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

могут быть выполнены в двух вариантах: а) с электрон­ но-лучевой трубкой и фотоумножителем, б) с видиконом. Схема устройства с электронно-лучевой трубкой и фотоумножителем приведена на рис. 8.

Рис. 8. Устройство импульсного слежения.

Генератор синхроимпульсов ГСИ запускает генератор развертки ГР к одновременно ставит в положение «1» триггер Т. В момент, когда светящееся пятно, созданное лучом трубки, пересекает линию графика, на выходе фо­ тоумножителя ФЭУ возникает импульс, опрокидывающий

триггер Т в состояние «О». При следующем пуске раз­ вертки триггер вновь ставится в состояние «1» и затем вновь сбрасывается в состояние «О» импульсом ФЭУ. Таким образом, на выходе триггера возникают колебания прямоугольной формы с периодом, равным периоду син­ хроимпульсов.

Предположим, что в состоянии «1» напряжение на выходе триггера равно С/т, , в состоянии «О» DTl= —Urt период развертки равен Т, а время от запуока развертки до импульса от ФЭУ равно т. Тогда среднее значение напряжения на выходе триггера составит

следующего. Пусть длина проекции развертки на носи­ теле равна I, а расстояние от точки начала развертки до линии графика— а. Тогда, при условии, что разверт­ ка строго линейна, получим

т_ а

~~Т ~ ~Т'

откуда

Теперь выражение для UTcp примет вид

1

^ср = ^ . ( 2 - г - 1) = 2 С /т -— Г " '

Отсюда видно, что среднее значение напряжения на выходе триггера пропорционально отклонению средней точки развертки от линии графика. Это напряжение рав­ но 0, если линия графика пересекает линию развертки

22

точно в середине. Последнее обстоятельство и использу­ ется для организации слежения. Следящая система ра­ ботает так, что средняя точка линии развертки все время оказывается на линии графика (с точностью до статиче­ ской погрешности системы).

сигналом ошибки следящей системы, а совокупность эле­ ментов ФЭУ, Т, ИФ образует детектор ошибки. Сигнал ошибки подается на суммирующий усилитель СУ, на ко­ торый поступает, кроме того, напряжение от генератора развертки ГР и от устройства вертикального центриро­ вания УВЦ. С выхода СУ напряжение поступает на вер­ тикально отклоняющие пластины ЭЛТ и через выходной фильтр ВФ на выход системы.

Одним из преимуществ комбинированных систем пе­ ред устройствами развертывающего преобразования яв­ ляется возможность считывания кривых с любой крутиз­ ной. Для этого строится система поворота развертки СИР, подающая на пластины горизонтального отклонения сим­ метричное пилообразное напряжение, амплитуда которо­ го пропорциональна производной от t/Eblx. Благодаря это­ му линия развертки всегда перпендикулярна линии графика.

Существенный недостаток комбинированных систем состоит в том, что они требуют наличия на выходе анало­ го-кодового преобразователя (цифрового вольтметра). Существуют системы с реверсивными счетчиками [2], выдающие на выходе непосредственно цифровой код, однако в составе этих систем имеются обратные, кодо­ аналоговые преобразователи. Это значительно усложняет систему и снижает ее точность.

3* 23

§ 4. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ

1. Устройства следящего преобразования и комбини­ рованные являются статическими следящими системами и, (Следовательно, имеют статическую погрешность. Устрой­ ства развертывающего преобразования являются разомк­ нутыми системами и статической ошибки не имеют, однако отсутствие главной обратной связи делает эти устройства менее стабильными при случайных изменени­ ях параметров, чем устройства двух других типов.

2.Устройства следящего преобразования и комбини­ рованные требуют на выходе наличия цифрового вольт­ метра, что значительно усложняет систему и снижает ее точность; устройства развертывающего преобразования работают в комплексе с цифровыми хронометрами, кото­ рые значительно проще и точнее цифровых вольтметров. Возможно построение устройства развертывающего пре­ образования с число-импульсным выходом.

3.Устройства следящего преобразователя имеют до­ полнительную погрешность, зависящую от флюктуаций

темнового тока ФЭУ и яркости светового пятна ЭЛТ. Этой погрешности не имеют устройства других типов.

4. Устройства развертывающего преобразования и комбинированные предъявляют весьма жесткие требова­ ния к линейности развертки. Первые имеют дополнитель­ ную погрешность от нестабильности скорости нарастания напряжения развертки, а устройства с цифровым выхо­ дом — от нестабильности частоты генератора импульсов. Комбинированные устройства имеют дополнительную по­ грешность от нестабильности частоты синхроимпульсов.

5. Устройства следящего преобразования и комбини­ рованные имеют дополнительную погрешность от дрейфа «нуля» усилителя в цепи обратной связи.

24

6.Только устройства развертывающего преобразова­ ния могут осуществить считывание графика с разрывами,

атакже одновременное считывание нескольких непересекающихся графиков, нанесенных на один носитель.

7.Устройства следящего и развертывающего преобра­ зования способны считывать графики с крутизной линии не более 80-1-84°. От этого недостатка свободны комбини­ рованные устройства.

8.Максимальным быстродействием обладают устрой­ ства следящего преобразования, минимальным — уст­ ройства развертывающего преобразования, комбиниро­ ванные устройства занимают промежуточное место.

9.Недостатком устройств развертывающего преобра­ зования является опасность ложного срабатывания от загрязнений и дефектов носителя; эта опасность может быть уменьшена применением светофильтров. Устройства других типов меньше подвержены этой опасности.

