SU1040490A1 - Частотно-импульсное вычислительное устройство - Google Patents

Description

вым входом второго счетчика, выход которого подключ-Л к входу второго формировател  импульсов, выход которого соединен с вторым входом третьего триггера, второй вход третьего элемента ИЛИ и установочные входы инверсных счетчиков объединены с установочными входами счетчиков, а управл ющие входы элементов И третей -и четвертой групп объединены с управл кнцими входами элементов И первой и второй групп, третий вход п того элемента И  вл етс  вторым

частотным входом устройства,, третий вход шестого элемента И объединен с третьим входом первого элемента И, выход п того элемента И соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, выходы элементов И третьей и четвертой групп подключены ко входам соответственно перв9го и второго инверс ,ных счетчиков, ,а входы элементов И третьей и четвертой групп  вл ютс  соответственно третьими и четвертыми входами эадани  коэффициентов устройства .

Изобретение относитс  к вычислительным устройствам дл  обработки информации, а именно к устройствам дл  решени  уравнений и может быть использовано, например в устройствах Обработки информации измерительных приборов, в частности в двухканальных нейтронных влагомерах, имеющих весовую влажность сыпучих материалов с переменной плотностью.

Известно частотно-импульсное вычислительное устройство, содержгицее три счетчика, три триггера, два элемента И, элемент ИЛИ, две группы элементов И. Первые входы первого и второго триггеров соединены с первым входом элемента ИЛИ, с входами

всех счетчиков и подустановки

ключены к первому входу устройства; второй вход первого триггера соединен со входами первой и второй группы элементов И и подключен к второму входу устройства.

Один выход первого триггера подключен к первому, а вход первого . элемента И и один выход второго триггера подключен к второму входу первого элемента И, на третий вход которого ,  вл гющийс  третьим входом устройства, подаетс  сигнал контролируемой частоты f. ,ВЬход первого элемента И подключен к счетным входам первого и второго счетчиков.

Выходы первой группы элементов И. подключены к группе входов первого счетчика, а выходы второй группы элементов И подключены к группе второго счетчика, группы входов первой и второй группы элеме1нтов И  вл ютс  группами входов устройства. Выход второго счетчика подключен к второму входу второго триггера и к второму входу элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу третьего триггера. Выход первого счетчика подключен к второму входу третьего

триггера, выход которого подключен к первому входу второго элемента И. На второй вход второго элемента И,  вл ющийс  четвертым входом устройств .а, подаетс  сигнал эталонной частоты f . Выход второго элемента И подключен к счетному входу третьего счетчика Cl J.

Недостатком этого устройства  вл етс  то, что при его использовании в приборах дл  исследовани  физических свойств веществ дл  решени  более сложной математической зависимости обща  функционёшьна  схема

устройства значительно усложн етс  из-за многоступенчатой обработки информации , кажда  ступень которой реализуетс  известным устройством в комплексе с другими устройствами, например сумматорами, регистрами пам ти , что значительно усложн ет общую схему.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс 

частотно-импульсное вычислительное устройство, содержеицее два счетчика, два элемента И, две группы элементов И, два триггера, формирователь импульсов, 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 элемента И подключен к второму входу второго счетчика, выход второго счетчика через формирователь подключен i второму входу второго триггера, третьи; входы первого и второго эле (иентов И  вл ютс  соответственно вторым и третьим выходгши устройства , входы первой и второй группы

элементов И и второй вход первого триггера подключены к четвертому входу устройс- ва, выходы первойгруппы элементов И подключены к группе входов первого счетчика, выходы второй группы элементов И подключены к группе входов второго счетчика , группы входов первой и второй групп элементов И  вл ютс  группами входо устройства. Группа выхрдов первого счетчика  вл етс  группой выходов устройства С2 ,

Использование такого устройства возможно в тех приборах дл  определени  физических свойств веществ, где производитс  определение лишь .одной физической величины, например , в радиоизотопных приборах одноканального типа, определ кнцих вланость вещества (влагомер типе Нейтрон-3 ). В тех приборах, где опре деление одной физической величины производитс  с коррекцией по другой физической величине, .т.е. приборах двухканального типа, например, в радиоизотопных влагомерах с определением весовой влажности с коррекцией по плотности, решаема  задача усложн етс  и сводитс  к решению системы уравнений с двум  неизвестными и посто нными коэффициентами.

