Устройство для стохастических исследований объекта Советский патент 1979 года по МПК G09B7/00 G06F17/00 

1

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть применено при контроле и тренировке операторов в скорости и точности работы с двоичными и восьмеричными кодами, отображаемыми ирвдикаторами, в условиях имитации различных сигналов помехи и фиксировании объективных затрат энергии и допущенных ошибок, исследуемых объектом (онератором).

Известен генератор случайных двоичных чисел 1, содержаш,ий генератор тактовых импульсов, выходы которого соединены с группой элементов И, группой триггеров и группой ключей управления, полупроводниковые элементы, интегрирующие и дефференцирующие устройства.

Недостатком этого устройства является ограниченная функциональная возможность тренировки и наблюдений за исследуемым объектом (оператором).

Наиболее близким к изобретению ио технической сущности является устройство для стохастических исследований 2, содержащее элементы ИЛИ, делитель частоты, триггеры управления, генератор случайных чисел, выход которого подключен к информационным входам первого и второго ключей. Выход первого ключа соединен с входом блока памяти, управляющий вход которого связан с единичным выходом первого триггера управления, а через элемент задержи - с управляющим входом первого ключа. Выходы блока памяти подключены к индикатору и через соответствующие

элементы И блока элементов И - к информационному входу третьего ключа, выход которого подсоединен к двоичному счетчику, а управляющий вход соединен с нулевым выходом первого триггера управления,

счетный вход которого является первым входом устройства. Управляющие входы блока элементов И соединены с выходами наборного поля.

В известиом устройстве информация отображается на многошкальных индикаторах в виде количественных показателей по уровням, соответствующим определенным значениям параметров.

Известное устройство обладает недостаточной точностью н не позволяет автоматически фиксировать объективные затраты энергии и ошибки исследуемого объекта (оператора) в процессе его работы в условиях иомех.

Цель изобретения - повышение точности работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит блок анализа состояния исследуемого объекта, блок имитации

сигналов помехи, дешифратор, преобразователь напряжение-частота, датчик состояния исследуемого объекта. Выход датчика через преобразователь напрял ение- частота, делитель частоты соединен с первым входом блока анализа состояния исследуемого объекта, вход датчика состояния исследуемого объекта - с первым выходом исследуемого объекта, второй выход которого связан с входом наборного поля. Входы исследуемого объекта подключены к выходам блока имитации сигналов помехи, входы которого соединены с выходами дешифратора, а через первый элемент ИЛР1 - с нулевым входом второго триггера управления, единичный вход которого соединен непосредственно с первым выходом, а через второй элемент ИЛИ с вторым выходом и вторым входом блока анализа состояния исследуемого объекта. Выход второго триггера управления соединен с управляющим входом второго ключа, выход которого подключен к входам дешифратора, при этом третий вход блока анализа состояния исследуемого объекта является вторым входом устройства.

Блок анализа состояния исследуемого объекта содержит первый двоичный счетчик, выход которого является вторым выходом блока, а вход служит первым входом блока и через последовательно соединенные первый ключ, второй двоичный счетчик, второй ключ и преобразователь код- напряжение подключен к первому входу регистратора, второй вход которого является вторым входом блока, а третий вход является третьим входом блока и подключен непосредственно к управляюш,им входам первого и второго ключей блока и к входу третьего двоичного счетчика блока, а через элемент задержки - к управляющему входу второго двоичного счетчика. Выход третьего двоичного счетчика служит первым выходом блока.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Генератор 1 случайных чисел генерирует случайные числа в двоичном коде. Ключи 2 и 3 управляют выходами генератора 1 случайных чисел. Дешифратор 4 формирует единичные сигналы на соответствующем выходе при появлении соответствующего двоичного числа на входе.

Блок 5 имитации сигналов помехи имитирует внещцие воздействия (звуковые, световые, температурные и т. д.) на исследуемый объект 6 (оператор). Каждое из устройств блока 5 срабатывает по единичным сигналам с выходов дешифратора 4 и предназначено либо для усложнения, либо для облегчения работы исследуемого объекта 6.

