Устройство для суммирования сигналов

 

Союз Советских

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«5498l6

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 05.05.75 (21) 2131431,24 (51) М.K;>.-" 6 06 G 7 14 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 05.03.77. Бюллсте.-!ь ¹ 9 (45) Дата опубликования описания 27.07.77

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 681.335 (088.8) (72) Автор ы изобретения

В. С. Москвин, Г. П. Нагорный, С. М. Неелов и В. И. Рязанов

171) Заявитель Гомский ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С. М. Кирова (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СУММИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике.

Известны устройства для суммирования сигналов, содержащие нуль-органы, генератор сканирующей величины и счетчиков (регистраторов), число которых равно числу суммируемых сигналов(1).

Недостатком таких устройств является их сложность, возрастающая пропорционально числу слагаемых.

Ближайшим аналогом к данному пзобрстеншо является устройство для суммирования сигналов, содержащее генератор сканирующей величины, нуль-органы, триггеры, элементы «ИЛИ», управляемый ключ, блок фиксации числа сработавших нуль-органов, управляемый генератор тактовых импульсов, регистратор, индикатор нулевого уровня и переключатель. Первые входы нуль-органов подключены к соответствующим входам устрой=тва, а выходы — ко входам соответствующих триггеров, выходы которых подключены ко входам блока фиксации числа сработавших нуль-органов и элемента «ИЛИ», выход которого соединен со входом управляемого ключа. Блок фиксации числа сработавших нулорганов через переключатель соедипсн со входами генератора сканирующей величпнь1 и управляемого генератора тактовых импульсов, выход которого подключен к другому входу управляемого ключа, выход которого соединен с регистратором (2).

Указанное устройство не позволяет суммировать сигналы различного знака, что, например, важно при определении знакопеременной суммы отклонений от заданных уставок в устройствах автоматики, т. е. определение алгебраической суммы. Кроме того, в данном устройстве не определяется сумма нормируемых слагаемых (сумм слагаемых с различными весовыми коэффициентами). Указанная сумма представляет приближенное значение интеграла, определяемого по показаниям отдельных (точечных) детекторов, расположенных в поле контролируемого параметра.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства, т. е. определение алгебраической суммы сигналов и суммы нормируемых слагаемых.

Эта цель достигается тем, что предло>кенное устройство дополнительно содержит элемент задержки и узлы задания нормирующих коэффициентов. Выход индикатора нуле вого уровня через элемент задержки соеди25 нен с другими входами триггеров и с входом реверса регистратора, а другие входы нульорганов подключены к выходам узлов задания нормпрующих коэффициентов, входы которых соединены с выходом генератора сканирующей величины.

549816

На фиг. 1 изображена схема устройства для суммирования сигналов; на фиг, 2 временная диаграмма, поясняющая его работу.

Устройство для суммирования сигналов содержит генератор сканирующей величины 1, нуль-органы 2, триггеры 8, элемент «ИЛИ» 4, управляемый ключ 5, блок фиксации числа сработавших нуль-органов б, управляемый генератор тактовых импульсов 7, регистратор !О

8, индикатор нулевого уровня 9, переключатель 10, узел задания нормирующих коэффициентов 11 и временную задержку 12.

Генератор сканирующей величины 1 пре,ставляет собой колебательную систему, выходная величина которого изменяется по линейному закону различной полярности (см. фиг. 2). Регистратор 8 представляет собой управляемый реверсивный счетчик.

Узел задания нормирующих коэффициентов предназначен для изменения амплитудь общей сканирующей величины, поступающей с генератора 1 без изменения периода сканирования, а согласно теории развертывающих систем преобразование сигналов во временной интервал дает возможность нормировки этих сигналов на соответствующие весовые коэффициенты, пропорциональные изменению амплитуды сканирующей величины.

Узел задания нормирующих коэффициен- ЗО тов может быть выполнен по схеме делителя напряжения. Задержка 12 необходима длп устранения сбоев в работе устройства в мо мент изменения знака сканирующей величины. 35

В исходном состоянии сканирующая величина с учетом нормирующих коэффициентов, поданная на первые входы нуль-органов 2, больше возможных значений положительных суммируемых сигналов, поданных на вторые 40 входы нуль-органов 2. Сигналы на выходах триггеров 8, элемента «ИЛИ» 4, индикатора нулевого уровня 9, а также блоков 6 и 7 отсутствуют. Управляемый ключ 5 закрыт.

Рассмотрим работу устройства для слу- 45 чая, когда кодирование общих составляющи.. в распределении амплитуд суммируемых сигналов проводится путем изменения частоты управляемого генератора тактовых импуль сов 7. В этом случае выход блока б через переключатель 10 подключен ко входу генератора 7.

Сканирующая величина с выхода генератора 1 поступает на входы узлов задания нормирующих коэффициендов 11, благодаря этому достигается умножение каждого из суммируемых биполярных сигналов на соответствующий весовой коэффициент. Пусть требуется, например, определить алгебраическую сумму трех сигналов с нормирующими коэффициентами, два из которых (Х, и Х )) положительные, а третий (Х ) отрицательный.

При уменьшении сканирующей величины с выходов узлов 11 от своего положительного максимального значения к нулю наступает момент равенства соответствующей сканирующей величины с сигналом (Х ), (фиг. 2, Т,).

