Многофункциональный преобразователь Советский патент 1986 года по МПК G06G7/22 G06G7/12 

I

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в вычислительных устройствах, воспроиэводяпщх нелинейные соотношения, например, в системах управления манипуляторами. Цель изобретения - расширение класса реализуемых функций и упрощение программирования работы преобразователя.

На фиг.1 представлена схема многофункционального преобразователя; на фиг.2 - блок управления; на фиг.З - функциональный генератору на фиг.4 - генератор линейного напряжения} на фиг.5 - схема работы устройства.

Преобразователь содержит блок управления I , компаратор 2, комму1гирую щийблок 3, коммутатор 4, функциональный генератор 5, генер.атор 6 линейного напряжения, аналоговый запоминающий блок 7. Блок 1 управления содержит одновибраторы 8-10, тригге 11, счетчик 12, дешифратор 13 кода, элементы ИЛ11-НЕ 14 и 15, элемент И 16,элемент И-НЕ 17, вход 18,инвертор 19, дифференцируюйще элементы 20 и 21, элементы И 22 и 23, элемент Ш1И-НЕ 24. Функциональный генератор 5 содержит интеграторы 25 и 26, инверторы 27-31, пёреключатбши 32-35, ключи 36-41. Генератор 6 линейного напряжения содержит интегратор 42, переключатель 43, ключи 44 и 45.

Преобразователь работает следующим образом.

Показания счетчика 12 определяют номер выполняемой операции. В соответствии с ними дешифратор 13.кода формирует на своих выходах совокупность управляющих напряжений, которыми задается необходимая коммутация элементов и блоков преобразователя, а также начальные условия на интеграторах 25, 26, 42. Выходные сигналы дешифратора кода, поступающие на входы элементов 14-17, 22, 23, определяют характер выполняемых преобразований (тригонометрические или арифметические), обеспечивают выдачу сигнала Останов по перепаду выходного напряжения компаратора 2 и организуют переход к первой операции после выполнения последней

По сигналу Начальные условия I() замыкаются ключи 36 и 37 и осуществляется запись начальных уел

674432

ВИЙ в генераторы, при этом в генератор 6 .пикейного напряжения в зависимости от сигнала Ь записывается нуль или отрицательное опорное напряже5 ние Up -10 В. После этого ключи 36 и 37 размыкаются, и по сигналу Решение () замыкаются ключи 38 и 39 при выполнении арифметических , операций ), или ключи 40 и 41

)0 при выполнении тригонометрических преобразований (). Генератор 6 при этом вьщает линейно возрастающее напряжение. По соответствующему фронту на выходе компаратора 2 блок 1

15 управления выдает сигнал Останов (), при котором осуществляется запись результатов в аналоговый запоминающий блок.При этом адреса элементов запоминающего блока определя0 ются группой выходов f дешифратора 13. кода.По окончании сигнала Останов в зависимости от напряжения на вторых входах элементов 15 и 17, показания счетчика 12 либо увеличиваются на

5 единицу и выполняется следующая команда, либо счетчик обнуляется, и цикл команд повторяется.

Последовательность и число выполняемых операций, их характер, выбор

аргументов определяются дешифратором 13 кода, который выполнен на микросхемах ПЗУ. В этом случае преобразователь легко перепрограммируется заменой дешифратора кода.

5 Рассмотрим подробно работу преобразователя при выполнении отдельных операций. При выполнении операций умножения-деления замкнуты ключи 38 и 39, вход начальных условий ге0 нератора 6 соединен с пшной.+10В, U;j -и, , и -0-2 Блок 1 управлений выдает сигнал Останов по любому фронту на выходе компаратора. В этом случае 5

V, -10 + 10 Kt;

V, -U + U.)

V -U ,t,

где K К ,2 - коэффициенты передачи

генератора 6 и интеграторов функционального генератора 3 по вторым входам.

