Пристрій для відображення векторів на екрані електронно-променевої трубки

Винахід відноситься до галузі автоматики та обчислювальної техніки і може бути використаний для відображення векторів но даним, що надходять у машинному коді, па екрані електронно-променевої трубки (EПT), яки входить до складу пристроїв відтворення графічних інформаційних моделей корабельних і судових навігаційних систем. Відомо пристрій аналогічного призначення, що складається із першого і другого регістра і першого і другого перетворювача код-напруга (Ирине М.Д. Машинная графика и автоматизация проектирования. - Μ.: Советское радио, 1975, с. 35, рис.26). Основний недолік цього пристрою є в тому, що вектор l i відображається по його проекціях па осях прямокутної системи координат хі і yі, тобто він задається таким кодовим еквівалентом: {хі і yі}. Тут фігурні дужки означають, що хі і yі подані в цифровому машинному коді. У результаті модуль вектора є функцією його координат і, як наслідок, при невеликих кугах його орієнтації не може бути відображений необхідної протяжності. Це випливає з того, що мінімальна протяжність відображуваного вектора l min = D y 2 + D x 2 ( 2 n - 1) 2 = 1 + ( 2 n - 1) 2 де Dx = Dy = 1 - крок квантування проекцій вектора уздовж вертикальної і горизонтальної осей прямокутної системи координат, n - кількість розрядів числа в цифровому двійковому коді, яким представляється максимальне значення проекції вектора хі або yі. У системах кораблеводіння і судоводіння необхідно відображати вектори з кутовою похибкою не більш 0,5°. (Говоров B. C., Исмагилов Д. И. Преобразователи машинного кода в графические символы. Київ: Техніка, 1983. - 168 с.). При цьому їхній модуль повинний відповідати швидкості корабля або судна. Цим вимогам відзначений пристрій не задовольняє, у зв'язку з чим він не може бути використаний в подібних системах. Найбільш близьким по технічному рішенню є пристрій., що складається з першою і другого регістра, першого і другого перетворювача код-напруга і першого і другого інтегратора, виходи яких є першим і другим виходом пристрою, виходи першого і другого регістра підключені до входів відповідно першого і другого перетворювача код-напруга, інформаційні входи першого регістра є першою групою входів пристрою, інформаційні входи другого регістра є другою групою входів пристрою, керуючий вхід першого регістра підключений до керуючого входу другого регістра і є керуючим входом пристрою (Говоров B. C. Устройство для отображения графической информации. А. с. СССР № 1037328, Б. И, 1983, № 31,МКИ G 09 G 1/08). Основний його недолік той же, що і у пристрою, відзначеного вище. У основу винаходу поставлена задача - можливість відображення модуля вектора при будь-яких кутах його орієнтації, мінімальний розмір яких обмежений максимальною кількістю розрядів у цифровому двійковому коді. Зазначена задача реалізується шляхом доповнення пристрою-прототипу третім регістром, перетворювачем код-часовий інтервал, першим і другим елементами затримки, першим і другим аналоговими ключами, інвертором, тригером і елементом І з двома входами, вихід якого є третім виходом пристрою, його перший вхід через другий елемент затримки підключений до виходу першого елемента затримки і до першого входу першого і другого аналогового ключа, виходи яких підключені відповідно до входів першого і другого інтегратора, другий вхід елемента І з двома входами підключений до виходу тригера, перший вхід якого є інформаційним входом пристрою, що через інвертор підключений до другого входу тригера, другий вхід першого і другого аналогових ключів підключений відповідно до виходу першого і другого перетворювача код-напруга, вхід першого елемента затримки через перетворювач код-часовий інтервал підключений до виходів третього регістра, інформаційні входи якого є третьою групою входів пристрою, а його керуючий вхід підключений до керуючого входу пристрою, вихід другого елемента затримки с четвертим виходом пристрою. Технічний результат, одержуваний за рахунок уведення додаткових елементів і зв'язків полягає в можливості відображення модуля вектора при будь-яких кутах його