Устройство для определения средневзвешенного значения функции

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ

Сеюз Советскими

Социалистически х

Республик (6I) Дополнительное к авт. свид-ву (22) ЗаЯвлено OL0676(2!) 2366512/18-24 с присоединением заявки РЙ (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.1 278. Бюллетень ¹ 45 (45) Дата опубликования описания 06.1278 (S1) М. Кл.

G06 G 7/12

Государственный комитет

Совета Министров СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 681. 335 (088.8) (72) Автор изобретения

В.И. Невзлин

Ворошиловградский машиностроительный (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРЕДНЕВЗВЕШЕННОГО

ЗНАЧЕНИЯ ФУНКЦИИ

Изобретение относится к области вычислительной техники, а именно к импульсным устройствам для автоматического составления математических функций по результатам, полученным 6 при измерении, и может быть использовано при определении средневзвешенного значения Ус функции Ч, веса X за время t, например, температуры, влажности, минерализованности сыпу- 10 чих материалов, транспортируемых ленточными конвейерами при изменяю-, щейся их загрузке, т.е. для выполнения функции

t 16

J v-x at

1;+ — — <"

Jx at о

Одно иэ известных Устройств, пред-20 назначенных для взятия отношения двух сигналов, содержит пороговый блок, ключевые элементы, интеграторы (1J .

Это устройство имеет невысокую точность выполнения вычислительной операции.

Из известных устройств аналогичного назначения наиболее близким к предложенному является устройство для определения средневзвешенного значения функции, содержащее пороговый блок, основной вход которого через интегрирующий конденсатор подключен к шине нулевого потенциала, соединенные последовательно первый токоограничнтельный реэистор, ключ-умножитель, второй токоограничительный резистор, другой вывод которого присоединен к шине нулевого потенциала, первый вывод первого токоограничительного резистора соединен с клеммой питания, отсекающий диод, один вывод которого подключен к шине нулевого потенциала, второй вывод первого токоограничительного резистора соединен с первой обкладкой накопительного конденсатора, первый переключатель, первый контакт которого подключен к первому входу устройства, а переключающий контакт через управляемый вентильный элемент присоединен к управляющему входу ключа-умножителя, первый контакт второго переключателя через входной зарядный резистор соединен со вторым входом устройства, а переключающий контакт подключен ко входу порогового блока и переключающему контакту третьего переключателя, первый коятакт которого соединен с дополнительным входом порогового блока„ пер636626 вый выход которого подключен к выхо,ду устройства(2).

Это устройство также характеризуется невысокой точностью.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей, (заключающихся в интегрировании одного из сомножителей, в осуществлении операции деления сигналов, а также повышение точности устройства.

Предложенное устройство отличается от известных тем, что в него введены ключевой элемент, дополнительные зарядный резистор и отсекающий диод, токозадающий резистор, второй накопительный конденсатор, одна обкладка которого соединены с шиной нулевого потенциала, а вторая обкладка через

15 последовательно включенные токозадающий резистор и ключевой элемент соединена с клеммой питания, к управляющему входу вентильного элемента подключен второй выход порогового блока, третий выход которого соединен с управляющим входом ключевого элеменвторая обкладка второго накопительного конденсатора присоединена ко второму контакту первого переключателя, второй контакт третьего пере- 25 ключателя соединен со BTopElM выводОм отсекающего диода и первой клеммой четвертого выхода порогового блока, вторая клемма четвертого выхода nopor ового блока подключена K даполнитель- 30 ным отсекающему диоду и зарядному резистОруp, öp) гие выВОды KQTophIx сОединены со второй ОбкладкОй накОПИ тельного конденсатора.

35 функциональная схема предложенногo устройства для определения средневзвешенного 3начеиия функции изображе на на чертеже, где обозначены первый и второй входы устройства 1 и 2, 40 первый, второй и =ðåòèé переключатели 3, 4 и 5, входной зарядный резистор 6, интегрирующий конденсатор 7, пороговый блок 8, выполненный, например,по схеме транзисторного ждущего блокинг-генератора, ключ-умножитель 9, выполненный, например, на транэисто- 45 ре, первый выход 10 порогового блока, управляемый вентильный элемент ll, ключевой элемент 12, выполненный, например, на транзисторе, второй токоограничительный резистор; 13, отсекаю- 50 щий диод 14, дополнительный отсекающий диод 18, дополнительный зарядный резистор 16, токозадающий резистор 17, накопительный конденсатор 18, первый токоограничительный резистор 19, 55 второй накопительный конденсатор 20, второй, третий и четвертый выходы 21, 22 и 23 порогового блока, клемма питания 24, шина нулевого по*еициала 25, Основной и дополнительный входы 26 и

27 порогового блока

Устройство работает следующим об« разом 65 первом положении первого, второго и третьего переключателей 3, 4, 5 (положение, показанное на чертеже), устройство производит вычисление обоих интегралов, стоящих в числителе и знаменателе правой части выражения (1). При этом сигнал Х поступает на второй вход 2 и интегрируется интегрирующим конденсатором 7.