Датчик 7 состояния исследуемого объекта снимает биотоки, генерируемые исследуемым объектом 6, и подает их на вход

преобразователя 8 напряжение-частота, преобразующего их в последовательность импульсов, частота следования /о которых пропорциональна величине биотока. Делитель 9 частоты осуществляет деление частоты следования импульсов на выходе преобразователя 8 напряжение-частота на величину коэффициента деления (/с 1,2,3, ...).

Блок анализа состояния исследуемого объекта содержит следующие элементы: двоичный счетчик 10 с устройством 11 ввода дополнений, двоичный счетчик 12, ключи 13, 14, элемент 15 задержки, преобразователь 16 код-напряжение и регистратор 17.

Двоичный счетчик 10 с устройством 11 ввода дополнений формирует импульсы переполнения, каждый из которых соответствует определенному .кванту энергии q, затраченному исследуемым объектом (оператором) в процессе работы. Число квантов Л за время работы исследуемого объекта составляет его затраты энергии Q, которая

определяется по формуле

Q qi-(1)

Двоичный счетчик 12, управляемый ключами 13 и 14 и импульсом сброса, поступающим через элемент 15 задержки на его вход, формирует в двоичном коде сигнал, пропорциональный значению функции затрат энергии исследуемым объектом в данный момент времени

« /W.(2)

Значение функции (2) в дискретные моменты времени выражают в числе импульсов. Функция (2) характеризует качественную сторону затрат, а по формуле (1) можно определить интеграл функции (2) на любом отрезке времени.

Преобразователь 16 код-напряжение

преобразует двоичный код на выходе двоичного счетчика 12 в сигнал постоянного тока определенной величины. Регистратор 17 фиксирует значение функции (2) в дискретные моменты времени.

Регистратор 17 наносит на график кванты энергии q в виде импульсов, формируемых двоичным счетчиком 10 и устройством 11 ввода дополнений, а также периоды действия Лт заданных помех по случайному

закону, отмечаемых в виде импульсов переполнения т, формируемых двоичным счетчиком 18 с устройством 19 ввода дополнений. Триггер 20 управления управляет ключом 2 по сигналам с выхода двоичного счетчика 18 и выходов элемента ИЛИ 21. Триггер 22 управления управляет ключом 3 через элемент 23 задержки, ключом 24, блоком 25 памяти, устанавливая его в

исходное состояние. Индикатоо 26 высвечивает двоичное число, записанное в блоке 25 памяти. На наборном поле 27 оператор набирает в восьмеричном коде высвеченное на индикаторе 26 двоичное число. Элементы И 28 блока элементов И перекрывают все выходы соответствующих единичных разрядов двоичного числа на блоке 25 памяти, если исследуемый объект (оператор) наберет правильно на наборном поле 27 соответствующее число в восьмеричном коде.

Двоичный счетчик 29 фиксирует ошибки в действиях исследуемого объекта (оператора) при наборе чисел на наборном поле 27.

Элемент ИЛИ 30 формирует дискретные сигналы, поступающие на вход регистратора 17.

Позициями 31 и 32 обозначены входы устройства, а 33-35 - входы и выходы блока анализа состояния исследуемого объекта.

Выход генератора 1 случайных чисел подключен к информационным входам ключей 2 и 3. Выход ключа 3 соединен с входом блока 25 памяти, управляющий вход которого связан с единичным входом триггера 22 управления, а через элемент 23 задержки - с управляющим входом ключа 3. Выходы блока 25 памяти подключены к индикатору 26 и через соответствующие элементы И блока элементов И 28 к информационному входу ключа 24, выход которого подключен к двоичному счетчику 29, а управляющий вход соединен с нулевым входом триггера 22 управления, счетный вход которого является входом 31 устройства. Управляющие входы блока элементов И 28 соединены с выходами наборного поля 27.

