Счетно-решающее устройство Советский патент 1981 года по МПК G06G7/44 

1

Изобретение относится к аналого вым вычислительным машинам (АВМ) и -может быть использовано для реализации разнообразных функций аргумента/ заданного механическим перемещением, а также для исследования электрических полей в непрерывных электропроводящих средах, в частности для нахождения точек экстремального значения потенциала, положение которых зависит от величины токов, образующих исследуемое электрическое поле.

Известны потенциометрические формирователи электрических сигналов, в которых выходное напряжение зависит от положения контактного механического устройства 13 и 2.

Им присущи значительные габариты и вес, дискретность выходного сигнала (за счет витков обмотки потенциометра) , жесткие требования к источнику опорного напряжения, низкое быстродействие, ограниченный срок службы.

Известны также индукционные счетно-решающие устройства, особенно на основе вращающихся (поворотных) трансформаторов. Чаще всего эти устройства реализуют си нусные или косинусные функции З и 4 .

Они характеризуются большим весом и габаритами, повышенной потребляемой мощностью, узким кругом решаемых задач, что препятствует их широкому использованию в малогабаритной подвижной аппаратуре.

Известны также электромеханические преобразователи на основе датчиков Холла, в которых угловое переме10щение преобразуется в электрический сигнал по закону синуса или косинуса 5.

В целом он обладает теми же недостатками, что и вращающийся транс15форматор, хотя и выигрывает несколько в габаритах и весе.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее управляемые источники тока (транзисто20ры), подключенные к непрерывному электропроводящему слою определенной конфигурации. Управляемые источники тока подключены к генератору управлякядих сигналов, к которому подключе25но также устройство развертки управ.ляющего сигнала (измеритель его величины) , В этом устройстве реализуется функциональная зависимость между управляющим сигналом и местоположением точки на электропроводящем слое, имеющей экстремальное значение потенцисша. Это местоположение определяется путем измерения потенциала в множестве точек электропроводящего слоя с помощью вольтметра и последую щим выбором той точки, в которой существует экстремум потенциала 61. Однако это является недостатком при исследовании электрических полей в электропроводящем слое, где реализуются условия образования экстремальных значений потенциала в отдель ных точках слоя. По той же причине затруднительным при такой структуре устройства является и решение другой задачи - отыскание такой величины управляющего сигнала, которая соответствует расположению экстремума потенциала в заданной точке определенной области слоя, в которой существует конкретная функциональная зависимость между положением экстремума потенциала и величиной управляющего сигнала. Это устройство не. позволяет уменьшить время поиска точек экстремума потенциала при заданном управляющем сигнале и время вычисления (измерения) величины управ ляющего сигнала при заданном местопо ложении точки на электропроводящем слое. Цель изобретения - увеличение бы стродействия устройства. Цель достигается тем, что счетно решающее устройство, содержащее электропроводящий слой заданной кон фигурации с подключенными к нему первыми выходами управляемых источников тока, выход генератора управляющего сигнала подключен к информа ционному входу блока развертки управляющего сигнала и к входам управ ляемых источников тока, вторые выхо ды которых соединены с электропрово дящим слоем и с шиной нулевого nor тенциала, содержит формирователь им пульсов , компаратор напряжений и дифференциальный зонд, входы которо го подключены к электропроводящему слою, а выходы соединены соответственно со входами компаратора напряжений, выход которого через формиро ватель импульсов подключен к управляющему входу блока развертки управ ляющего сигнала. На чертеже приведена структурная схема устройства. К электропроводящему слою 1 зада ной конфигурации подкл{очены.управля мые источники тока 2 и 3, посредств которых в определенной области 4 электропроводящего слоя 1 создается подвижный экстремум потенциала. Генератор 5 управляющего сигнала подключен к управляемым генераторам то ка 2 и 3 и к Злоку 6 развертки управляющего сигнала, к которому под ключен формирователь 7 импульсов. В области 4 электропроводящего слоя 1 подключен дифференциальный зонд 8, соединенный со входами компаратора напряжений 9, выход которого подключен к входу формирователя 7 импульсов. Счетно-решаюгдее устройство работает следующим образом. Управляющий сигнал, например,линейно-изменяющееся напряжение, с генератора 5 управляющих сигналов поступает на управляемые генераторы 2 и 3 тока, вызывая перераспределение тока между ними. Это перераспределение тока приводит к изменению (перемещению) точки экстремального потенциала, находящейся в области 4. При своем перемещении эта точка , проходя между двумя входами дифференциального зонда 8, вызывает изменение полярности напряжения между ними. Изменение полярности напряжения, подводимого ко входам компаратора 9 напряжений приводит к изменению его состояния по выходу. Это изменение (скачок напряжения или тока) запускает формирователь 7 импульсов, который воздействует на блок б развертки управляющего сигнала, например, осциллограф или аналого-цифровой преобразователь (АЦП). До этого воздействия блок 6 развертки формирует информативный сигнал /(аналоговый или цифровой) о текущей величине управляющего сигнала. В момент воздействия работа блока 6 развертки прерывается и на его выходе фиксируется информация о величине управляющего сигнала, соответствующей заданному местоположению дифференциального зонда 8. Таким образом, если известна функциональная зависимость между управляющим сигналом и местоположением точки экстремума потенциала в области А, по которой перемещается дифференциальный зонд 8, то данное устройство является электромеханическим вычислителем, реализующим эту функциональную зависимость, причем значение функции от аргумента - перемещения может быть получено как в аналоговой форме, так и в цифровой. Характер же функциональной зависимости определяется формой электропроводящего слоя 1, расположением области 4, местоположением точек подключения управляемых источников тока 2 и 3. Быстродействие (частота отсчета) опрелеляется рабочими токами управляемых генераторов тока, величиной распределенных сопротивлений и емкостей электропроводящего слоя, быстродействием компаратора напряжений, блока развертки. Предлагаемое счетно-решающее устройство для вычисления косинусных функций позволяет сократить время вычисления в 50-100 раз. Изобретение .может быть использовано в различных датчиках угла поворо