Вычислительное устройство для решения уравнений Советский патент 1982 года по МПК G06F15/32 

1 .- . . Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано, например, в устройствах для обработки информации, являющихся узлами измерительных приборов, в час ности в .двухканальных нейтронных влагомерах, измеряющих весовую влажность сыпучих материалов с переменной плотностью. Известно устройство,,,содержащее .три счетчика импульсов, формирователь импульсов, триггеры, элементы И, сумматор, два сдвиговых регистра регистры, узлы вычитания и делитель частоты D. Недостатком этого устройства является то, что при его использовании, например, в приборах для исследования физических свойств веществ для решения более сложной математической зависимости общая схема уст ройства значительно усложняется из-за многоступенчатой обработки информации, каждая ступень которой реализуется известным устройством в комплексе с другими устройствами. Из известных устройств наиболее близким к изобретению по технической сущности является вычислительное устройство, которое содержит два счетчика, два элемента И, два триггера и формирователь, причем первые входы триггеров и счетчиков соединены с первым входом устройства, нулевой выход первого триггера подключен к первым входам первого и второго элементов И, единичный выход второго триггера подключен к вторым входам первого и второго элементов И, выход первого элемента И подключен к второму входу первого счетчика, выход второго счетчика через формирователь подключен к второму входу второго триггера и является выходом устройства, третьи входы первого и второго элементов И являются соответственно вторым и третьим входами устройства. Устройство также содержит третий элемент И, три группы элементов И и элемент ИЛИ, причем выходы элементов И первой группы подключены к группе входов первого счетчика, группа выходов которого через вторую группу элементов И подключена к первой группе второго счетчика, к второй группе входов последнего подключены выходы третьей группы элементов И, выход второго счетчика подключен к входу второй группы элементов И, входы первой и третьей групп элементов И и второй вход первого триггера подключены к четвертому входу устройства, нулевой выход, второго триггера подключен к первому входу третьего элемен та И, выходы второго и третьего эле ментов И подключены к входам элемен та ИЛИ, выход которого подключен к второму входу второго счетчика, второй вход третьего элемента И является пятым входом устройства,.гру пы входов первой и третьей группы элементов И являются группами входо устройства Г23. Недостатком этого устройства является ограниченность функциональ-;ных возможностей, которая выражается в том, что что оно не решает бог лее сложные математические зависимости с большим числом аргументов и математических операций при обработке информации в измерительных, пр борах для определения физических свойств веществ. Использование Takoro устройства возможно в тех приборах для определения физических свойств, где произ водится определение лишь одной физи ческой величины, например в радиоизотопных приборах одноканальнопотипа, определяющих .влажность вещества. В тех )ке приборах, где определение одной физической величины производится с коррекцией по другой физической величине, т.е. приборах двухканального типа, например, в ра диоизотопных влагомерах с определением весовой влажности с коррекцией по плотности решаемая задача усложняется и сводится к решению системы с двумя неизвестными и постоян ными коэффициентами. Целью изобретения является расши рение функциональных возможностей за счет обеспечения выполнения мате матических операций при обработке 7 информации измерительных приборов и решения математических зависимостей с большим числом аргументов. Поставленная цель достигается тем, что в вычислительное устройство для решения уравнений, содержащее два счетчика, два триггера, три элемента И, выход первого из которых подключен к счетному входу первого счетчика, первый вход первого элемента И соединен с входом эталонной частоты устройства, второй вход подключен к выходу первого триггера, группы информационных входов первого и второго счетчиков являются . соответственно первой и второй группы информационных входов устройства, ведены четырнадцать счетчиков, третий и четвертый триггеры, четвертый, пятый и шестой элементы И, блок сравнения, примем выходы первого, второго, третьего и четвертого счетчиков соединены соответственно с первыми входами первого, второго, третьего и четвертого триггеров и соответственно с упраёляющими входами первого, второго, третьего и четвертого счетчиков, выходы второго, третьего и четвертого элементов И подключены соответственно к счетным входам второго третьего и четвертого счетчиков, группы информационных входов третьего и четвертого счетчиков являются соответственно третьей и четвертой группами информационных входов устройства, выходы первого, второго, третьего и четвертого элементов И подключены соответственно к счетным входам пятого, шестого, седьмого и восьмого счетчиков, счетные в)оды девятого, десятого, одиннадцатого и двенадцатого счетчиков соединены соответственно с выходами тринадцатого, четырнадцатого, пятнадцатого и шестнадцатого счетчиков, первые входы второго, третьего, четвертого элементов И и счетные входы тринадцатого, четырнадцатого, пятнадцатого и шестнадцатого счетчиков соединены с входом эталонной частоты устройства, выходы второго, третьего и четвертого триггеров подключены соответственно к вторым входам второго, третьего и четвертого элементов И, вторые входы первого, второго третьего и четвертого триггеров соединены с выходом шестого элемента И, второй вход пятого элемента И и управляющие входы блок сравнения, пятого, шестого, седьмого и восьмого счетчиковподключены к входу пуска устройства, входы шес того элемента И соединены соответственно с выходами блока сравнения десятого и двенадцатого счетчиков, информационные входы блока сравнени соединены соответственно с выходами девятого и одиннадцатого счетчиков выход блока сравнения подключен к управляющим входам девятого и одиннадцатого счетчиков, выходы пятого, шестого, седьмого и восьмого счет.