Например, в радиоизотопных измерительных приборах, определ ющих весовую влажность сыпучих материало с переменной плотностью (кокс, аглЬшихта , руда и проч.) дл  повышени  точности измерени  необходимо изм р ть объемную влажность и насыпную плотность материала, затем по этим данным определить весовую влажность В соответствии с алгоритмом

2(У%) и)w -q,(3p-bo)-t,{3w-«o)

где а, ti, в..,. - посто нные коэффиЬй 2 циенты

- информаци  объемiw ной влажности-; IP - информаци  о на сыпной плотности;

W - весова  влажность

материала.

Дл  реализации данного алгоритма используют двухканальный измерительный преобразователь (датчик) и вычислительное устройство обработки информации. Датчиком измер ют объемную влажность (тда) и насыпную плотность Iр . Причем информаци  1..и IP зависит от изменени  влгасности и плотности материала и может быть выражена зависимостью (2) по типу уравнений у ах 4- ь

D c.W.(b,e.u3.y

D -o,,w.(b2-e.3pj,

где 1 IP - последовательности им - пульсов соответствующих информации об объемной влажности и насыпной плотности/

9, , «2 посто нные коэффициенЬ ,,ъ ты; ,

41 - приращение последовательности импульсов 1

0 при изменении плотности и влажности материалов вовсем диапазоне измерений и 1.., равном

/ -г и т / л

5

Jilp - приращение последова« тельности импульсов

при изменении п.потности и влажности материалов во всем диапазоне изменени  /11„, равном fi тП Р Я . .

Таким образом, в данном случае дл  определени  весовой влажности с «атериала необходимо решить систему уравнений (2) относительно W

(3)

30

Причем действительное значение ,с весовой влажности сыпучих материалов будет найдено в момент, когда про- изойдет равенство

iiit-i

W «V .Л 2 «i

а

(4)

Таким образом, определение влажности сводитс  к решению обеих часТ®й уравнени  (4) и поиску момента совпадени  значени  функции W.

Дл  решени  системы уравнений (3) может Ьыть использовано несколько устройств только в комплексе с системами поиска: например, с системой автоматического управлени , осуществл ющей отыскание таких значений измер емой величины, чтобы значени  функции не выходило за границы определенной области что значительно усложн ет общую схему решгиощего устройства .

Цель изобретени  - расширение класса решаемых задач.

Поставленна  цель достигаетс 

тем, что в частотно-импульсное вычислителБное устройство, содержащее три элемента И, элемент ИЛИ, два счетчика, две группы элементов И, два триггера, причем пр мой выход

.первого Триггера соединен с первыми

входами первого и второго элементов И, инверсный выход второго триггера подключен к вторым входам первого и второго элементов И, а пр мой выход второго Триггера соединен с перВЕ гм входом третьего элемента И, выходы второго и третьего элементов И соеднены соответственно с первым и вторым входами первого элемента ИЛИ, третий вход первого эдеиента И  вл етс  тактовым входом устройства, третий вход второго элемента И  вл етс  первым частотным входом устройства , первый вход первого триггера объединен с управл ющими входами элементов И первой и второй групп и  вл етс  входом Пуск устройства, первый вход второго триггера объединен с установочными входами счетчиков и  вл етс  установочным входом Устройства, выход первого элемента И соединен с тактовым входом первог счетчика, выход которого подключен к входу первого формировател  импулсов , выход которого соединен с вторым входом второго триггера, выходы элементов И первой и второй групп соединены с входами соответственно первого и второго счетчика, а входы элементов И первой и второй групп  вл ютс  соответственно первыми и вторыми входами задани  коэффициентов устройства, введены две группы элементов и, два реверсивных счетчика , второй формирователь импульсов , блок сравнени , три элемента И два элемента ИЛИ, третий триггер, генератор импульсов, первый выход которого соединен с вторым входом третьего .элемента И, второй выход генератора соединен с первым входом четверто1о элемента И, выход которого подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом .первого реверсивного счетчика, выходы которого соответственно соединены с первыми входами блока сравнени , выход которого подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ, йыход которого подключен к второму входу первого триггера и первому входу третьего триггера, инверсный выход которого соединен с первыми входами п того и шестого элементов И, пр мой выход третьего триггера соединен с вторым входом первого инверсного счетчика, третьим входом третьего элемента И и вторым входом, четвертого элемента И, третий вход которого соединен с пр мьт выходом второго триггера, выход первого элемента ИЛИ соединен с первым входом второго инверсного счетчика, выходы которого соответственно подключены к вторш4 входам блока сравнени , пр мой выход первого триггера соединен с вторыми входами п того и шестого элементов И, выход которого соединен с .тактовым входом второго счетчика, выход которого подключен к входу второго формировател  импульсов, выход которого соединен с вторым входом третьего триггера, второй вход третьего элемента ИЛИ и установочные входы инверсных счетчиков объединены с уотаЙ1ОВОЧНЫМИ входами счетчиков, а управл ющие входы элементов И третьей и четвертой групп объединены с управл ющими входами элементов И первой и второй групп, третий вход п того элемента И  вл етс  вторым частотным входом устройства, третий вход шестого элемента И объединен с третьим входом первого элемента И, выход п того элемента И соединен со вторым входом второго элемента ИЛИ, выходы элементов И третьей и четвертой груп подключены к входам соответственно первого и второго инверсных счетчиков , а входы элементов И третьей и четвертой групп .- вл ютс  соответственно третьими и четвертыми входами задани  коэффициентов устройства.

