Устройство для суммирования сигналов Советский патент 1977 года по МПК G06G7/14 

(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 изобретению является устройство для суммирования сигналов, содержащее генератор сканирующей величины, нуль-органы, триггеры, элементы «ИЛИ, управляемый ключ, блок фиксации числа сработавщих нуль-органов, управляемый генератор тактовых импульсов, регистратор, индикатор нулевого уровня и переключатель. Первые входы нуль-органов подключены к соответствующим входам устройства, а выходы- ко входам соответствующих триггеров, выходы которых подключены ко Входам блока фиксации числа сработавщих нуль-органов и элемента «ИЛИ, выход которого соединен со входом управляемого ключа. Блок фиксации числа сработавших нульорганов через переключатель соединен со входами генератора сканирующей величины 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 предложенное устройство дополнительно содержит элемент задержки и узлы задания нормирующих коэффициентов. Выход индикатора нуле вого уровня через элемент задержки соединен с другими входами триггеров и с входом реверса регистратора, а другие входы нульорганов подключены к выходам узлов задания нормирующих коэффициентов, входы которых соединены с выходом генератора сканирующей величины.

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 /. нуль-органы 2, триггеры 3, элемент «ИЛИ 4, управляемый ключ 5, блок фиксации числа сработавщих нуль-органов 6, управляемый генератор тактовых импульсов 7, регистратор 8, индикатор нулевого уровня 9, переключатель 10, узел задания нормирующих коэффициентов //и временную задержку 12.

Генератор сканирующей величины / представляет 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 амплитуды общей сканирующей величины, поступающей с генератора / 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 коэффициентов может быть выполнен по Схеме делителя напряжения. Задержка /2 необходима для устранения сбоев в работе устройства в момент изменения знака сканирующей величины.

В исходиом состоянии сканирующая величина с учетом нормирующих коэффициентов, поданная на первые входы нуль-органов 2, больще возможных значений положительных суммируемых сигналов, поданных на вторые входы нуль-органов 2. Сигналы на выходах триггеров 3, элемента «ИЛИ 4, индикатора нулевого уровня 9, а также блоков 5 и 7 отсутствуют. Управляемый ключ 5 закрыт.

Рассмотрим работу устройства для случая, когда кодирование общих составляющих в распределении амплитуд суммируемых сигналов проводится путем изменения частоты управляемого генератора тактовых импуль сов 7. В этом случае выход блока 6 через переключатель 10 подключен ко входу генератора 7.

Сканирующая величина с выхода генератора 1 поступает на входы узлов задания нормирующих коэффициентов //, 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 ) положительные, а третий (Х- отрицательный.

При умеиьшении сканирующей величин.ы с выходов узлов 7/ от своего положительного максимального значения к нулю наступает

момент равенства соответствующей сканирующей величины с сигналом (Х.}, (фиг. 2, TI). В результате срабатывают соответствующий нуль-орган 2 и триггер ,3 (фиг. 2,6). Непосредственно в этот момент сигнал с выхода блока 6 устанавливает частоту, равиую /от. е. частоту, пропорциональную числу сработавших иуль-органов. Одновременно сигнал с выхода элемента «ИЛИ 4 открывает клю-г 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 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, Гд). В этот момент срабатывает второй нуль-орган (фиг. 2, в), что фиксируется устройством 6, и устанавливается частота с выхода генератора равной 2 /о, т. е. пропорционально числу сработавщих нуль-органов. С этого молтента 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 сигнала с соответствующей сканирующей величиной.

В момент равенства положительной сканируЕОщей величины нулю сигнал с выхода генератора 1 достигает своего отрицательного максимального значения, и срабатывает индикатор нулевого уровня 9 (фиг. 2, (5), сигнал с выхода которого, задержанный схемой 12 на время переключения скаиирующей величины, возвращает сработавщие триггеры в исходное состояние. При этом сигнал на выходе элемента 4 исчезает, ключ 5 закрывается, прекращая тем самым прохождение им пульса с генератора 7 на вход регистратора 8. Поскольку выход индикатора нулевого уровня 9 через задержку /2 связан со входом «реверс регистратора 8, то сигнал с выхода задержки /2 переключает вход регистратора с ( + ) на (-), тем самым подготавливая регистратор 8 для суммирования отрицательных сигналов.

При стремлении сканирующей величины с выходов узлов // от своего отрицательного .максимального значения к нулю наступает момент равенства соответствующей сканирующей величины с сигналом Хз (фиг. 2,, Гз). В результате срабатывают соответствующий нуль-орган 2 и триггер 3 (фиг. 2, г). Непосредственно в этот момент сигнал с выхода блока 6 устанавливает частоту, равную fo импульсы с генератора 7 начинают поступать на вход (-) регистратора 8 (фиг, 2, ж), при этом производится вычитание из число-импульсных эквивалеитов суммы положительпых сигналов 1 и Хч с соответствующими нормирующими коэффициентами до момента равенства сканирующей величины нулю.

Таким образом, в регистраторе 8 запоминается алгебраическая сумма слагаемых с соответствуюш;ими 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 сработавщих нуль-органов 6 через переключатель JO подключается к первому входу генератора L Частота генератора в этом случае остается фиксированной на протяжении всего такта сканирования. Динамика взаимодействия остальных элементов устройства остается прежней.

Таким образом, описанное устройство позволяет вычислять алгебраическую сумму сигналов, что необходимо при рещении задач, связанных с построением сумматоров в аналого-цифровых вычислительных устройствах и в цифровых регуляторах, и вычислять сумму нормируемых сигналов, которая является эквивалентом интегралов, вычисляемых по 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 сработавщих нуль-органов, управляемый генератор тактовых импульсов, регистратор, индикатор нулевого уровня и переключатель, причем первые входы нуль-органов подключены к соответств ющим входам устройства, а выходы - ко входам соответствующих триггеров, выходы которых подключены ко входам блока фиксации числа сработавщих нуль-органов и элемента «ИЛИ, выход которого соединен со входом управляемого ключа, блок фиксации числа сработавших нуль-органов через переключатель соединен со входами генератора сканирующей величины и управляемого генератора тактовых импульсов, выход которого подключен к другому входу управляемого ключа, выход которого соединен с регистратором, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, устройство дополнительно содержит элемент задержки и узлы задания нормирующих коэффициентов; причем выход индикатора нулевого уровня через элемент задержки соединен с другими входами триггеров и входом реверса регистратора, а другие входы нуль-органов подключены к выходам узлов задания нормирующих коэффициентов, входы которых соединены с выходом генератора сканирующей величины.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

2.Авт. св. СССР Ло 444182, кл. G 06 F.7/50, от 17.04.73 (прототии).