Выход датчика состояния исследуемого объекта через преобразователь 8 напряжение-частота и делитель 9 частоты соединен с, входом 33 блока анализа состояния исследуемого объекта. Вход датчика 7 состояния исследуемого объекта соединен с первым выходом исследуемого объекта 6, второй выход которого связан с входом наборного поля 27. Входы исследуемого объекта 6 подключены к выходам блока 5 имитации сигналов помехи, входы которого соединены с выходами дешифратора 4, а через элемент ИЛИ 21 - с нулевым входом триггера 20 пранления. единичный вход которого подключен непосредственно к выходу 34, а через элемент ИЛИ 30 - к выходу 35 и входу блока анализа состояния исследуемого объекта. Выход триггера 20 управления соединен с управляющим входом ключа 2, выход которого соединен с входами дешифратора 4, при этом вход 32 блока анализа состояния исследуемого объекта является одновременно и входом устройства.

Блок анализа состояния исследуемого ййъекта содержит двоичный счетчик 10, работающий совместно с устройством 11 ввода дополнений. Выход двоичного счетчика 10 соединен с выходом 35 блока, а вход - с входом 33 блока и через последовательно соединенные ключ 14, двоичный счетчик 12, ключ 13 и преобразователь 16 код-напряжение с первым входом регистратора 17. Второй вход регистратора 17 является входом 32 блока и подключен непосредственно

к управляющим входам ключей 13, 14 и к входу двоичного счетчика 18, работающего совместно с устройством 19 ввода дополнений, а через элемент 15 задержки - к управляющему входу двоичного счетчика 12.

Выход двоичного счетчика 18 является выходом 34 блока.

Работа устройства состоит в следующем. Перед началом работы на исследуемом

объекте (теле оператора) закрепляется датчик 7 состояния исследуемого объекта, иа входы 31 и 32 устройства подаются последовательности импульсов частоты fi и /2, включается генератор 1.

При поступлении импульсов частоты fi на счетный вход триггера 22, последний поочередно переходит в пулевые и 1 диничные состояния. При переходе триггера 22 в единичное состояние управляющий сигнал переводит блок 25 памяти в исходное состояние и через элемент 23 задержки открывает ключ 3. Случайное двоичное число с выхода генератора 1 пост .иает на вход блока 25 памяти и фиксируется на нем. Включается индикатор 26. отражая «записанное двоичное число в блоке памяти.

Оператор 6 переводит двоичное число в восьмеричное и набирает его на наборном поле 27. Если восьмеричное число набрано

правильно, то элементы И 28 блока по единичным разрядам двоичного числа закрываются. При приходе очередного импУльса на вход триггера 22 последний переходит в нулевое положение и ключ 24 открывается. Если оператор исправильио перевел двоичное число в восьмерг.чное. то один или несколько элементов И блока 28 по единичным разрядам оказывается открытыми и в двоичный счетчпк 29 «записывается импульс.

Одновременно с приходом первого импульса частоты fo формируется импульс переполнения, который переводит триггер

20в единичное состояние и через устройство 19 вводит дополнение в двоичный счетчик 18. При этом ключ 2 открывается и случайное двоичное число поступает иа входы дешифратора 4. Единнчный сигнал на одном из выходов дешифратора 4 включает соответствующий спгиал помехи блока 5 имитации сигналов помехи. Одновременно этот же единичный импульс и а выходе дешифратора 4 переводит через элемент ИЛР

