Устройство для интегрирования функций

О П И С А Н И E. gg37fg

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз - Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 07 ° 07. 81 (21)3313512/18 24 Р4) М Кя с присоединением заявки ¹

G 06 G 7/18

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 23.12.82. Бюллетень Й947

Дата опубликования описания 23. 12 ° 82

f53) УДК681. 335 (088.8) 4

В.В.Кулемза, В.В.Леонтьева и В.Н.Свитенко г

) у j (72) Авторы изобретения

Харьковский ордена Трудового Красйого- Знамени" институт радиоэлектроники с (71) Заявитель

F, т (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНТЕГРИРОВАНИЯ ФУНКЦИЙ

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, блоки строчной 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 дластины обусловлено перераспределением потенциала на поверхности мишени при записи на последние строки считывания в режиме воспроизведения 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 невозможность реализации интегри.рования функций в требуемых пределах и с достаточной точностью, так как сканирование поверхности мишени считывающим лучем осуществляется от "минус бесконечности" до

"плюс бесконечности" по обеим координатным осям, считая, что начало координат, в которых изображена интегрируемая функцин, совпадает с центром мишени ЗЭЛТ.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для интегрирования функций, содержащее ЗЭЛТ, к модулирующему электроду записывающего электронного прожектора которой подключен триггер широтно-импульсной модуляции, к вертикально отклоняющйм пластинам подключен выход блока строчной развертки, к горизонтально от983718 клоняющим пластинам - выход блока кадровой развертки, к мишени — сопротивление первой нагрузки и вход усилителя считанного сигнала, к выходу которого подключен первый вход триггера широтно-импульсной модуля- 5 ции, к коллектору через сопротивление второй нагрузки подключен источник питания," а непосредственно подключены сведенные входы усилителя постоянного тока и элементы обратной 10 связи, причем первый выход элемента обратной связи соединен с катодом воспроизводящего прожектора, а второй выход соединен с мишенью. Кроме то. го это устройство содержит усилитель-1 формирователь; счетчик координаты, счетчик интервала, триггер разрешения,, элемент И.

Устройство позволяет интегрировать функции в заданных пределах, причем пределы интегрирования в циф :ровой форме записываются в счетчик интервала и счетчик .координаТЫ. Счи . тывание потенциального рельефа с мишени ЗЭЛТ не начинается до тех пор пока счетчик координаты не просчитает необходимое количество импуль-, сов,. соответствующее координате нижнего предела интегрирования, и прекращается, как только счетчик интервала просчитает количество импульсов, соответствующее координате верхнего предела интегрирования. Таким образом.определяется интеграл s заданных пределах (2 3.

Однако площадь под линией интег- З5 рируемой функции зависит от конфигурации мишени ЗЭЛТ, так как считывающий луч прочерчивает мишень- в вертикальном направлении, начиная от края мишени до линии записанной 4р функции. При этом возникает методическая погрешность при определении интеграла функции, обусловленная "эачерчиванием" лишней площади при различных геометрических Формах и 4 размерах мишеней.

Целью изобретения является повышение точности интегрирования.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее бистабильную запоминающую электрон". нолучевую трубку, к модулирующему электроду записывающего электронного прожектора которой подключен восход триггера)широтно-имйульсной 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 уси- 60 лителя считанного сигнала, выход которого соединен с первым входом триггера широтно-импульсной модуляции, а коллектор через второй токоограничивающий резистор соединен с 65 входом питания устройства и подклю= чен 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 входами — с выходом 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 вывод подключен к первому входу компаратора и через первый разделительный диодк вертикально отклоняющим пластинам, бистабильной запоминающей 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 триггера широтно-импульсной модулянии.

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 модулируИщему электроду записывающего электронного прожектора которой. подключен триггер

2 широтно-импульсной модуляции, к горизонтально отклоняющим .пластинам подключен выход блока 3 кадровой развертки, к мишени подключен токоограничивающий резистор 4 и вход усилителя 5 считанного сигнала, к выходу которого подключен первый. вход триггера 2 широтно-импульсной модуляции, к коллектору через токоограничивающий резистор. б подключен вход питания, а непосредственно подключены входы усилителя 7.постоянного тока, выход которого является информацион" ным 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, Кроме того, устройство содержит формирователь 9 импульсов, счетчик 10 координаты, счетчик 11 ин5 .983718 6 тервала, 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 йоторого сведен с входом счетчика 10 координаты и выходом формирователя 9 импульсов, цричем вход последнего соединен с первым выходом блока 14 строчной 10, 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 15

;входу питания, второй соединен с ши-. ной нулевога.потенциала, а средний вывод подключен одновременно к первому входу компаратора 16 и через первый диод 17 — к вертикально отклоняющим пластинам бистабильной

ЗЭЛТ 1. Кроме того,. второй вход компаратора 16 непосредственно соединен с вторым выходом блока 14 строчной развертки и через второй диод 18 со- 25 единен с вертикально отклоняющими пластинами бистабильной ЗЭЛТ 1, а выход через элемент И 12 соединен с вторим входом триггера 2 широтноимпульсной модуляции. 30

Устройство работает следующим об= разом.

