Устройство для интегрирования функций Советский патент 1982 года по МПК G06G7/18 

154) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНТЕГРИРОВАНИЯ ФУНКЦИЙ

1

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для определения интеграла функции.

Известны устройства, предназначенные для определения интеграла функции, например устройство для интегрирования однозначных Функций, заданных графически на экране потенциалоскопа.

Устройство содержит бистабильную запоминающую электроннолучевую трубку (ЗЭЛТ; с видимым изображением потенциалоскоп ), триггер широтноимпульсной модуляции, блокистрочной и кадровой разверток, усилитель считанного сигнала, усилитель постоянного тока, элемент обратной связи. Устройство позволяет определить интеграл исследуемой функции путем измерения изменения тока в цепи сигнальной пластины ( мишени) потенциалоскопа, на которую нанесен потенциальный рельеф исследуемой функции. Изменение тока в цепи сигнальной лластины обусловлено перераспределением потенциала на поверхности мишени при записи на последние строки считывания в режиме вос;произведения исследуемой функции. При этом записанные строки считывания зачерчивают площадь мишени, ограниченную краем мишени и потенциальным рельефом, соответствующим графическому изображению исследуемой функции. Суммарное изменение тока при зачерчивании всей площади определяет интеграл исследуемой функции 1 .

Недостатком устройства является

10 невозможность реализации интегрирования функций в требуемых пределах и с достаточной точностью, так как сканирование поверхности мишени считывающим лучам осуществля15ется от минус бесконечности до плюс бесконечности по обеим ко- ординатным осям, считая, что начало координат, в которых изображена интегрируемая функция, совпадает с