чи ков соединены соответственно с информационными входами тринадцатого четырнадцатого, пятнадцатого и шест надцатого счетчиков, группы информа ционных входов пятого, шестого, седьмого и восьмого счётчиков являю ся соответственно пятой, шестой и седьмой и восьмой группами информационных входов устройства. Н.а чертеже представлена схема устройства. Устройство содержит счетчики 1-1 блок 17 сравнения, элементы И 1823. триггеры 2+-27. В радиоизотопных измерительных приборах, определяющих весовую влажность сыпучих материалов с переменной плотностью (кокс, аглошихта, руда и проч.), для повышения точности измерения необходимо измерять объемн ю влажность и насыпную плотность материала, затем по этим данным определить весовую влажность по следующей зависимости. Система уравнений (1) представля ет зависимость выходных сигналов Оу/ ) двухканального первичного измерительного преобразователя от влажности и плотности материалов. w 3o V lW -a3Pv(/) (,у Op bo b f b w+b3j wJ где , За текущие значения сигналов на выходе первич го измерительного прео разователя; ад, Ьд - постоянные коэффициенты, соответствующие си налам 3 Зр при нул вой влажности и мини- мальной плотности мате риала; а-, Ь - коэффициенты, соответствующие чувствительно ти преобразователя к изменению плотности;. а-, Ья - коэффициенты, соотаетствующие чувствительности преобразователя к изменению влажности; а,, bi - коэффициенты, соответствующие чувствительности преобразователя к изменению влажности и плотности. Для определения влажности материала при неизвестной его плотности систему уравнении можно преобразовать в уравнение вида: : ;o,,-qo-q,f, р-Ьр-У - - Задавая приращение &f в диапазоне от минимума до максимума можно определить влажность материала в моп ;i мент, когда произойдет равенство правой и левой части уравнения (2). Таким образом, определение влажности сводится к заданию и суммированию приращения, решению обеих частей уравнения (З) и поиску момента сравнения значения функции. 3v) ybo-b.SAJ а, bj bjBflf Устройство работает следующим образом. Сигналом Пуск, поступающим с угг равляю1: его входа устройства, блок 17 сравнения кодов устанавливается в исходное состояние и на его выходе появляется единичный потенциал. В счетчики записываются коды: в счетчик 5 записывается код, соответствует текущему значению , в счетчик 6 записывается код, соответствующий значению а,., в счетчик 7 записывается код, соответствует текущему значению , в счетчик 8 записывается код, соответствующий значению bg. Кроме того сигналом Пуск, прошедшим через элемент И 22, триггеры 24-27 устанавливаются в состояние 1 Единичные потенциалы с выходов каждого триггера поступают соответственно на входы элементов И 18-21 разрешая прохождение импульсов эталонной частоты на входы счетчиков 1.2, 3, ,5и7. работающих в режиме вычитания.и на входы счетчиков 6 и 8, работающих а режиме сложения. Поскольку счетчики I- находятся в нулевом состоянии, с приходом пер7938287вого импульса эталонной частоты на За выходах счетчиков l-t появляются им- при пульсы переноса, поступающие на соответствующие управляющие входы счетчиков I- и входы триггеров 2|-27. При этом, триггеры 2«-27 устанавливаются в нулевом состоянии, запрещая прохождение импульсов эталонной частоты, через элементы И 18-21, а в счетчики I- записываются коды: в счетчик 1 - код, соответствующий значению о(/п, в счетчик 2 - код, соответствующий значению Oi/n в счетчик 3 код, соответствующий значению , а счетчик k - код. соответствующий значению . Выбор значения величины коэффициента п зависит от выбора уровня квантования значений (насыпной плотности). „-о Коды с выходов счетчиков пос- --л ,ах тупают соответственно на входы счетчиков 13-16. Счетчики 13-16 осуще. ствляют преобразование параллельного кода в частоту импульсов. Необходимым условием работы данного устройства является , i-i %i гдеСл,ц1,.,,ц,- время заполнения счетчиков импульсов 9-12 соответственно, Коды с выходов счетчиков 9 и 11 попоступают на входы блока 17 где происходит их сравнение. На этом заканчивается первый такт работы устройства. Импульсы переноса с выходов счетчиков 11 и 12 поступают через элементы И 23 и 22 на входы триггеров , устанавливая их в единичное состояние. Далее работа вычислитель- вид ного устройства повторяется. При этом, поскольку в счетчиках импульсов 1- записаны коды, то заполнение каждого из Них происходит за некоторое время.- Счетчик 1 импульсов заполняется за время Т Т 21. J счетчик 2 импульсов - 3 время (j. f п X ; счетчик 3 импульсов - за время о . - . счетчик 4 - за время 0 . 1-io NJ b 4 Wj D f (j; . .l.c-2..-- ,3a время f. из содер Тп fo : IQ 0 жимого счетчика 5 вычитается код, рав . Код в счетчике 5 становится равным S- w fl-lf 5 Код няю 10 и 8 Р Код « . Изм вод сче уст ся уст про Реш мом вен нен пос , .. время t в счетчик 6 импульсов . бавляется код, равный N -Т - fe V Ч п в счетчике 6 становится равным Аналогичным образом за время измется коды в счетчиках импульсов 7 . Код в счетчике 7 импульсов к, 1 к N O-fTв счетчике 8 импульсов равным .. енение кодов счетчиков 6 и 8 приит к изменению времени заполнения тчиков импульсов 10 и 12. После набора информации в счетчи« i 9 и 11 образуются коды i- -i V4-ir В каждом последующем такте работы ройства в счетчиках 5-8 изменяюткоды на величины: П , 3 ., N. 11.-г-, N 2--V 5 7 Ъ т- 1Г . Таким образом, в вычислительном ройстве решаются два уравнения а: . N..VV 51 - - сумма приращений, npo порциональная приращению С flf t В блоке 17 сравнения непрерывно исходит сравнение кодов Ng, . ение, уравнений () происходит до ента равенства кодов. В момент раства кодов на выходе блока 17 срав ия появляется нулевой потенциал, тупающий на вход элемента И 23 и