На чертеже показана схема устройства . .

Устройство содержит генератор 1 импульсов, предназначенный дл  генерации частотных сигналов, соответствующих максимальному диапазону

изменени  входных сигналов I

«/.

J -т

т

р р W W

тригравных

Of,

«о

геры 2-4, элемент ИЛИ 5 элементы И 6-10, элемент.ИЛИ 11, элемент И 12 элемент ИЛИ 13, группу элементов И 14, счетчик 15, группу элементов И 16, реверсивный счетчик 17, группу элементов И 18, счетчик 19 группу элементов и 20, реверсивный счетчик 21, формирователи 22 и 23 импульсов , блок 24 сравнени  кодой, представл ющий собой сумматор.

На первые входы элементов И 10 , и 12 подаетс  тактовый частотный синал ff , на первый вход элемента И 6 подаетс  частотный сигнал 1, соответствующий измер емой физической величине, например, объемной влажности сьтучих материалов, на первый вх.од элемента И 8 подаетс  частотный сигнсш 1р, соответствующий другой измер емой величине, корректирующей первую , например, насыпна  плотность материала, на первый вход элемента И 7 подаетс  базовый частотный сигнал f

соответствующий

i

максимальному диапазону изменени 

Il 1

входной величины 1, равный. на первый вход элемента И 9 nonaetca базовый частотный сигнал f, соответствующий максимальному диапазону изменени  входной величины 1в и равный Т - т Р Р Устройство, работает следующим образом . Сигналом Установка О все элемен ты схемы ус анавливгиотс  в исходное состо ние, при этом триггеры 2-4 устанавливаютс  в нулевое состо ние и на вторых входах элементов 6-10 и 12 по вл етс  О, запрещающий про хождение входных частотных сигналов 4 W р f, f2 в счетчики импуль сов, в сетчиках 15, 17, 19 и 21 устанавливаетс  О. При поступлений сигнала Пуск в счетчики 15, 17, 19 и 21 через элементы И 14, 16, 18 и 20 записывгиотс  соответственно посто нные коэффициенты t; , 21 It кроме того, триггер 2 перебрасывает , разреша  прохождение часПОТНЫХ сигналов t-, 1„, 1о соответРМ . J-P 1-UUA. ственно через элементы И 10, 12, 6 и 8. Так как на входах этих элементов все -1, то последовательность импульсов с частотой fi пос.тупает на вход счётчиков 15 и 19, последовательность импульсов с частотой Гф поступает на вход счетчика, 17 последовательность импульсов Iр на вход счетчика 21. Необходимым условием работы Данного устройства  вл етс 

где Г

-т у 4 соответственно

врем  запрлнени  счетчиков 15,17,

19 и 21.

При этом счетчик 15 заполн етс 

:

I за врем  - - Г За это врем  в счетчике 17 запи сываетс  код )w )2 Счетчик 19 заполн етс  за врем з . . , За это же врем  в счетчике 21 запишетс  код ..h- После заполнени  счетчиков 15 и 19 на их выходах по вл ютс  ИМ пульсы, которые через формировате |ЛЙ 22 и 23 импульсов поступают ср