20 центром мишени ЗЭЛТ.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для интегрирования функций, содержащее ЗЭЛТ, к модулирую25щему электроду записывающего электронного прожектора которой подключен триггер гаиротно-импульсной модуляции, к вертикально отклоняющим пластинам подключен выход блока строч30ной развертки, к горизонтально отклоняющим пластинам - выход блока кгшровой развертки, к мишени - сопротивление первой нагрузки и вход усилителя считанного сигнала, к выходу которого подключен первый вх триггера широтно-импульсной модуляции, к колле1стору через сопротивление второй нагрузки подключен источ ник питания,а непосредственно подключены сведенные входы усилителя постоянного тока и элементы обратно .связи, пркч.ем первый выход элемента обратной связи соединен с катодом воспроизводящего прожектора, а втор выход соединен с мишенью. Кроме того это устройство содержит усилител формирователь , счетчик координаты, счетчик интервала, триггер разрешен элемент И. Устройство позволяет интегрировать функции в заданных пределах, причем пределы интегрирования в циф ровой форме записываются в счетчик интервала и счетчик .1 рординатЬ1..Счи тывание потенциального рельефа с ми шени ЗЭЛТ не начинается до тех пор пока счетчик координаты не просчитает необходимое количество импульсов,,-соответствующее координате ниж него предела интегрирования, и прекращается, как только счетчик интер вала просчитает количество импульсо соответствующее координате верхнего предела интегрирования. Таким образом- определяется интеграл в заданных пределах 2 . Однако площадь под линией интегрируемой функции зависит от конфигу раций мишени ЗЭЛТ, так как считываю щий луч прочерчивает мишень в вертикальном направлении, начиная от края мишени до линии записанной функции. При этом возникает методическая погрешность при определении интеграла функции, обусловленная эачерчиванием лишней площади при различных геометрических формах и размерах мишеней. Целью изобретения является повышение точности интегрирования. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее бистабильную запоминающую электрон-г нолучевую трубку, к модулирующему электроду записывающего электронного прожектора которой подключен вУход триггера широтно-импульс- , ной модуляции, к горизонтально отклоняющим пластинам подключен выход блока кадровой развертки, мишень со единена через цервый токоограничива ющий резистор с шиной нулевого потенциала и подключена к входу усилителя считанного сигнала, выход ко торого соединен с первым входом триггера широтно-импульсной модуляции, а коллектор через второй токоограничивающий резистор соединен с входом питания устройства и подключен к входу усилителя постоянного ,тока, выход которого является информационным выходом устройства и входом усилителя обратной связи, первый выход которого соединен с катодом воспроизводящего прожектора, а второй выход соединен с мишенью, формирователь импульсов, выход которого подключен к входам счетчика координаты и счетчика интервала, элемент И и триггер разрешения, выходом сое{диненный с первым входом элемента И, а йходами - с выход см счетчика координаты и с выходом счетчика интервала, выход формирователя импульсов соединен с первым выходом блока строчной развертки дополнительно введены переменный резистор, компаратор и два разделительных диода, причем один из выводов переменного резистора подключен к входу питания, второй соединен с шиной нулевого потенциала, а средний вьюодподключен к первому входу компаратора и через первый разделительный диод к вертикально отклоняющим пластинам, бистабильной эапоминаюскей электроннолучевой трубки, второй вход компаратора соединен с вторым выходом блока строчной развертки и через второй разделительный диод подключен к вертикально отклоняющим пластинам бистабильной запоминающей электроннолучевой трубки, а выход через элемент И соединен с вторым входом т)иггера широтно-Импульсной модуляции. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 и 3 - графики, поясняющие работу устройства. Устройство для интегрирования функций (фиг. 1) содержит бистабильную ЗЭЛТ 1, к модулирующему электроду записывающего электронного прожектора которой подключен триггер 2 широтно-импульсной модуляции, к горизонтально отклоняющим пластинам подключен выход блока 3 кадровой развертки, к мишени подключен токоограничиваюищй резистор 4 и вход усилителя 5 считанного сигнала, к выходу которого подключен первый вхйд триггера 2 широтио-импульсной модуляции, к коллектору через токоограничивающйй резистор .6 подключен вход питания, а непосредственно подключены входы усилителя 7 постоянного тока, выход которого является информационным выходом устройства, и усилитель 8 обратной связи, причем первый выход усилителя 8 обратной связи соединен с катодом воспроизводящего прожектора, а второй выход соединен с мишенью, Кром того, устройство содержит формирователь 9 импульсов, счетчик 10 координаты, счетчик 11 интервала, элемент И 12 и триггер 13 разрешения, выходом соединенный с первым входом элемента И 12 первым входом соединенный с выходом счетчика 10 координаты, а вторым входом соединенный с выходом счетчика 11 интервала, вход которого сведен с входом счетчика 10 координаты и выходом формирователя 9 импульсов, причем вход последнего соединен с первым выходом блока 14 строчной развертки. Устройство также содержит переменный резистор 15, компаратор 16 и два разделительных диода 17 и 18, причем один из выводов резистора 15 подключен к упомянутому ;входу питания, второй соединен с шиг ной нулевого.потенцигша, а средний вывод подключен одновременно к первому входу компаратора 16 и через первый диод 17 - к вертикально отклоняющим пластин 1М бистабильной ЭЭЛТ 1. Кроме того, второй вход ком паратора 16 непосредственно соединен с выходом блока 14 строчной развертки и через второй диод 18 соединен с вертикально отклоняющими пластинами бистабильной ЗЭЛТ 1, а выход через элемент И 12 соединен с вторым входом триггера 2 широтноимпульсной модуляции. Устройство работает следующим образом. В режиме записи происходит запись исследуемой функции на мишени ЗЭЛТ 1, в результате образуется потенциальный рельеф подинтегральной функции. В режиме воспроизведения перед н чалом считывания упомянутого потенциального рельефа производится запись в цифровой форме координаты ниж него предела интегрирования в счетчик 10 координаты и координаты верх него предела интегрирования - в сче чик 11 интервала. Затем оператор устанавливает необходимую величину см цения по оси У начальный горизонтал