,10. Все системы с электронно-лучевыми трубками име­ ют погрешность от расфокусировки луча при больших углах отклонения, из-за нелинейности отклоняющей сис­ темы, из-за ореола, возникающего вокруг светящегося пятна. Системы с видиконами свободны от этих недостат­ ков, так как используют малый угол отклонения, однако они более инерционны, чем системы с электронно-лучевы­ ми трубками.

II. ВВОД и в ы в о д ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

ДЛЯ ЭЦВМ ТИПА М-20

В настоящем разделе описываются полуавтоматичег окое устройство обработки графической информаций . и двухкоординатный автоматический построитель графиков.

25

§ 1. ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ОБРАБОТКИ ГРАФИКОВ ДЛЯ ВВОДА В ЭЦВМ (ПУОГ)

Разработанные в вычислительных центрах устройства ввода с графиков обладают одним существенным недо­ статком — они не позволяют обрабатывать пересекаю­ щиеся графики. Кроме того, ряд устройств требует пред­ варительной обработки графиков, заключающейся в нанесении их на кальку, удалении различного вида пя­ тен и т. д.

Полуавтоматическое устройство обработки графиков, описываемое в данном разделе, свободно от этих недо­ статков, но требует активного участия оператора. Устрой­ ство работает в комплексе с перфоратором и обрабаты­ вает графики, записанные на бумажной ленте шириной до 120 мм. Протяжка бумаги осуществляется шагами величиной 0,5 мм, 1 мм, 2 мм, 4 мм, 5 мм с частотой, регулируемой в пределах от 1 до 0,2 гц.

Оператор с помощью визира следит за кривой и та­ ким образом определяет расстояние от базовой линии до соответствующей точки графика. Полученная величина в виде двоичного кода автоматически пробивается на перфокарте.

Принцип работы полуавтоматического устройства обработки графиков

Блок-схема ПУОГ приведена на рис. 9. Управляющий триггер (Гупр) находится в состоянии «0». Генератор импульсов отключен. Счетчик шага сброшен в «0». Вы­ ходные цепи блока задержки отключены тумблером авто­ матического режима (7авт ). Перекрестье визира устанав­ ливается на базовой линии, от которой отсчитываются ординаты графика. Реверсивный счетчик преобразователя

26

угол — код также сбрасывается в «О». Затем, поворачи­ вая ручку верньерного устройства, оператор устанавлива­ ет перекрестье визира на кривой. Угол поворота ручки, соответствующий перемещению визира от базовой линии

На перф орат ор

Рис. 9. Блок-схема полуавтоматического устройства обработки графиков (ПУОГ).

до точки на этой кривой, преобразуется в двоичный код с помощью преобразователя угол — код, состоящего из восьмиразрядного реверсивного счетчика и датчика им­ пульсов. Последний включает в себя диск со щелями, два фотодиода, находящиеся друг от друга «а расстоянии,

27

равном половине ширины щели, и схему анализа направ­ ления движения диска [11].

Устройство готово к работе. Оператор включает тум­ блер Гавт, после чего сигналами с блока задержки запус­ кается перфоратор и открываются вентили В. Через открытые вентили двоичный код ординаты первой точки кривой поступает на магниты перфоратора и пробивает­ ся на перфокарте.

Сигнал конца перфорации устанавливает триггер Тупр в состояние «1». Последний в свою очередь включает генератор. Импульсы с генератора поступают на меха­ низм движения ленты и одновременно на счетчик шага. При перемещении ленты на заданный шаг, определяемый положением переключателя П, со счетчика шага подает­ ся импульс для установки триггера Тупр в состояние «О». Одновременно с опрокидыванием управляющего триггера выключается генератор, движение ленты останавливает­ ся и запускается схема задержки. Максимальное время задержки — 5 сек. За это время оператор, поворачивая ручку верньерного устройства, вновь устанавливает пере­ крестье визира на кривой. На реверсивном счетчике за­ фиксируется двоичный код ординаты следующей точки кривой, отсчитанный от базовой линии.

Через промежуток времени t —тзад (тзад — время,

§ 2. ДВУХКООРДИНАТНЫЙ АВТОМАТИЧЕСКИЙ ПОСТРОИТЕЛЬ ГРАФИКОВ (АПГ)

Существующие устройства вывода графической инфор­ мации из ЭЦВМ в основном можно разделить на два класса:

28

1)однокоординатные (вторая координата из маши­ ны не выводится, а определяется шагом протяжки бума­ ги или ее скоростью);

2)двухкоординатные.

Устройства второго типа более универсальные и, при достаточной их сложности или сложности подготовки ин­ формации к выводу в самой ЭЦВМ, практически поз­

для установки бумаги, записывающую головку и кинема­

др п .

Вкачестве привода в устройствах аналогового типа применяются следящие системы с исполнительными дви­ гателями постоянного или переменного тока. В цифро­

вых системах привод обычно выполнен на шаговых элек­ тродвигателях. Основными преимуществами цифровых устройств по сравнению с аналоговыми следует считать их лучшие динамические характеристики, более простые связи с ЦВМ и более простое обслчживание.

29

Различные технические реализации этих устройств определяются в основном той границей, до которой пере­ работка графической информации, необходимая для уп-

Рис. 10. Упрощенная кинематическая схема ДРП:

9 — перо.

равления приводами при записи графика, производится в самой ЭЦВМ.

Выбор этой границы определяет, с одной стороны, сложность программы переработки информации в ЭЦВМ, а с другой — сложности самого устройства АПГ.

30