При , исключая время и опуская масштабирующий коэффициент 1/10 получают Если на первый вход компаратора 2 подано напряжение U, а второй его вход соединен с V,, то результатами преобразования будут V,Ui V,U,U; , Если второй вход компаратор 2 соединен с Vj, то результат преобразования будет следующим V- .iL V При этом должно вы U«..2 и« полниться единственное ограничение на аргументы /U/ / U, / , котсзрое яв. ляется вполне естественным. Если второй вход компаратора соединен с Vj, аргументы U,, U, U, U независимьд, то можно реализовать операции сложения-вычитания. В режиме решения тогда выполняются соотношения10 + 10 Kt -и, - u,Kt -и„ - u,Kt При и о в режиме останова получают V, -Uj-U,, V -U2-U4. Управление переключателями 32-35 позволяет получать любые знаки при аргументах. Если в качестве начального услови в генератор 6 линейного напряжения записать нуль, то совмещается выполнение операций двухквадрантного умно жения и сложения. При результат решения следующие V, -U, V . При выполнении тригонометрических преобразований в режиме решения замкнуты ключи 40 и 41. Блок 1 управления вьщает сигнал Останов по возрастающему фронту на выходе компаратора 2, а на вход начальных условий интегратора 42 подается напряжение Ug +10В. В этом случае функциональный генератор 5 превращается в известный тригонометрический генератор, в котором два интегратора и инвертор соединены в кольцо. Пусть на первый вход компаратора 2 подано напряжение U, а на входы начальных условий интеграторов 25 и 26 напряжения и, jUj соответственно. Выражая, как и в случае выполнения арифметических операций, t через Vj, полагая, что коэффициентыпе редачи интеграторов 25 и 26 по пер43вым входам равны К . ЯК, и выполняя необходимое масштабирование, получают в режиме выполнения тригонометрических преобразований реализа- цию следующих зависимостей V и, cos V - Vj, V, + U,cos V. В соответствии с этими соотношениями можно выполнять различные преобразования в зависимости от аргументов и режима работы коммутатора 4. Если и, 10, , а второй вход компаратора 2 соединен с V, то в режиме Останов напряжения на выходах генераторов равны -V, и, V, COS и; V sin и. Если при тех же начальных услоВИЯХ второй вход компаратора 2 соединен с V , то V, arcsin U; V cos (arcsin U Если , второй вход компаратора 2 соединен с Vg, то реализуется преобразование плоских декартовых координат в полярные (фиг.5). Участки I, II, III соответствуют режимам Начальные условия, Решение, Останов. При этом, если U, г costf. f U г sinot ; r О, то в режиме останова получают V 0; V, rj V, - ос. Чтобы получить угол с прямым знаком, нужно на вход начальных условий второго интегратора 26 подать -U, при этом выбор знака зависит от управляющего сигнала на переключателе 32. В таблице приведены характерные операции, котор ш могут быть выполнены преобразователем. В первой колонке указан вид операции,, во второй - соотношения между входными U, U( 2 э 4 и выходными V, , V.J , V величинами, а третьей - условия выполнения операций, в четвертой сигнал на втором входе компаратора 2. При этом вход начальных условий генератора 6 соединяется с шиной + 10.В, т.е. УЗ(О) - 10, если не

оговорено противное. Соотношения между входными и выходными величинами при выполнении преобразования декартовых координат в полярные (операция Построение) заданы в указанном виде, поскольку известное выражеЬ

накладдзшает

ние вида V,

arctg

и,

ограничения на Vj, в то время как предлагаемый преобразователь выполняет эту операцию в полном диапазоне изменения полярного угла.

Формула изобретения

Многофункциональный преобразователь, содержащий блок управления, вход которого соединен с выходом компаратора, генератор линейного напряжения, содержащий интегратор и первый ключ, через который вход интегратора соединен с шиной отрицательного опорного напряжения, функциональный генератор, содержащий первый инвертор, первый и второй интеграторы и первый и второй ключи, причем выход первого интегратора соединен с входом первого инвертора, выход которого через первый ключ соединен с первым информационным входом второго интегратора, выход которого через второй ключ соединен с первым информационным входом первого интегратора, и аналоговый запоминаюпщй блок, при этом блок управления содержит три одновибратора, триггер и три элемента И, инверсный выход первого одновибратора соединен с еди;1ичным входом триггера, прямой выход которого через второй одновибратор соединен с входом третьего одновибратора, прямой выход которого соединен с входом первого одновибратора, отличающийся тем, что, с целью расширения класса реализуемых функций, преобразователь содержит коммутирующий блок и коммутатор, блок управления дополнительно содержит счетчик, дешифратор кода, инвертор,, два дифференцирующих элемента, три элемента ИЛИ-НЕ и элемент И-НЕ, функциональный генератор дополнительно содержит второй, третий, четвертый и пятый инверторы, четыре переключателя и ключи с третьего по шестой, а генератор линейного напряжения дополнительно содержит второй ключ и переключатель, через который шина нулевого потенциала и шина положительного опорного напряжения соединены с информационном входом второго ключа, выход которого 5 соединен с входом задания начального условия интегратора, выход которого соединен с первыми информационными входами Аналогового запоминающего блока и коммутатора, первые