орієнтації, мінімальний розмір яких обмежений максимальною кількістю розрядів у цифровому двійковому коді. Запропоноване технічне рішення цілком задовольняє вимогам до винаходів по його здійснюватимості і працездатності, сніговій новині, істотним відмітним ознакам, наявності позитивного ефекту. На фіг. 1 показана структурна схема пристрою, на фіг. 2 - графіки, що пояснюють його роботу. Пристрій містить перший 1, другий 2 і третій 3 регістри, тригер 4, інвертор 5, перший 6 і другий 7 перетворювачі код-напруга, перетворювач код-часовий інтервал 8, перший 9 елемент затримки, перший 10 і другий 11 аналогові ключі, другий 12 елемент затримки, перший 13 і другий 14 інтегратори, елемент І з двома входами 15, які мають зв'язку між собою згідно малюнка, приведеного на фіг. 1. Перший 1 регістр призначений для збереження кодового еквівалента {хі } на час відображення вектора. Другий 2 регістр призначений для збереження кодового еквівалента {yі} на час відображення вектора. Третій 3 регістр призначений для збереження кодового еквівалента {ℓi} на час відображення вектора. Тригер 4 призначений для збереження кодового еквівалента {zi} на час відображення вектора. Інвертор 5 призначений для інвертування сигналу {zi}, що управляє роботою тригера 4. Перший 6 перетворювач код-напруга призначений для перетворення кодового еквівалента {хі }, у напругу Ux. Другий 7 перетворювач код-напруга призначений для перетворення кодового еквівалента {yі}, у напругу Uу. Перетворювач код-часовий інтервал 8 призначений для перетворення кодового еквівалента {ℓi} в прямокутний імпульс постійної амплітуди, тривалість котрого tі пропорційна {ℓi}. Перший 9 елемент затримки призначений для затримки вхідного сигналу на час перехідних процесів у перетворювачах 6 і 7. Перший 10 аналоговий ключ призначений для комутації напруги Ux або, іншими словами, для формування прямокутного імпульсу тривалістю tі і з амплітудою Ux. Другий 11 аналоговий ключ призначений для формування напруги тривалістю tі і з амплітудою Uу. Другий 12 елемент затримки призначений для затримки вхідного сигналу на час перехідних процесів в аналогових ключах 10 і 11. Перший 13 інтегратор призначений для формування пилкоподібного імпульсу з амплітудою Ux і тривалістю tі. Другий 14 інтегратор призначений для формування пилкоподібного імпульсу з амплітудою Uy і тривалістю tі. Елемент І 15 з двома входами призначений для виконання логічної операції кон'юнкції щодо двох вхідних сигналів. У основі, як принципу побудови пристрою, так і його функціонування лежить кодовий еквівалент відображуваних векторів {ℓi, xi, yi, zi}. де ℓi - модуль вектора, яким представляється швидкість корабля або судна, xi - проекція ℓi на горизонтальну ось прямокутної системи координат, що у залежності від кута його орієнтації q приймається рівної або 1000, або 1000ctgq; yi - проекція ℓi на вертикальну ось прямокутної системи координат, що у залежності від q приймається рівної 1000tgq, або 1000; zi - ознака формування імпульсу підсвічування. Тут 1000 - кількість кроків квантування, якими представляються ℓi, xi, i yi. Крок квантування при цьому Dx = Dy = Dℓ = 1 стосовно до цифрового двійкового коду, і Dx = Dy = Dℓ = 0,1мм стосовно до їхніх лінійних розмірів. У результаті максимальні значення xmax = ymax = ℓmax = 10см. Пристрій працює таким чином. Під впливом синхроімпульсу Uc, що надходить від блока керування (на фіг. 1 не показаний) на вхід синхронізації з першого 1, другого 2 і третього 3 регістрів у них по інформаційним входам записуються відповідно {xi}, {yi} і {ℓi}. При цьому маються на увазі регістри типу 533RG27, у яких автономний вхід їхнього скидання в нуль відсутній (Бычков Л. А., Говоров B. C., Костюнин В. Ю. Интегральные микросхемы и их применение. Ч. 1: Цифровые интегральные схемы. Севастополь. Севастопольский военно-морской институт. 