ный уровень 22 отсчета, фиг. 3 с помощью резистора 15 переменного со противления. Положение начального го ризонтального уровня отсчета опреде ляется визуально путем установки лу ча в нужной точке отсчета по шкале на экране ЗЭЛТ 1. При этом постоянное напряжение смещения через диод 17 подается на вертикально отклоняю щие пластины ЗЭЛТ 1, фиксируя начал ное положение считывающего луча в нужной точке, и на-первый вход компаратора 16. Процесс интегрирования начинаетс с момента запуска блока 14 строчной развертки и блока 3 кадровой развер . ки. Импульсы, соответсвующие началу строк блока 14 строчной развертки через формирователь 9 поступает на входы счетчиков 10 и .11, а пилообра ное напряжение строчной развертки с второго выхода блока 14 строчной развертки поступает на второй вход компаратора 16 и через диод 18 - на вертикально отклоняющие пластины ЗЭЛТ, при этом происходит счет импульсов обоими счетчиками и формирование на выходе компаратора 16 импульса, временное положение которого соответствует моменту равенства пилообразного напряжения и напряжения постоянного смещения на входах компаратора, этот момент соответствует начальному горизонтальному уровню отсчета - уровню компарации. Импульс с выхода компаратора 16 поступает на второй вход схекы И 12,, но на второй вход триггера 2 широтноимпульсной модуляции не проходит, так как схема И 12 запрещена низким уровнем с выхода триггера 13 разрешения.. Счетчик 10 координаты, просчитав заданное перед началом интегрирования число, переводит триггер 13 разрешения в единичное состояние в момент, времени, соответствукмций положению считывакнцего луча в координате нижнего предела интегрирования. при этом схема И 12 открывается по первому входу, разрешая прохождение импульса, соответствующего уровню компарации с выхода компарато ра 16. Триггер 2 широтно-импульсной модуляции устанавливается в единичное состояние и высоким уровнем с выхода отпирает записывающий прожектор, на мишени ЗЭЛТ 1 начинается запись строки считывания. Запись строки .считывания прекращается в момент считывающего луча линии пртенцигшьного рельефа подинтегральной функции, так как при этом на резисторе 4 образуется сигнал, который . через усилитель 5 счи-. танного сигнала поступает на первый вход триггера 3 широтно-импульсной модуляции и устанавливает его в . нулевое состояние. Происходит запирание записывающего прожектора :низким уровнем с выхода триггера 2 широтно-импульсной модуляции. В течение записи строки считывания на поверхность мишени изменяется (возрастает ) проводимость мишени в точках дорожки, что влечет за собой изменение тока и потенциала коллектора ЗЭЛТ 1, в цепь которого включен резистор 6, при этом ток коллектор а уменьшается, а потенциал коллектора возрастает пропорционально длине записанной дорожки I. строки ). . Процесс многократной записи строк от уровня компарации до линии потенциального рельефа подинтегральной функции продолжается до момента срабатывания счетчика 11 интервала, который, просчитав соответствующее координате верхнего предела ийтегрирования количество импульсов, переводит в нулевое состояние триггер 13 разрешения, последний запира схему и 12 для прохождения импульсо с выхода компаратора на установку в единичное состояние триггера 2 широ но-импульсной модуляДии, тот, в свой очередь, не отпирает записываю щий прожектор , и процесс записи стр прекращается. Линеаризация результирующего изм нения тока коллектора осуществляетс путем подачи напряжения коллектора через усилитель 8 обратной связи на катод воспроизводящего,прожектора и мишень ЗЭЛТ 1. Результирующее изменение тока ко лектора по окончании режима воспроизведения пропорцианально плащади фигуры, (фиг. 3) ограниченной линией 19 потенциального рельефа исслед емой функции, потенциальными дорожками, соответсвующими строкам вкоо динатах нижнего и верхнего пределов интегрирования 20 и 21, уровнем 22 компарации и представляет собой ин,теграл исследуемой функции. Преимуществом данного устройства вляется высокая точность определения интеграла функции, так как введение в устройство резистора 15 переменного сопротивления, компаратора 16 и двух диодов 17 и 18 позволя ет исключить влияние на точность ин тегрирования конфигурации мишени ЗЭЛТ 1, а также позволяет широко использовать устройство в различных измерительных системах. Формула изобретения Устройство для интегрирования функций, содержащее бистабильную запоминающую электроннолучевую труб ку., к модулирующему электроду записывающего электронного прожектора: , которой подключен выход триггера широтно-импульсной модуляции, к горизонтально-отклоняющим пластинам подключен выход блока кадровой развертки, мишень соединена через первый токоограничивающий резистор ь, с шиной нулевого потенциала и подключена К ВХОДУ усилителя считанного сигнала, выход которого соединен с первым входом триггера широтно-импульсной модуляции, а коллектор через второй токоограничивающий резистор соединен с входом питания устройства и подключен к входу усилителя постоянного тока, выход которого является информационным выходом устройства и входом усилителя обратной связи, первый выход которого соединен с катодом воспроизводящего прожекторау а второй выход соединён с мишенью, формирователь импульсов, выход которого подключенк входам счетчика координаты и. счетчика, интервала, элемент И и триггер разрешения, выходом соединенный с первым входом элемента И, а входами - с выходом счетчика координаты и с выходом счетчика интервала, вход формирователя импульсов соединен с первым выходом блока строчной развертки, отличающееся тем, что, с целью повышения точности интегрирования в него дополнительно введены переменный резистор, компаратор и два разделительных диода, причем один из выводов переменного резистора подключен к входу питания, второй соединен с шиной нулевого потенциала,а средний вывод подключен к первому входу компаратора и через первый разделительный диод к вертикально отклоняющим пластинам бистабильной запоминающей электроннолучевой трубки, второй вход компаратора соединен с вторым выходом блока строчной развертки и через разделительный диод подключен к вертикально отклоняющим пластинам бистабильной запоминающей электроннолучевой трубки, а выход г через элемент И соединен с вторым входом триггера широтно-импульсной модуляции. , Источники информации, |прнятые во внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР 219910, кл.С 06 G 7/18, 1967. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2987241/18-24, кл, G 06 G 7/18, 1980.

ч

r nr 1