0 входы коммутирующего блока и коммутатора соединены с соответствующими входами компаратора, второй, третий, четвертый и пятый выходы коммутирующего блока соединены с входами одно5 именных инверторов функционального генератора, в котором вход и выход второго инвертора через первый переключатель и соединенный с ним последовательно третий ключ соединены

0 с входом задания начального условия, второго интегратора, вход и выход третьего инвертора через второй переключатель и соединенный с ним последовательно четвертый ключ соедине5 ны с вторым информационньм входом второго интегратора, вход и выход четвертого инвертора через третий переключатель и соединенный с ним последовательно пятый ключ соединены

0 с входом задания начального условия первого интегратора, а вход и выход пятого инвертора через четвертый переключатель и соединенньй с ним последовательно шестой ключ соедине5 ны с вторым информационным входом первого интегратора, выходы первого и второго интеграторов соединены соответственно с вторыми и третьими, информационными входами коммутатора

0 и аналогового запоминающего блока, выходы которого являются выходами преобразователя и соединены с первой группой информационных входов коммутирующего блока, вторая группа ин5 формационных входов которого является входами преобразователя, в блоке управления вход первого дифференцирующего элемента является входом блока управления и соединен через инвертор с входом второго дифференцирующего элемента, выходы дифференцирующих элементов соединены с первыми входами первого и второго элементов И, выходы которых соединены с входами первого элемента ИЛИ-НЕ у выход которого соединен с нулевым входом триггера, прямой выход которого соединен с первым входом третьего элемента И и с управляющим вхо- ,

дом первого ключа генератора линейного напряжения, инверсный выход триггера соединен с первым входом . второго элемента ИЖ-НЕ, выход второго одновибратора и инверсный выход третьего одновибратора соединены с первыми входами соответственно третьего элемента ИЛИ-НЕ и элемента И-НЕ, вторые входы которых соединены с первым выходом депшфратора кода, а выходы - соответственно с выходом установки нуля счетчика и со счетным входом счетчика, выход которого соединен с выхйдом дешифратора кода, второй выход которого соединен с вторыми входами третьего элемента И и второго элемента ИЖ-НЕ, третий и четвертый выходы с вторыми входами соответственно первого и второго элементов И, выход третьего элемента И соединен с управляющими входами четвертого и шестого ключей функционального генератора, выход второго элемента ИЛИ-НЕс управляющими входами первого и второго ключей функционального генератора, выход второго одновибратора с входом управления записью аналогового запоминающего блока, прямой выход третьего одновибратора - с управляющими входаг и третьего и пятого ключей функционального генератора и второго ключа генератора линейного напряжения, пятый выход дешифратора

кода соединен с управляющим входом переключателя генератора линейного напряжения, выходы первой группы дешифратора кода соединены с группой управляющих входов коммутирующего

блока, выходы в торой группы дешифратора кода соединены соответственно с г управляющими входами первого, второго, третьего и четвертого переключателей функционального генератора, выходы третьей группы дешифратора кода соединены с управляющими входами коммутатора, выходы четвертой группы дешифратора кода соединены с группой адресных входов аналогового запоминающего блока.

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в устройствах,воспроизводящих нелинейные соотношения, например в системах управления манипуляторами. Цель изобретения - расширение класса реализуемых функций.. Преобразователь содержит блок управления, компаратор, коммутирующий блок, коммутатор, функциональный генератор, генератор линейных напряжений, аналоговый запоминающий блок. Блок управления, выполненный на логических элементах и счетчике с дешифраторам кода, представляет собой перепрограммируемый многотактовый генератор управляющих сигналов,которыми осуществляется необходимая коммутация элементов схемы между собой, .Преобразователь осуществляет тригонометрические преобразования, включая преобразование координат (разло(Л жение, поворот, построение вектора), а также операции умножения-деления, с сложения и их комбинации. По принципу действия относится к времяимпульсным вычислительным устройствам. 4 кл. S

V, cos и

cos

sin и

У„

arcsin § ц

V

э V,U, cos (arcsin -) U, О

n

V

- arccos -Tj- Uj

3

s

-U, sin(arccos -) U j 0

V

V, - arctg

arctg

V, и,cos и

V и,sin и

V, U cos U

Vy U, sinU + U3COSU

и, 10 и, О

fu/

и,

Ul

U, 0

и 0

U 0

(риг. 1

V,

л .у,

V, 4