а в счетчике 21 непрес лвно образует40 или

с  код, равный

э - эА

П 3 -f. t

-t. Vfp

«/, ветствённо на вторые входы триггеров 3 и 4. Триггеры 3 и 4 перебрас ваютс  в 1, ,в результате чего на третьих входах элементов И 6, 8, 10 и 12 по вл ютс  сигналы запрета , запрещающие прохождение импульсов с частотами f , 1, In, а на вторых и третьих входах элементов И 7 и 9 устанавливаетс  1, что дает разрешение на прохождение сигнала с частотой f на вход счетчика 17, сигнала f на вход счетчика 21. Причем прохождение этих сигналов разрешаетс  одновременно только после заполнени  обоих счетчиков 15 и 19. Одновременно с вторых выходов триггеров 3 и 4 сигналы 1 поступают на реверсивные входы счетчиков 17 и 21. Таким образом, в счетчике 17 из кода Л-) вычитаютс  импульсы с частотой f, а в счетчике 21 из кода N2 - импульсы с частотой f. Причем частота f соответствует значению i(55L а частота fg JV «1 |ii) л 2 / значению В счетчике 17 непрерывно образуетс  код, равный ,t ( т п 1 . N. УЛ п . f ,. Выходы счетчиков 17 и 21 соединены с входами блока 24 сравнени  кодов где непрерывно происходит сравнение кодов. Вычитание импульсов с частотой f в счетчике 17 и с частотой f в счетчике 21 происходит до тех пор, пока-коды N, N2 не сравн ютс . В момент совпадени  кодов на выходе блока 24 сравнени  кодов по вл етс  иМпульс, поступающий через элемент ИЛИ 5 на первые входы триггеров .2 и 4, триггеры переход т в другое состо ние, в результате чего на вто .рых выходах триггеров 2 и 4 по вл ютс  сигналы запрета О, запрещак цие прохождение импульсов с частотами f, ,, 1р, f, f соответстг венно в счетчики 15, 17, 19 и 21.

Таким образом, в счетчиках 17 и 21 устанавли2 ;этс  равные коды

N,

N,

-rfe - )

ч. ч

т

o,,-.fe,,;o,2,

1..

f;

Предлагаемое устройство может быть использовано дл  обработки информации в системах и приборах дл  определени  физических свойств веществ при помощи радиоактивных излучений ..

Claims (1)

1. ЧАСТОТНО-ИМПУЛЬСНОЕ’ ВЫЧИС- . ЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее три элемента.И, элемент ИЛИ, два счетчика, две группы элементов И, два триггера, причем прямой выход первого‘триггера соединен с первыми входами первого и второго элементов И, инверсный выход второго триггера подключен к вторым входам первого и второго элементов И, а прямой выход второго триггера соединен^: с первым входом третьего элемента И, выходы второго и третьего элементов И соединены соответственно с> первым и вторым входами первого элемента ИЛИ, третий вход первого эле^ мента И является тактовым входом устройства, Третий вход второго элемента И является первым частотным входом устройства, первый вход первого триггера объединен с управляющими входами элементов и первой и второй групп и является входом TlyGK устройства, первый вход второго триггера объединен с установочными входами счетчиков и является установочным входом устройства^ выход первоI го элемента И соединен с тактовым входом первого счетчика, выход которого подключен ко входу первого формирователя импульсов, выход которого соединен с вторым входом второго триггера, выходы элементов И первой и второй групп соединены с. входами соответственно первого и второго счетчиков, а входы элементов И первой и второй групп являются соответственно первыми и вторыми входами задания коэффициентов устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, в него введены две группы элементов И, два реверсивных счетчика, второй формирователь импульсов, блок сравнения, три элемента И, два элемента ИЛИ, третий триггер, генератор импульсов, первый выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И, второй выход генератора сбединен с первым входом четвертого элемента И, выход которого подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом первого реверсивного счетчика, выходы которого соответственно соединены с первыми входами блока сравнения, выход которого подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу первого триггера и первому входу третьего триггера·, инверсный выход которого соединен с первыми входами пятого и шестого элементов И, прямой выход третьего триггера соединен с вторым входом первого инверсного счетчика, третьим входом третьего элемента И и вторым входом четвертого элемента И, третий вход которого соединен с прямым выходом второго триггера, выход первого элемента ИЛИ соединен с первым входом второго инверсного счетчика, выходы которого соответственно подключены к вторым входам блока сравнения, прямой выход первого триггера соединен с вторыми входами пятого и шестого элементов ,И, выход которого соединен с такто вым входом второго счетчика, выход которого подключ_п к входу второго формирователя импульсов, выход которого соединен с вторым входом третьего триггера, второй вход третьего элемента ИЛИ и установочные входы инверсных счетчиков объединены с установочными входами счетчиков, а управляющйе входы элементов И третьей -и четвертой групп объединены с управляющими входами элементов И первой и второй групп, третий вход пятого элемента И является вторым частотным входом устройства,, третий ' вход шестого элемента И объединен с третьим входом первого элемента И, выход пятого элемента И соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, выходы элементов И третьей и четвертой групп подключены ко входам соответственно πθρβφΓο и второго инверсных счетчиков, а входы элементов И третьей и четвертой групп являются соответственно третьими и четвертыми входами задания коэффициентов устройства.