При достижении на интегрирующем конденсаторе 7 пороговогo напряжения срабатывает пороговый блок 8 и во вторичных обмотках трансформатора порогового блока 8 наводится ЭДС. Интегрирующий конденсатор 7 разряжается базовым токой транзистора порогового блока 8, затем продолжается заряд интегрирующего конденсатора 7 и процесс повторяется. Таким образом частоra следования импульсов порогового блока 8 пропорциональна сигналу Х на втором входе 2. ЭДС, наводимая в обмотке третьего выхода 22 порогового блока 8, вызывает протекание тока по цепи — обмотка 22 — токозадающий резистор 17 — переход база-эмнттер транзистора ключевого элемента 12 — обмотка 22. При этом величина протекающего тока практически полностью определяется сопротивлением токозадающего резистора 17, т.к. падением напояжения на переходе база-эмиттер транзистора ключевого элемента 12 можно пренебречь. Ток коллектора транзистора ключевого элемента 12 равен току эмиттера, умноженному на коэффициент передачи.по току в схеме с общей базой, КотОрий для большинства современных транзисторов близок к единице (0,98-,0,997) . Таким образом можно считать, что второй накопительный конденсатор 20 заряжается током токозадающего резистора 17 с частотой срабатывания порогового элемен-а, т.е. напряжение на ВтОрОм накопительном конденсаторе 20 пропорционально интегралу от сигнала Х за время t и устройство определяет интеграл в знаменателе выражения (1). Необходимо отметить, что ток, заряжающий Второй накопительный конденсатор 20, не зависит от напряжения на нем, поскольку ток токозадающего резистора.17 с достаточной степенью точности равен ЗДС обмотки третьего выхода 22, деленной на сопротивление токозадающего резистора 17. Таким образом.исключается нелинейность заряда второго накопительного конденсатора 20 и существенно повышается точность устройс ва.

Перемножение сигналов в данном устройстве, как и в прототипе, осуществляется путем сочетания амплитудной и частотной модуляции, однако, существенное повышение точности перемножения достигается за счет использования ключа- умножителя 9 в таком режиме, при котором коллекторный ток

636626 его транзистора практически не зави-! сит от изменения параметров транзистора в допустимых пределах ° Сигнал поступает на первый вход 1 и через первый переключатель 3 на управляемый вентильный элемент 11 (например, диод и резистор) применение которого, как известно, позволяет повысить входное 5 сопротивление ключа-умножителя 9. При срабатывании порогового блока 8 в его обмотках второго и четвертого 21 и

23 выходов наводится ЭДС. Под действием ЭДС обмотки второго выхода ?1 )0 отпирается управляемый вентильный элемент 11 и сигнал Y поступает на базу транзистора ключа-умножителя 9.

Поскольку переход база-эмиттер транзистора ключа-умножителя 9 и диод упправляемого вентильного элемента 11 включены встречно, то можно сказать, что напряжение на втором токоограничительном резисторе 13 практически равно напряжению на первом входе 1. Та кое включение обеспечивает температурную стабильность ключа-умножителя 9, т.к. переход база-эмиттер его транзистора и диод управляемого вентильного элемента 11 имеют практически одинаковый температурный дрейф. Под действием ЭДС, наводимой в обмотке четвертого выхода 23, протекает ток по цепи: обмотка четвертого выхода

23 †. дополнительные отсекающий диод

15 и зарядный резистор 16 — накопи- 30 .тельный конденсатор 18 — ключ-умножитель 9 второй токоограничительный резистор 13 — отсекающий диод 14 обмотка четвертого выхода 23.

По"кольку напряжение на втором токоограничительном резисторе 13 равно напряжению на первом входе 1, то ток через накопительный конденсатор 18 практически равен отношению напряжения первого входа 1 к сопротивлению вто- 40 рого токоограничительного резистора

l3. Таким образом заряд, внесенный в накопительный конденсатор 18 за время

Ф, пропорционален интегралу от произведения сигнала Y (амплитуда импульсов тока) на сигнал Х (частота следования импульсов тока) и, следовательно, реализуется интеграл в числителе выражения (1) .