21триггер 20 в нулевое состояние, ключ 2 закрывается- дешифратор 4 включается. Имп/льс переполнения с выхода двоичного счетчика 18, пройдя через элемент ИЛИ 30, поступает на второй вход регистратора 17. Начинается работа исследуемого объекта (оператора) в условиях первого сигнала помехи Ат. При сформировании второго импзльса переполнения на выходе двоичного счетчика 18 работа схемы повторяется. Однако если будет включен второй сигнал помехи, то первый сигнал помехи включается. Включение различных сигналов помехи уменьшает либо звеличивает затраты энергии оператора при выполнении им работы. Как только включается в работу датчик 7 состояния исследуемого объекта, биотоки с его выхода преобразуются преобразователем 8 напряжение-частота в носледовательность импульсов, частота следования которых /о пропорниональна бмотоку. Импульсы частоты /п поступают на вход двоичного счетчика 10 и через открытый ключ 14-на вход двоичного счетчика 12. Импульсы переполнения с выхода двоичного счетчика 10 соответствуют определенному кванту энергии д, затраченному исследуемым объектом (оператором) в процессе работы. Импульсы-кванты д через элемент ИЛИ 30 поступают на второй вход регистратора 17. С приходом импульса частоты /2 ключ 14 закрывается, ключ 13 открывается и двоичное число на выходе двоичного счетчика 12 преобразуется преобразователем 16 код- напряжение в импульс онределенной величины, который поступает на первый вход регистратора 17 и фиксируется в дискретный момент времени, отображая определенное значение функции n f(t. Этот же ИМПУЛЬС частоты /2, пройдя через элемент 15 задержки, устанавливает двоичный счетчик 12 в исходное положение. Двоичный счетчик 12 вновь заполняется импульсами частоты fa. Импульсы частоты /2 используются также для синхронизации работы регистратора. Предлагаемое зстройство благодаря наличию новых элементов и новых связей обеспечивает существенное повышение точности работы н эффективную тренировку исследуемого объекта при различных сигналах-помехах, создаваемых по случайному закону. Устройство позволяет автоматически фиксировать объективные затраты энергии и ошибки исследуемых объектов (операторов) в процессе их работы над двоичными и восьмеричными кодами, а также автоматически строить график функции затрат энергии исследуемым объектом с отражением количественных н качественных свойств этой функции. В результате тренировок операторов на таком зстройстве представляется возможным свести до минимума их субъективные ошибки, провести профессиональиый отбор 6709 5 10 15 20 25 30 3.5 40 45 50 55 60 65 9 наиболее способных операторов и существенно повысить точность работы, эффективность и экономичность использования ЭВМ и автоматизированных систем управления и контроля. Формула изобретения 1.Устройство для стохастических исследований объекта, содержащее элементы ИЛИ, делитель частоты, триггеры зшравления, генератор случайных чиcev, выход которого подключен к информационным входам первого и второго ключей, выход первого ключа соединен с входом блока памяти, управляющий вход которого соединен с единичным выходом первого триггера управления, а через элемент задержки - е управляющим входом первого ключа, выхо.. ды блока памяти соединены с индикатором и через соответствующие элементы И блока элементов И подключены к информационному входу третьего ключа, выход которого подключен к двоичному счетчику, а управляющий вход соединен с нулевым выходом первого триггера управления, счетный вход которого является первым входом устройства, управляющие входы блока элементов И соединены с выходами наборного поля, отличающееся тем, что, с целью повыщения точностн работы, устройство содерл ит блок анализа состояния исследуемого объекта, блок имитации сигналов помехи, дешифратор, преобразователь напряжение-частота, датчик состояния исследуемого объекта, выход датчика через преобразователь нанрял ение-частота, делитель частоты соединен с первым входом блока анализа состояния исследуемого объекта, вход датчика состояния исследуемого объекта соединен с первым выходом исследуемого объекта, второй выход КОТОРОГО соединен с входом наборного поля, а входы исследуемого объекта подключены к выходам блока имитации сигналов помехи, входы которого соединены с выходами дешифратора, а чере.з. первый элемент ИЛИ - с нулевым входом второго триггера управления, единичный вход которого соединен непосредственно с первым выходом, а через второй элемент ИЛИ - с вторым выходом и вторым входом блока анализа состояния исследуемого объекта, выход второго триггера управления соединен с управляющим входом второго ключа, выход КОТОРОГО соединен с входами дешифратора, при этом третий вход блока анализа состояння исследуемого объекта является вторым входом: устройства. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок анализатора состояния исследуемого содержит первый двоичный счетчик, выход которого является вторым выходом блока, а вход является первым входом блока и через последовательно -оепиненные первый ключ, второй двоичный счетчик, второй ключ и преобразователь код-напряжение подключен к первому входу регистратора, второй вход которого является вторым входом блока, а третий вход является третьим входом блока и подключен непосредственно к управляющим входам первого и второго ключей блока и к входу третьего двоичного счетчика блока, а через элемент задержки - к

управляющему входу второго двоичного счетчика, выход третьего двоичного счетчика является первым выходом блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство № 40185, кл. G 06F 11/02, 1971.

2.Авторское свидетельство № 45076, кл. G 06F 11/00, 1973.