ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КООРДИНАТ Советский патент 1974 года по МПК G06F7/38 

1

Изобретение относится к нзмернтел1 110Й и вычислительно технике i может i aiiTH р менение в с е 1иализирова х вычисл тел1 Х устройствах ДИСКреТНО -0 действия

ЭЛеКТрОИЗЛ ерИТеЛ)Х риборах для В ЛЧ СЛеНИЯ 10 ИЗВеСТ1 Ь Л ))П 1рОеКЦ 1

ям измеряемой величи) ее ал литуд фа3, и а обор от.

ИзвеСТН)ТС уСТрО СТВа аЗначе ия содержат -е ератор ил ульсов, счетчики им 1ульсов, счетчик с ифратором и различителем квадрантов, блок управле 1Я, КЛЮЧИ и схе.му переноса.

изобретения является рас нирение функциональ Ь х возможностей устройства за счет вычисления не только амплитуды и фазы по известным орто ональным проекциям, но и са.их ортого аль 1ых роекций, если извест1 ы и фаза.

В отличие от извест1 х редложе 1ое устройство содержит блоки умноже ия, одни из входов которых соединены с фратором, другие - через первый ключ - с генератором им1 ульсов и через реверсивн)Й счетчи - со схемой , одключенной к су. счетч кам, а выход блоков ум Южения соеди 1е 1ы с из входов Biopoго и трет)е1о , одкл10че 1ных к суммирующим счетчикам и блоку управления, соединенному с реверсивным счетчиком, схемой ереНОСа, СЧеТЧ КОМ ерВ)1М КЛ Очом, и компаратор, входы которого С ОД ИЗ В 1 ХОД01 ВТОрОГО 1 ТреТЬОГО , а В)ХОД-с у 1раВЛе Я.

в устройстве реа; зуется с.тедуюнип С особ реобразова1 ия коорди ат.

Пуст Л 1 у - нроек,И вектора 7. в нрямо толь ой системе координат, т. е.

X Zcos(f; y-Z sincf.

(2)

(f - угол между векторо: Z и осью А , отсчит :)ваемый часовой

.

стрелк ; Z - модул вектора Z. произведения:

А Zcosфcosj3;(3)

У -- Zsincpsinp,(4)

сумму модулей А У: lAi -fiyl Z(icoscpcos 54|sin(p sinpi) (5)

(6)

В 5 браТЬ (i (f,

то У

(7)

образом, нр p cf сумма модулей А и У макс мальна и равна модул О Z. Следователь о, суть выч 1сления моду..

30 ля Z i фазы Ф вектора Z по известным значениям opioiOiia.ibiibix составляющих Л ii гУ сводится к выполнению оиерацим согласно выражениям (3), (4), (5) до обеснсчеиия усЛ()15НН (6) и (7).

Если заданы модуль Z и фаза (| вектора Z н необходимо решить обратную задачу - вычислить нрямоугольные координать X и У, то в этом случае вычислителем реализуются соотноигения (1) и (2).

Структурная схема нредлагаемого нреобразователя нриведеиа на чертеже.

В состав вычислителя входят суммирующие счетчики 1, 2 кодов N и N,, нроекни А , У, схема иереноса 3, реверсивный счетчик 4, блок управления 5, ключ 6, генератор имнульсов 7, блоки умножения 8, 9, шифратор 10 дискретных значении фуикний sinp и cosp, реверсивный счетчик фазы 11, ключи 12, 13, цифровой комнаратор 14, различитель квадрантов 15.

Суммирующие счетчики 1, 2 служат для записи соответственно кодов N,. , ., ортогональных нроекний X, У вектора Z. Эти счетчики иоразрядно посредством схемы переноса 3 соединены с реверсивным счетчнком 4. Схема нереноса 3 соединена с блоком унравления 5, формирующим тактовые имнульсы и нотенциальные сигналы, сиихронизирующие работу устройства.

Генератор имнульсов 7 через ключ 6 соединен с имнульсными входами блоко15 умножения 8, 9. Потенциальные входы блоков умножения нодключены к Н1нфратору 10, управляемому счетчиком фазы 11, счетньи вход которого соединен с блоком управления 5. Выходы блоков умножения 8, 9 через ключи 12, 13 соответствеиио нодключены, с одной стороны, к счетным входам счетчиков 1, 2 н, с другой стороны, - к входу цифрового комиаратора 14.

Режим работы цифрового комиаратора 14 н ключей 6, 12, 13 задаются унравляюн1,нм11 сигналами блока управления 5. В свою очередь, в блок управления постуиают сигналы с выходов счетчика 4 и комнаратора 14.

Счетчик фазы 11 соединеи с разлнчнтелем квадрантов 15.

Возможны два режима работы вычнслнтеля:

1)режим вычислеиия модуля Z и фазы (f но известным значениям проекций X, У;

2)режим вычисления проекций X, У но известиым значениям Z и ф.

Рассмотрим пер) режнм работы вычислителя.

В исходпом состоянии вычислителя is счетчики 1 и 2 заннсаиы коды Л н Л ,, ироекций А и У соответственно.

По сн1-нала.м блока управлепия 5 код Л ,. из счетчика 1 через схему нереноса 3 заннсывается в счетчик 4 иа вычитание н открываются ключи 6, 2. Через ключ 6 нмиульсы с генератора 7 иостунают на блоки умножения 8, 9 и в счетчик 4 иа суммироваиие. На

другие 15Х()л.ы блоков -мнг)же11Ия 8, 9 с Н1нфратора 10, управляемого счетчнком 11, нодаются соответственно cospo и sinpo т. е. .