Для отсчета величины У первый, второй и третий переключатели 3, 4, 5 переводятся в следующее положение.

При этом первый и второй входы 1 и 2 отключаются и вместо сигналов У и Х подаются напряжения накопительных конденсаторов 18 .и 20.. Напряжение накопительного конденсатора 18, пропор- 58 циональное величине числителя выражения (1), через дополнительный зарядный резистор 16 и обмотКу четвертого выхода 23 поступает на интегрирующий конденсатор 7 и пороговый блок 80

8 срабатывает при достижении на интегрирующем конденсаторе 7 порогового напряжения. При этом разряд интегри- @5 руюшего конденсатора 7 производится не базсвым током транзистора порогового блока 8, а током, протекающим по второму токоограничительному резистору 13 под действием ЭДС обмотки четвертого выхода 23, т.к. в этом положении переключателя образуется замкнутая цепь: интегрирующий конденсатор 7 — обмотка четвертого выхода 23 — дополнительные отсекающий диод 15 и зарядный резистор 16 — накопительный конденсатор 18 — ключ-умножитель 9 — второй токоограничительный резистор 13 — интегрирующий конденсатор 7. Поскольку во время срабатывания порогового блока 8 напряжение на втором токоограничительном резисторе 13 практически равно напряжению на втором накопительном конденсаторе 20, которое пропорционально величине знаменателя выражения (l), величина заряда, который теряет интегрирующий конденсатор 7 во время импульса,- пропорциональна величине знаменателя выражения (1). Т.к. скорость заряда интегрирующего конденсатора 7 пропорциональна напряжению на накопительном конденсаторе 18, то частота следования импульсов порогового блока

8 пропорциональна частному от деления напряжения накопительного конденсатора 18 на напряжение второго накопительного конденсатора 20 и таким образом реализуется функция деления.

Необходимо отметить, что накопительные конденсаторы 18 и 20 подзаряжаются во время работы устройства в режиме деления, чем повышается стабильность устройства. Основными преимуществами устройства являются более широкие функциональные возможности и более высокая точность.

Формула изобретения устройство для определения средневзвешенного значения функции, содержащее пороговый блок, основной вход которого через интегрирующий конденсатор годключен к шине нулевого потенциала, соединенные последовательно первый токоограничительный резистор, ключ-умножитель, второй токоограничительный резистор, другой вывод которого присоединен к шине нулевого потенциала, первый вывод первого токоограничительногo резистора соединен с клеммой пи- àíèÿ,,отсекающий диод, один вывод которого подключен к шине нулевого потенциала, второй вывод первого токоограничительного резистора соединен с первой обкладкой накопительного конденсатора, первый переключатель, первый контакт которого подключен к первому входу устройства, а переключающий контакт через управляему вентильный элемент присоединен управляющему входу ключа-умиожителя, первый контакт второго переключа636626

Составитель О. Отраднов

Редактор Э. Губницкая Тех ед Н.Бабурка Корректор A. Гриценко

Заказ 6942/39 Тираж 784 Подписное цИИИПИ Государственного комитета Совета Иинистров СССР по делам изобретений и открытий

113035 Иосква Ж-35 Раушская,наб. д. 4)5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 теля через входной зарядный резистор соединен со вторым входом устройства, а переключающий контакт подключен к

,основному входу порогОвого блока и переключающему контакту третьего переключателя, первый контакт которого соединен с дополнительным входом порогового блока, первый выход которого 5 подключен к выходу устройства, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности, в него введены ключевой элемент, допол- 10 нительные зарядный резистор и отсекающий диод, токозадающий резистор, второй накопительный конденсатор, одна обкладка которого соединена с шиной нулевого потенциала, а вторая обкладка через последовательно включенные токоэадающий резистор и ключевой элемент соединена с клеммой питания, к управляющему входу вентильного элемента подключен второй

Ю выход порогового блока, третий выход которого соединэн с управляющим входом ключевого элемента, вторая обкладка второго накопительного конденсатора присоединена ко второму контакту первого переключателя, второй контакт третьего переключателя соединен со вторым выводом отсекающего диода и первой клеммой четвертого выхода порогового блока, вторая клемма четвертого выхода порогового блока подключена к дополнительным отсекающему диоду и зарядному резистору, другие выводы которых соединены со второй обкладкой накопительного конденсатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

9 456276, кл. 606 G 7/16, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 409236, кл. g 06 6 7/18, 7/16, 1971.