запрещающий прохождение импульсов переносэ с выходов счетчиков 10 и 12 через элемент И 23. Нулевой потен- . циал с выхода блока 17 сравнения поступает также на входы счетчиков 9 и 1, запрещая в них набор информации. На этом работа вычислительного устройства заканчивается. Следующий цикл вычисления начинается с приходом очередного сигнала ,Пуск,

Таким образом, вычислительное устройство осуществляет задание приращения, их суммирование и решение уравнения. Формула изобретения

Вычислительное устройство для решения уравнений, содержащее два счетчика, два триггера, три элемента И,Г выход первого из которых подключен к счетноМу входу первого счетчика, первый вход первого элемента И соединен с входом эталонной 4acTotM устройства, второй вход подкгйочен к выходу первого триггера, группы информационных входов первого и второго счетчиков являются соответственно первой и второй группами информационных входов устройства, о т л и чающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения решения математических зависимостей с большим Числом аргументов, в него введены четырнадцать счетчиков, третий и четвертый триггеры, четвертый, пятый и 1иестой элементы И и блок сравнения причем выходы первого, второго, третьего и четвертого счетчиков сбедине ны соответственно с первыми входами первого, второго, третьего и четвертого триггеров и соответственно с управляющими входами первого, второго, третьего и четвертого счетчиков, выходы второго, третьего и четвертого элементов И подключены соответственно к счетным входам второго, третьего и четвертого счетчиков, группы информационных входов третьего и чётвертого счетчиков являются соответственно третьей и четвертой группами информационных входов устройства, выходы

первого, второго, третьего и четверт го элементов И подключены соответственно к счетным входам пятого, шестого, седьмого и восьмого счетчиков, счетные входы девятого, десятого, одиннадцатого и двенадцатого счетчиков соединены соответственно с выходами тринадцатого, четырнадцатого, пятнадцатого и шестнадцатого счетчиков, первые входы второго, третьего и четвертого элементов И и счетные входы тринадцатого, четырнадцатого, пятнадцатого и шестнадцатого счетчиков соединены с входом эталонной частоты устройства, выходы второго, третьего и четвертого триггеров подключены соответственно к вторым входам второго, третьего и четвертого элементов И, вторые входы первого, второго, третьего и четвертого триггеров соединены с выходом шестбго элемента И, второй вход пятого элемента И и управляющие входы блока сравнения, пятого, шестого, седьмого и восьмого счетчиков подключены к входу пуска устройства, входы шестого элемента И соединены соответственно с выходами блока сравнения, десятого и двенадцатого счетчиков, информационные входы блока сравнения соединены соответственно с выхог дами девятого и одиннадцатого счетчиков , выход блока сравнения подключен к управляющим входам девятого и одиннадцатого счетчиков, выходы пятого, шестого, седьмого и восьмого счетчиков соединены соответственно с информационными входами тринадцатого, четырнадцатого, пятнадцатого и шестнадцатого счетчиков, группы информационных входов пятого, шестого, седьмого и восьмого счетчиков являются соответственно пятой, шестой, седьмой и восьмой группами информационных входов устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР по заявке V 28297 5/13-2,

кл. G 06 F 15А6, 1979.

2.Авторское свидетельство СССР № 532097, кл. G 06 F 15/32, 1975 (прототип).