В режиме записи происходит запись исследуемой Функции .на мишени

ЗЭЛТ 1, в результате образуется потенциальный рельеф подинтегральной. функции.

В режиме воспроизведения перед началом считывания упомянутого потенциального рельефа производится запись в цифровой форме координаты ниж- 4О него предела интегрирования в счетчик 10 координаты и координаты-верхнего предела интегрирования — в счетчик 11 интервала. Затем оператор устанавливает необходимую величину сме- 45 щения по оси У (начальный горизонтальный уровень 22 отсчета, фиг. 3) с помощью резистора 15 переменного со- противления. Положение начального горизонтального уровня отсчета опреде- р ляется визуально путем установки луча в нужной точке отсчета по шкале на экране ЗЭЛТ 1. При этом постоянное напряжение смещения через диод

17 подается на вертикально. отклоняю- у щие пластины ЗЭЛТ 1, фиксируя начальное положение считывающего луча в нужиой точке, и на.первый вход компаратора 16.

Процесс интегрирования начинается с момента запуска блока 14 строчной развертки и блока 3 кадровой развертки. Импульсы, соответсвующне началу строк блока 14 строчной развертки через формирователь 9 поступает на вход счетчиков 10 и .11, а пилообраз- и 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 им пульса, временное положение которого соответствует моменту равенства пи" лообразного 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 схеьы И 12,. но на второй вход триггера 2 широтно импульсной 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 pasрешения в единичное состояние в момент времени, соответствующий поло- жению считывающего луча в координате нижнего предела интегрирования.

При этом схема И 12 открывается по первому входу, разрешая прохождение импульса, соответствующего уровню компарации с выхода компаратора 16.

Триггер 2 широтно-импульсной модуляции устанавливается в единичное сос тояние и высоким уровнем с выхода отпирает записывающий прожектор, иа ми-. шени ЗЭЛТ 1 начинается запись строки

:считывания. Запись строки .считывания прекращается в момент считывающего луча линии потенциального рельефа подинтегральной функции, так как при этом на резисторе 4 образуется сиг-. нал, 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 точ- ках дорожки, что влечет за собой изменение тока и потенциала коллектора

ЗЭЛТ 1, в цепь которого включен ре" зистор б, при этом ток коллектора уменьшается, а потенциал коллектора возрастает пропорционально длине записанной дорожки 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 ин983718

10

Формула изобретения

40 тегрирования количество импульсов, переводит в нулевое состояние триггер 13 разрешения, последний запирает схему И 12 для прохождения импульсов с выхода компаратора на установку в единичное состояние триггера 2 широтно-импульсной модуляции, тот, в свою очередь, не отпирает записывающий прожектор, и процесс записи строк прекращается.

Линеаризация результирующего изменения тока коллектора осуществляется путем подачи напряж ния коллектора через усилитель 8 обратной связи на . катод воспроизводящего,прожектора и мишень ЗЭЛТ 1.

Результирующее изменение тока кол.лектора по окончании режима воапроизведения пропорцианально плащади фигурыю (фиг. 3 ) ограниченной линией 19 потенциального рельефа исследуемой функции, потенциальными дорож- ками, соответсвующими строкам в координатах нижнего и верхнего пределов интегрирования 20 и 21, уровнем 22 компарации и представляет собой интеграл исследуемой функции.

Преимуществом данного устройства является высокая точность определе ния интеграла функции, так как введение в устройство резистора 15 переменного сопротивления, компаратора 16 и двух диодов 17 и 18 позволяет исключить влияние на точность ин1 тегрирования конфигурации мишени

ЗЭЛТ 1, а также позволяет широко использовать устройство в различных измерительных системах.

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 „ с

ЗО

35 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 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 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 диодк вертикально отклоняющим пластинам бистабильной запоминающей электроннолучевой трубки, второй вход компа.ратора соединен с вторым выходом блока строчной развертки и через раэделительный диод подключен к вертикально отклоняющим пластинам бистабильной запоминающей электроннолучевой трубки, а выход — через элемент И соединен с вторым входом триггера ши ротно-импульсной модуляции.

Источники информации,, прнятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ф 219910, кл.G 06 G 7/18, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2987241/18-24, кл. G G 1980.

983718

Составитель С. Белан

Редактор A. Шишкина Техред Ж.Кастелевич КорректорЛ. Бокшан

Заказ 9927/59 Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, У(-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4