книги из ГПНТБ / Комаров А.И. Обработка графиков с помощью ЭЦВМ

тельную полрешность, которая может превзойти погреш­ ность фотоэлектрического блока;

устройства следящего преобразования являются ста­ тическими системами, т. е. имеют статическую погреш­ ность, зависящую от ординаты считываемой точки кривой; устройства следящего преобразования имеют дополни­ тельную погрешность, зависящую от темнового тока ФЭУ и его флюктуаций, дрейфа «нуля» усилителя, нестабильно­

сти яркости светящегося пятна; при больших углах отклонения луча возникает погреш­

ность из-за ухудшения его фокусировки и нелинейности отклоняющей системы;

при использовании светящегося пятна большой ярко­ сти возникает погрешность из-за образования ореола вок­ руг него и из-за послесвечения люминофора.

Все это сдерживает применение устройств следящего преобразования для ввода информации в ЭЦВМ. В на­ стоящее время такие устройства используются только в аналоговой вычислительной технике в качестве функци­ ональных преобразователей.

§ 2. УСТРОЙСТВА РАЗВЕРТЫВАЮЩЕГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

Устройства этого типа работают по принципу дина­ мической компенсации: ордината графически заданной функции Уг сопоставляется с вспомогательной развер­ тывающей (компенсационной) функцией Ур (t) и отмеча­ ется момент времени t = tK, когда Уг= УР(/К).

В качестве развертывающей функции обычно приме­ няют линейную функцию времени

Ур = Уро + A ( t - t 0).

Здесь Уро — значение, которое принимает разверты­ вающая функция в начальный момент t = t0 (точка начала отсчета).

11

Измерив отрезок времени т от момента tQдо момен­ та tK, когда Ур= Уг, вычисляем

Уг = Ур0[+ Ат.

Исходя из этого, можно легко построить функцио­ нальную схему устройства развертывающего преобразо­ вания (рис. 3).

Рис. 3. Устройство развертывающего преобразования:

а — функциональная схема; б — временная диаграмма.

выдачи синхронизирующего импульса специальным ге­

щее устройство РУ, например на пластины вертикально­ го отклонения луча электронно-лучевой трубки или на отклоняющую систему видикона. Одновременно с гене­ ратором развертки запускается формирователь выходно­ го импульса Ф. Координата Ур начинает изменяться по линейному закону. Когда Ур достигает величины Уг,

12

нуль-индикатор НИ выдает импульс, прекращающий ра­ боту выходного формирователя. Таким образом, на вы­ ходе системы формируется импульс длительностью

*~(Уг-Уро).

Вэлектронных устройствах развертывающего преоб­

разования используются, как правило, или так называв­

шие. 4. Устройство развертывающего преобразования с камерой, бегущего луча.

мые камеры бегущего луча, или передающие телевизи­ онные трубки типа видикон. Схема устройства с каме­ рой бегущего луча изображена на рис. 4.

В системах этого типа в качестве развертывающего устройства применена электронно-лучевая трубка ЭЛТ, перед экраном которой протягивается лента с графиком.. Развертывающая функция Ур (t) определяется коорди­ натой светящегося пятна на экране. Эта координата

13

линейно изменяется во времени при помощи пилообраз­ ного напряжения генератора вертикальной разверт­ ки ГР. Когда светящееся пятно пересечет линию графи­ ка, т. е. Ур — Уг, световой поток, поступающий через оптический элемент ОЭ на катод фотоумножителя ФЭУ, резко уменьшится, и на выходе последнего возникнет импульс. Таким образом, в данной схеме ФЭУ использу­ ется как нуль-индикатор.

В качестве формирователя выходного импульса в данной схеме удобно использовать триггер. При запуске схемы импульс синхрогенератора устанавливает триггер Т в состояние, условно обозначаемое «1», а импульс от фо­ тоумножителя — в состояние «О». При этом с выхода триггера снимается прямоугольный импульс длительно­ стью т.

Установку начального значения Уро можно произво­ дить, подавая на вертикально отклоняющие пластины ЭЛТ постоянное смещение от устройства вертикального центрирования УВЦ. Устройство горизонтального цент­ рирования УГЦ, как и в устройстве следящего преоб­ разования с движущейся ширмой-графиком, служит для вывода луча на линию вертикального диаметра.

К достоинствам описанной схемы, по сравнению С устройствами следящего преобразования, относится от­ сутствие погрешности от изменения яркости светового пятна, темпового тока ФЭУ и его флюктуаций, дрейфа «нуля» усилителя, так как вся фотоэлектрическая часть выполняет лишь функции нуль-индикатора.

Устройства с камерой бегущего луча имеют хорошие эксплуатационные показатели при обработке графиков на прозрачных носителях (кальке, кинопленке), когда считывание можно вести «на просвет». Обработка гра1

14

дит к усложнению оптической и электрической части си­ стемы и уменьшению ее надежности. В этом случае бо­ лее целесообразно использовать устройства второго ти­ па — с телевизионной передающей трубкой. Схема тако­ го устройства изображена на рис. 5.