В результате срабатывают соответствующий нуль-орган 2 и триггер 8 (фиг. 2, б). Непосредственно в этот момент сигнал с выхода блока б устанавливает частоту, равную т. е. частоту, пропорциональную числу сработавшпх нуль-органов. Одновременно сигнал с выхода элемента «ИЛИ» 4 открывает клю:

5, и импульсы с генератора 7 начинают с этого момента поступать на вход (+) регистратора 8 (фиг. 2, е), в котором начинает регистрироваться в коде слагаемое Х с соответствующим нормирующим коэффициентом, частота с выхода генератора 7 остается фиксированной до того момента, пока не наступит равенство соответствующей сканирующей величины с сигналом Х (фиг. 2, Т ). В этот момент срабатывает второй нуль-орган (фиг.

2, в), что фиксируется устройством 6, и устанавливается частота с выхода генератора равной 2 fo, т. е. пропорционально числу сработявших нуль-органов. С этого момента на вход (+) регистратора 8 (фиг. 2, е) через открытый ключ 5 начинает поступать частота, кратная числу общих составляющих в распределении положительных амплитуд суммируемых сигналов на данном интервале времени в такте сканирования. Данная частота остается фиксированной до тех пор, пока не наступит равенство положительного сигналя с соответствующей сканирующей величиной.

В момент равенства положительной сканирующей величины нулю сигнал с выхода генератора 1 достигает своего отрицательного максимального значения, и срабатывает индикатор нулевого уровня 9 (фиг. 2, д), сигнал с выхода которого, задержанный схемой 12 на время переключения сканирующей величины, возвращает сработагшие триггсры B исходное состояние. При этом сигнал на выходе элемента 4 исчезает, ключ 5 закрывает. ся, прекращая тем самым прохождение им пульса с генератора 7 на вход регистратора

8. Поскольку выход индикатора нулевого уровня 9 через задержку 12 связан со входом

«реверс» регистратора 8, то сигнал с выхода задержки 12 переключает вход регистратора с (+) на (— ), тем самым подготавливая регистратор 8 для суммирования отрицательных сигналов.

При стремлении сканирующей величины с выходов узлов 11 от своего отрицательного максимального значения к нулю наступает момент равенства соответствующей сканирующей величины с сигналом Х, (фиг. 2, Tq).

В результате срабатывают соответствующий нуль-орган 2 и триггер 8 (фиг. 2, г). Непо средственно в этот момент сигнал с выходя блока б устанавливает частоту, равную fz u импульсы с генератора 7 начинают поступать на вход (— ) регистратора 8 (фиг, 2, ж), при этом производится вычитание из число-импульсных эквивалентов суммы положительных сигналов Х и Х, с соответствующими норми549816

Т рующими коэффициентами до момента равенства сканирующей величины нулю.

Таким образом, в регистраторе 8 запоминается алгебраическая сумма слагаемых с соответствующими весовыми коэффициентами.

При вычислении нормированной суммы значений сигналов второй вход генератора сканирующей величины подключается к источнику нормирующего сигнала.

Если кодирование общих составляющих в распределении амплитуд суммируемых сигналов осуществлять путем изменения угла наклона сканирующей функции в соответствующие моменты времени в такте сканирования, то выход устройства фиксации числа сработавших нуль-органов 6 через переключатель 10 подключается к первому входу генератора 1. Частота генератора в этом случае остается фиксированной на протяжении всего такта сканирования. Динамика взаимодействия остальных элементов устройства остается прежней.

Таким образом, описанное устройств э позволяет вычислять алгебраическую сумму сигналов, что необходимо при решении задач, связанных с построением сумматоров в аналого-цифровых вычислительных устройствах и в цифровых регулятсрах, и вычислять сумму нормируемых сигналов, которая является эквивалентом интегралов, вычисляемых IIQ показаниям точечных датчиков, расположенных в поле контролируемого параметра.

Формула изобретения

Устройство для суммирования сигналов, содержащее генератор сканирующей величины, нуль-органы, триггеры, элемент «ИЛИ», управляемый ключ, блок фиксации числа сработавших нуль-органов, управляемый генератор тактовых импульсов, регистратор, индикатор нулевого уровня и переключатель, причем первые входы нуль-органов подключены к соответствующим входам устройства, а выходы — ко входам соотвезствующих триггеров, выходы которых подключены ко входам

10 блока фиксации числа сработавших нуль-органов и элемента «ИЛИ», выход которого соединен со входом управляемого ключа, блок фиксации числа сработавших нуль-органов через переключатель соединен со входами

15 генератора сканирующей величины и управ ляемого генератора тактовых импульсов, выход которого подк;почен к другому входу управляемого ключа, выход которого соединен с регистратором, о тл и ч а ю щ е е с я тем, 20 что, с целью расширения функциональных возможностей, устройство дополнительно содержит элемент задержки и узлы задания нормирующих коэффициентов; причем выход индикатора нулевого уровня через элемент

25 задержки соединен с другими входами триггеров и входом реверса регистратора, а другие входы нуль-органов подключены к выходам узлов задания нормирующих коэффициентов, входы которых соединсны с выходом генератора сканирующей величины.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Темников Ф. Е. «Теория развертывающих систем», Госэнергонздат, 1963, стр. 46 — 51.

2. Авт. св. СССР ¹ 444444118822, кл. G 06 Г 7/50, от 17.04.73 (прототип). и пп

1 ! !

7 р

Составитель В. Березкин

Техвед В. Рыбакова

Редактоо Л. Утехина

Корректор В. Гутман

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ 288, 964 Изд. № 476 Тира>к 899 Подписное

LIHHHJIH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Я(-35, Раушская наб., д. 4/5