Число-импульсный функциональный преобразователь Советский патент 1982 года по МПК G06F15/31 

1

Изобретение относится к автоматике и вычиспитепьной технике, в частности к функциональным преобразователям чиспоимпульсных сигналов в цифровой код, и может быть использовано в устройствах предварительной обработки измерительных данных и цифрового моделирования.

Известен число-импульсный функциональный преобразователь, содержащий генератор импульсов, реверсивный счетчик, программный блок и двоичный умножитель .

Наиболее близким к предлагаемому является число-импульсный функциональный преобразователь, содержащий программный блок, реверсивный счетчик, генератор импульсов и двоичный умножитель L 2 J.

Однако для данных преобразователей характерны недостаточно высокая точность преобразования и невозможность воспроизводства функции, первая производная которых больше и меньше единицы.

Целью изобретения является расщире- ние класса воспроизводимых функций и повышение точности работы преобразовагеля.

Поставленная цель достигается тем, что в число-импульсный функциональный преобразователь, содержащий первый реверсивный счетчик, первый вход которого является входом преобразоватепя, второй реверсивный счетчик, выход которого

)Q является выходом преобразователя, генератор импульсов, элемент И, программный блок, введены два двоичных делителя и блок сравнения, причем первый вход элемента И соединен с выходом первого

15 реверсивного счетчика, второй вход элемента И - с выходом генератора импупьсов, а выход элемента И подключен к первым входам первого и второго двоичных делителей, вторые входы которых

20 соединены с первым информационным выходом программного блока, вход которого соединен с выходом блока сравнения, первый вход которого соединен с вторым информационным выходом программного 39 блока, второй - с выходом второго двоич ного депитепя и вторым входом первого реверсивного счетчика, а выход первого двоичного Депитепя подкгаочен к входу второго .реверсивного счетчика. При этом программный бпок содержит последовательно соединенные реверсивный счетчик и постоянное запоминающее уст ройство, причем вход реверсивного счетчика является входом программного бпока,. а выходы постоянного запоминающего устройства являются соответственно первым и вторым информационными выхо дами программного бпока. На фиг. 1 приведена блок-схема число-импульсного функционального преобразователя; на фиг. 2 - его функциональная схема. Число-импупъсный функциональный пре ил г образователь содержит программный бпок 1, первый реверсивный счетчик 2. генератор 3 импульсов, элемент И 4, блок 5 сравнения, второй реверсивный счетчик 6, двоичные делители 7 и 8. Преобразователь работает следующим образом. . В исходном состоянии все счетчики обнулены. На выходе первого реверсивного счетчика 2 формируется сигнал логического нуля, когда код в нем равен нулю, и сигнал логической единицы в противном случае. Входной (параллельный или число-импульсный) код X заносится в первый реверсивный счетчик 2, при этом сигнал с его выхода открывает эле мент И 4. Импульсы.от генератора 3 импульсов нашнают поступать через элемент И 4 на первые входы двоичных Делителей 7 и 8, по вторым входам которых задается их коэффициент деления, считываемый из программного блока 1. В программном блоке 1 хранятся параметры точек перегиба воспроизводимой кусочно-линейной функции. Коэффициенты передачи .двоичных делителей 7 и 8 равныV - 1 . вгде ДХ ()-длина 1-го участка, ап проксимации; величина приращения кусочно-ломаной функции на -j-м участке аппроксимации;-i - номер участка аппроксимации; /X-iH | - координаты точек перегиба. Процесс формирования -Г-го линейноучастка кусочно-ломаной функции про;СЗЛИТ следующим обПЙЯОМ. исходит следующим образом. 94 Из чиспо-импульсной последовательности Т- на выходе эпемента И 4 первый двоичный делитель 7 формирует число-импульсную поспедоватепьность - -- . а втоДХрой двоичный делитель 8 - последовательность Х Для любого момента Л времени справедлива система уравнений xe(K.i;,v,) ; -4 .V.).Или, если исключить 2 f ™ м м а это есть ни что иное, как уравнение прямой, проходящей через точки с координатами очки i (0,0) и точки -i-И (лХ. Л,). , Таким образом, в устройстве формиру- . ются две число-импульсные последовательности X и V , связанные линейной зависи- мостью. Последовательность с выхода второго двоичного делителя 8 поступает на вычитающий вход первого реверсивного счетчика 2. В момент равенства число импульсов, поступивших на вычитающий вход реверсивного счетчика в течение предыдущих участков аппроксимации, реверсивном счетчике 2 ста„овится равен нулю,и сигнап с его выхода закрывает элемент И 4, запрещая прохохсдение импульсной пос ледова те гаьности 2 на входы двоичных делителей 7 и 8. К этому моменту на выход первого двоичного Делителя 7 проходит число импульсов, равное V, а во втором реверсивном счетчике (счетчике резугаьтата) 6 формируется код ,(3) где - число импульсов, записанное во второй реверсивный счетчик 6 в течение предыдущих участков аппроксимации. Причем, учитывая выражения (1),(2) и (3), можно записать 1 - i т. е, на выходе устройства формирует ся отрезок кусочно-ломаной функции входного аргумента X с координатами ( Х ) (,Х-Х1;)),угол наклона которой VI Ч/.,..-.„ it .-аяляопч а « пила -iT-ur TiTouua пв d- . задается в виде отношения двух