1994. - 216 с.). Одночасно в тригер 4 надсилається {zi}. Якщо {zi} = 1, то сигнал {zi} надходить на перший вхід тригера 4 і встановлює його в стан Лог. 1, а якщо {zi} = 0, то сигнал {zi} проходить через інвертор 5 на його другий вхід і встановлює в стан Лог. 0. Якщо наприклад, ℓi = 2,5см: = 11111010, a qi = 30', то в третій регістр надсилається число 50мм: = 250, де: = - знак присвоєння, у регістр 1 - 1000 і у регістр 2 - 1000 tg 30' = 9, тому що tg 30' = 0,009. Виходи регістрів 1 і 2 підключені до входів відповідно першого 6 і другого 7 перетворювачів код-напруга. У результаті з виходу перетворювача 6 знімається напруга Uxi (фіг. 2), пропорційне {xi}, а з виходу перетворювача 7 - Uyi, пропорційне {yi}. Виходи регістра 3 замикаються на входи перетворювача код-часовий інтервал 8, у результаті чого з його виходу знімається прямокутний імпульс Ut постійної амплітуди, тривалість якого ti пропорційна {ℓi}. Імпульс Ut, що надходить з виходу перетворювача 8 на вхід першого елемента затримки 9, затримується на час перехідних процесів у перетворювачах 6 і 7. Для прикладу відзначимо, що цей час у перетворювачі код-напруга 1118ПА1 складає 60нc (Говоров B. C. Интегральные микросхемы и их применение. ч. 2: Аналоговые, аналогово-цифровые и цифро-аналоговые интегральные схемы. Севастополь. Севастопольский военно-морской ипствпуг. 1994. - с. 177). Імпульс Ut із виходу перетворювача 8 через елемент затримки 9 надходить на перший (керуючий) вхід першого 10 і другого 11 аналогових ключів, на другі (інформаційні) входи яких надходять напруги Ux і Uy відповідно з виходу перетворювача 6 і 7. У результаті з виходу аналогового ключа 10 знімається прямокутний імпульс, тривалість якого дорівнює ti сигналу Ut, а амплітуда пропорційна {xi}, і з виходу аналогового ключа 11 - прямокутний імпульс тієї ж тривалості з амплітудою, пропорційної {yi}. Сигнал, що надходить з виходу елемента 9, затримується на час перехідних процесів в аналогових ключах 10 і 11 у другому елементі затримки 12. Для прикладу відзначимо, що цей час стосовно до аналогового ключа 590КН7 складає 300нс (Говоров B. C. Интегральные микросхемы и их применение, ч. 2: Аналоговые, аналогово-цифровые и цифро-аналоговые интегральные схемы. Севастополь. Севастопольский военно-морской институт. 1994. с. 146). Сигнал із виходу аналогового ключа 10 надходить на вхід першого інтегратора 13, із виходу якого знімається пилкоподібний імпульс Ux(t), амплітуда якого дорівнює Ux, a тривалість ti. З виходу аналогового ключа 11 сигнал надходить на вхід другого інтегратора 14, і з його виходу знімається пилкоподібний імпульс Uy(t), амплітуда якого дорівнює Uy, a тривалість ti. Через підсилювачі, що на фіг. 1 не показані, сигнали Ux(t) і Uy(t) підводяться до відхиляючих пластин ЕПТ, і її промінь переміщається уздовж вектора l i . По першому вході елемента І 15 з двома входами надходить прямокутний імпульс з виходу елемента 12, а по другому - з виходу тригера 4. Коли промінь ЕПТ виводиться за адресою вектора (у його вихідну точку), {zi} = 0, і з виходу елемента 15 сигнал не знімається. При відображенні вектора {zi} = 1,із виходу елемента 15 знімається імпульс підсвічування променя ЕПT, який через підсилювач, не показаний на фіг.1, підводиться до керуючого електрода трубки. Для відображення векторів на екрані ЕПТ із магнітною відхиляючою системою сигнали Ux(t) і Uy(t), що знімаються з виходів інтеграторів 14 і 15, підсилюються в підсилювачах струму, навантаженням яких є котушки індуктивності цієї системи. Зазначимо, що амплітуда імпульсів підсвічування Uz залишається постійної, незалежно від протяжності відображуваного вектора l i . Дійсно, швидкість переміщення променя ЕПT уздовж модуля вектора l i li , ti де ti - тривалість імпульсу підсвічування Uz. дорівнює: 1 V» a - постійна величина. Тому що ti = aℓi, де a - постійний коефіцієнт, те З виходу другого 12 елемента затримки знімається прямокутний імпульс, задній фронт котрого Uw, надходить до пристрою керування та інформує його про закінчення процесу відображення вектора l i (або процесу виводу променя ЕПТ за адресою). Техніко-економічна ефективність передбачуваного винаходу полягає в можливості побудови пристроїв відображення графічних інформаційних моделей, що входять до складу систем кораблеводіння і судоводіння, що відповідають своєму основному функціональному призначенню і що дозволяють запобігти катастрофи, подібно тієї, що відбулася з теплоходом «Адмирал Нахимов». V=