входом операционного усилителя, неинвертирующий вход и выход которого подключены соответственно к настроечному входу аналого-рангового распознавателя и выходу n-го релятора, выходы первого,..., (n - 1)-го реляторов соединены соответственно с третьими входами второго,..., n-го реляторов.

РИСУНКИ

Рисунок 1