натуральных чисеп, а длина участка аппроксимации - в виде .У правление изменением этих двух параметров может осуществляться по значению входной переменной X или по выходной переменной V. При управлении по параметру Xчисло-импульсная, последовательность с выхода второго двоичного делителя 8 поступает на второй вход блока 5 сравнения, где текущее значение X сравнивается со значением ДХ -длины участка аппроксимации, поступающим на первый вход блока 5 сравнения из программного блока 1. В момент равенства выходе блока 5 сравнения формируется сигнал уп- равления программным блоком 1, на выходе которого появляются новые значения ЛХ и , определяющие длину и угол наклона следующего участка аппроксимации.

Использование в устройстве в качестве, операционных элементов двоичных делителей, абсолютная погрешность воспроизведения линейного коэффициента передачи которых (Гл(с})(1, позволяет уменьшить погрещность ступенчатой аппроксимации. При этом повышается точность модели рования нелинейных зависимостей и упрощается расчет точностных параметров.

Задание угла наклона аппроксимирук щей прямой в виде отношения двух натуральш 1х чисел позволяет воспроизводить функции с первой производной как меньше так и больше единицы, и исключить погрешность от дискретности коэффициентов передачи операционного элемента. Возможность задания любой целочисленной длины участка аппроксимации позволяет производить ее расчет оптимальным образом, что приводит к уменьшению числа участков аппроксимации и требуемому объему памяти программного блока,

Технико-экономический эффект изобретения заключается в возможности воспроизведения в цифровом виде широкого клас са нелинейных зависимостей без ограничения на величину первой производной, что дает возможность проводить коррекцию практически любых хар)актеристик датчиков в цифровом виде, заменив менее точные аналоговые устройства. Возможность иметь входную и выходную величииы, представленные параллельным или

число-импульсным кодами, позволяет вкгаочать устройство в состав нелинейных аналого-цифровых преобразователей..

Форм.ула изобретения

1.Число-импульсный функциональный преобразователь, содержащий первый реверсивный счетчик, первый вход которого является входом преобразователя, второй реверсивнй счетчик, выход которого является выходом преобразователя, генератор импульсов, элемент И, программный блок, о т л и ч а .ю щ и и с я тем, что, с целью расширения класса воспроизводимых функций и повышения точности работы преобразователя, в него введены два двоичных делителя и блок сравнения, причем первый вход элемента И соединен с выходе первого реверсивного счетчика, второй вход элемента И - с выходом генератора импульсов, а выход элемента И подключен к первым входам первого и второго двоичных делителей, вторые входы которых соединены с первым информационным выходом программного блока, вход которого соединен с вьтходом блока сравнения, первый вход которого соединен с вторым информационным выходом программного блока, второй - с выходом второго двоичного делителя, и вторым первого реверсивного счетчика, а выход первого двоичного делителя подключен к входу второго реверсивного счетчика.

2.Преобразователь по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что программный блок содержит последовательно соединенные реверсивный счетчик и постоянное запоминающее устройство, причем вход реверсивного счетчика является входом программного блока, а выходы постоянного запоминающего устройства являются соответственно первым и вторым инфор - мационными выходами программного блок

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР М 547788, кл. G 06 Q 7/26, 1975.

2.Авторское свидетельство СССР N ЗО2721, кл. G 06 G 7/26, 1969 (прототип).

фиг. г