( выхода блока умножения 8 импульсы, нронорциональные нроизведению Л ,. -Л,., -через ключ 12 постуиают в комнаратор 14. С выхода блока умножения 9 имнульсы в компаратор 14 не прохо71,ят, поскольку ключ 13 закрыт. При ностунлении на счетчик 4 импульсов он нереполняется (устанав.тнвается в нулевое состояние) и иа его выходе формируется импульс, поступающий иа блок унравлення 5. С выхода блока умножения 8 в

комнаратор 14 ноступит /CV,. Ад- импульсов,

где /( - коэффициент нронорциональностн.

Блок унравлеиия 5 формирует уиравляющие сигиалы, которы.ми иоказаиия счетчика 2 (код Лу ) через схему нереноса 3 занисываются в счетчик 4, ключи (5, 12 закрываются, а ключ 13 открывается. С некоторой задержкой, необходимой для завершения переходиых ироцессов в устройстве, ключ 6 открывается, и импульсы с генератора 7 ностунают на блоки умножения 8, 9. С этого момента в комнаратор 14 пост)нают имнульсы с выхода блока умножения 9 через открытый ключ 13. При возвращении счетчика 4 в

нулевое состояние на его выходе формируется имнульс, иостунающий в блок унравления 5. К этому моменту с выхода блока умиоження 9 в комнаратор 14 ностунит импульсов, которые суммируются с нредыдуП1,нм количеством имнульсов. В результате в комнараторе 14 будет записано число имиульсов

А .,-л:(А-,„ л,-;- А,„л-,).

с некоторой задержко открывается ключ 6 и описанные вьпне процессы в ycTpoiiстве новторяются с тем отличием, что с шифратора 10 на входы блоков умножения 8, 9 подаются коды А и А . косииуса и сииуса угла Pi((3o Н- Api), а с выходов блоков умножения 8, 9 в комнаратор 14 ностунают накеты имиульсов /(А ,. Л. и ,, ду. Суммарное количество и.мнульсов, ностунивтнее в комнаратор 14, будет равно:

А-, (А ,, А ,-+ Ау,, X,.

В компараторе 14 коды А„ и Al сравниваются н в зависимости от их соотнощения нзменяются ноказателн счетчика фазы 11. Если А ,, Ai, то код счетчика фазы 11 увеличится до А .„ угла р2 так, что . Если же .,, то код счетчика фазы 11 умеиьн ается до Afb, так что . В дал|5нейн1ем работа схемы новторяется никлнчески до (/-;--)-14) цикла, ко1да А/ i А ,.

а А , A,j,i . При этом код А- счетчика фазы 11 соответствует

Р, ,

I--1

при котором выполняется условие (7), т. е.

I(N, N,+ N, N,) N,

Очевидно, когда .V- пропорционален Z, а код Л- , записанный в счетчике фазы 11, пропорционален (.

Закон изменения Ар,- (прирагцепи угла РЦ ) определяется принятым алгоритмом уравновеп1ивания. Наиболее просто реализуется алгоритм, при котором Лр,- изменяется единичными ступенями, определяемыми погрешностью дискретности Лрд вычисления фазы ф.

Различитель квадрантов 15 определяет

квадрант, в котором находится вектор Z, н, исходя из этого, управляет работой счетчика фазы И.

Рассмотрим принцин действия вычислителя во втором режиме.

В исходном состоянии коды модуля N- и фазы N. записываются в счетчики 4 и 11 соответственно, ключи 6, 12, 13 закрыты, счетчики 1, 2 находятся в нулевом состоянии.

В зависимости от величины /V., со счетчика фазы 11 в различитель квадраитов 15 выдается сигнал, по которому определяются знаки проекций X, У.

По сигналу блока управления 5 открываются электронные ключи 6, 12, 13, нричем ключн 12, 13 устанавливаются в состояние, при котором к выходам блоков умножения 8, 9 подключаются соответственно счетчики 1,2.

Через открытый ключ 6 импульсы с. генератора 7 поступают одновременно на блоки умножения 8, 9 н в счетчик 4 на списывание его ноказаннй. С выхода блоков умножения

имнульсы через открьггые ключи 12, 13 поступаю г на счетчики 1, 2 соот1 етствен110.

Когда со счетчика 4 будет списано полностью количество импульсов .V., имиульс

1еренолпення с его выхода ноступнт на блок управления 5, которьп закроет ключн 6, 12. 13. На этом процесс вычисления заканчнвается. Очевидно количество импульсов .V . и Л, , поступиви1ее в счетчики 1. 2. будет пронориионал,;) проекциям X и -V соответственно.

Н р е д м е т из о б р е т е н и я

Цифровой нреобразователь коордннат, содержащнй суммирующие и реверсивньп счетчики, генератор импульсов, счетчик фазы, соединениый с ншфратором и различителем

квадрантов, ключи, блок управления и схему переноса, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, он содержит блоки умнолчения, одни из входов которых соедннены с шнфратором, другие - через нервын ключ - с ге{ератором импульсов н через реверснвиый счетчик - со схемой нереноса, подключенной к суммирующим счетчикам, а выходы блоков умножения соединены с одними из входов

второго и третьего ключей, иодключенных к суммирующий счетчикам и блоку управления, соединенному с реверснвиым счетчиком, схе.мой иереноса, счетчиком фазы и первым ключол,..и компаратор, входы которого соедннены с одними из выходов второго и третьего ключей, а - с блоком управления.