Видикон В вместе с фокуссирующей и отклоняющей си­ стемой катушек ФОС помещается на некотором рассто-

Рис. 5. Устройство развертывающего преобразования с видикопом:

янии от графика, участок которого проектируется на ми­ шень видикона с помощью оптического элемента ОЭ. На мишени возникает потенциальный рельеф, соответству­ ющий распределению яркости проектируемых точек но­ сителя. Развертка производится движением электронно­ го луча видикона. Линейность развертки обеспечивается пилообразной формой тока в вертикально отклоняющих катушках. При развертке луча, в момент пересечения им точек мишени, соответствующих затемненным участ­ кам носителя (линиям графика), на сигнальной пла­ стине видикона возникает импульс отрицательной поляр­

15

Выходным блоком устройств развертывающего пре­ образования является цифровой хронометр. Принципы построения хронометров широко известны [7] и рассмат­ риваться не будут. Можно, однако, без существенных из­ менений в схеме построить -устройство с число-им­ пульсным выходом. Такие системы особенно удобны для использования их в комплексе с ЭЦВМ, имеющей дина­ мические триггеры, например М-20. Динамический триг­ гер представляет собой электронный ключ с двумя ус­ тойчивыми состояниями, обозначаемыми обычно «1» и «О»; в состоянии «1» он пропускает на выход импульсы, подаваемые на вход с некоторой частотой f (стробимпульсы), а в состоянии «О» — не пропускает. Для пере­ хода из состояния «О» в состояние «1» и обратно динами­ ческий триггер имеет входы У«1» и У«0». Если в качест­ ве формирователя выходного импульса в системе развер­ тывающего преобразователя использовать динамический триггер, то число N импульсов на его выходе, прошед­ ших за время т между синхроимпульсом, запустившим развертку (У«1»), и импульсом от нуль-индикатора (У«0»), пропорционально ординате графика

N = f.x = f • Л-1 ( Уг - Ур0) ~ Уг - Ур0.

Для преобразования выходного сигнала в параллель­ ный двоичный код, передаваемый в ЭЦВМ, теперь до­ статочно применить обычный двоичный счетчик. Можно также передавать в ЭЦВМ непосредственно число-им­ пульсный код.

Схема устройства с цифровым выходом (на примере устройства с видиконом) приведена на рис. 6.

Применение устройств развертывающего преобразо­ вания позволяет обрабатывать носители, на которых од­ новременно записано несколько непересекающихся гра­ фиков, представляющих разные функции одной и той же

♦^УЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ ЬиЬЛИОТЕКА СОСР

/ 5 *

Число

Дбоичный Выход

Рис. 6. Устройство развертывающего преобразования с цифровым выходом:

переменной. В этом случае после одного импульса за­ пуска развертки следует несколько импульсов от нульиндикатора, соответствующих разным графикам (рис. 7). В качестве выходного блока вместо формирователя вы­ ходного импульса и цифрового хронометра здесь приме­ няют более сложные схемы, позволяющие измерять ин­ тервалы времени ti, тг, ..., т„. Такое усложнение схемы оправдано, если устройство эксплуатируется в комплек­ се с быстродействующей ЭВМ, когда уменьшение време­ ни ввода за счет получения нескольких отсчетов в тече­ ние одного хода развертки дает значительный экономи­ ческий эффект.

Устройства развертывающего преобразования при­ годны для обработки графиков, нанесенных прерыви­ стыми линиями.

18

Основными источниками погрешности устройств яв­ ляются нелинейность генератора развертки и развертыва­ ющего устройства, а в устройствах с цифровым выхо­ дом, кроме того, нестабильность частоты генератора импульсов. К недостаткам систем развертывающего пре­ образования относит­ ся также то, что они являются разомкну­ тыми системами, т. е.

погрешность - от не­ стабильности харак­ теристик элементов не компенсируется

.отрицательной об­ ратной связью. С дру­ гой стороны, эти уст­ ройства не имеют статической погреш­ ности, присущей си­ стемам следящего преобразования.

Кроме того, в уст­ ройствах развертыва­ ющего преобразова­ ния не исключена опасность ложного срабатывания нуль-

индикатора от линий координатной сетки или из-за загрязнения и дефектов носителя. Уровень помех может быть значительно снижен применением светофильт­ ров [2]. Имеются схемы с селекцией импульсов от линии графика и от опорной (координатной) линии по ширине, при этом линия графика должна быть значительно тол­ ще опорной линии.

19

Устройства развертывающего преобразования широ­ ко применяются на практике. На Вильнюсском заводе счетных машин разработана специализированная ЭВМ ЭАСП-С [8] с устройством ввода графической информа­ ции на видиконе.

По типу этого устройства разработана автономная система «Силуэт» [9], считывающая графическую ин­ формацию и выдающая ее в телеграфном коде на пер­ фоленте. Устройство ввода ЭАСП-С позволяет обраба­ тывать графики с размахом до 200 мм, нанесенные на бумажную ленту шириной до 305 мм или на фотоплен­ ку шириной 35 мм. Устройство воспринимает линии графика черного, синего или зеленого цвета при белом или прозрачном носителе с крутизной линии до 84°. Тол­ щина линии — при ширине графика до 60 мм — 0,2 мм,

5ч-50 мм/сек. Система «Силуэт» имеет приблизительно такие же технические данные, но позволяет считывать по выбору один из трех графиков, вычерченных на одном носителе. Скорость вывода информации на пер­ фоленту — 4 ординаты в секунду, точность не менее 2%. Устройство «Силуэт» полностью заменяет труд 15-f-20 операторов, работающих вручную.

§ 3. КОМБИНИРОВАННЫЕ УСТРОЙСТВА (УСТРОЙСТВА ИМПУЛЬСНОГО СЛЕЖЕНИЯ)

Устройства этого типа являются электронными следя­ щими системами, в которых отслеживание кривой произ­ водится развертыванием луча в области, непосредствен­ но прилегающей к кривой. Как и устройства разверты­ вающего преобразования, системы импульсного слежения

20