Электрическое умножающее устройство Советский патент 1956 года по МПК G06G7/16 

Предметом изобретения является электрическое умножающее устройство, предназначенное для перемножения с высокой точностью двух входных величин, заданных в виде электрических напряжений. Выходной величиной умножающего устройства является также электрическое напряжение, пропорциональное произведению указанных входных величин.

Отличительной особенностью данного умножающего устройства является повышенная точность умножения, которая достигается нутем применения блоков «грубой и «точной систем, нервый из которых-релейно-потенциометрического типа-с рядом фиксированных значений одного из сомножителей осуществляет умножение одного из сомножителей на основную часть второго. При этом вычисляется «грубо величина произведения. Второй блок-безынерционный электронного типа-осуществляет умножение первого сомножителя на добавочную часть второго, вычисляя при этом добавок, «уточняющий произведение.

Данные умножающие устройства могут включать несколько видоизменений блока «грубой системы. Для того, чтобы получить произведение одной из входных величин на несколько вторых входных величин, блок «грубой системы выполняется в внде цепочки многоконтактных реле.

Для перемножения быстромеияю щихся величин для «грубого умножения применяется вместо релейнопотенциометрического электронное множительное устройство.

С целью компенсации пиков во входном напряжении, возникающих при переходе с одного диапазона входного нанрял ения на другой, для «грубого умножения нрименены реверсивные искатели или следящие системы вместо релейно-нотенциометрического блока.

На фиг. 1 дана принципиальная схема умножающего устройства; на фиг. 2-электрическая схема умножающего устройства, в котором «грубая система выполнена в виде цепочки многоконтактных реле, а «точная -в виде умножающего блока время-импульсного типа; па фиг. 3-схема электронного ключа компенсационного типа для переключения напряжений в блоке «грубой системы; на фиг. 4 приведена схема умножающего устройства, в котором в качестве блока «грубой системы используется реверсивный искатель.

Согласно схеме на фиг. 1, одна из входных величин Х представляется в виде двух слагаемых Х и ДХд. Первое основное из слагаемыхХ спомощыо релейного потенциометрического умножающего блока с высокой точностью умножается на вторую входную величину Xj. Полученное произведение подается на выходной суммирующий усилитель.

Второе слагаемое ДХ усиливается в с раз с помощью масштабного усилителя и умножается наХ с помощью электронного безынерционного умножающего блока. Выходное напряжение электронного умножающего блока делится на величину с, равную коэффициенту усиления масштабного усилителя, и подается па выходной суммирующий зсилитель. Благодаря гакому способу включения погрешность электронного умножающего блока уменьшается в с раз. Действительно, если обозначить погрешность электронного злмножающего блока через о, то напряжение на его выходе с учетом погрешности равно с- Х -Хз-рО. На делителе это папряжепие уменьшится в

с раз и будет равным . Таким образом, погрешность умножающего устройства будет в с раз меньше погрешности электронного Змножающего блока, если, конечно, не учитывать некоторую дополнительную малую но величипе погрешность, возникающую в релейно-потенциометрическом умножающем блоке.

Представление одной из входных величин Xj в виде двух слагаемых Xj и -VYj осуществляется с помощью электромеханического либо электронного переключателей, которые автоматическиотыскивают позицию, соответствующую напряжению Xj. Последнее соответствует одному из ряда фиксирова иых значений напряжения, заданных заранее и охватывающих весь диапазон изменения входной величины.

Второе слагаемое Х получают путем вычитания из истинного значения Х входного напряжения умпожающего устройства ближайшего к нему фиксированного значения напряжения Xi -..

Если несколько усложнить схему данного множительного устройства, то с его помощью можно получить произведение одного из сомножителей на ряд других.

Пример соответствующей принципиальной схемы умножающего устройства для одновременного умножения одной величины на две других показан на фиг. 2. Здесь одна общая для двух произведений входная величина обозначена через Xi, две другие величины-через Xg и Х.

Схема включает шесть усилителей УдЧ-Уд постоянного тока. На входы этих усилителей через входные суммирующие сопротивления , RQ, ,

13 23 S3 14 Л24 34 И 25 33

43 подаются напряжения, пропорциональные одному из сомножителей, и фиксированные напряжения

и,,.

В выходных цепях усилителей включены релеРц- Рд. При таком соединении положение контактов реле Р определяется полярностью одного из сомножителей Х. Реле Р срабатывают в том случае, когда Х 50 б. Реле РЗ срабатывают при Х 25 в, однако, в том случае, когда Х 50 в срабатывает реле Р-, которое по ключает ко входам усилителей У -.- У, напряжение U 50 в; в результате этого контакты реле Р размыкаются. При дальнейшем возрастании напряжения, когда разность Х,,-50 25 суммарное напряжение на усилителе УЗ снова достигает величины, при которой срабатывает реле Р.

Состояние реле в цепях усилителей УЗ, У4, Уд, так же как и в рассмотренном случае, зависит от значения входной величины Xj и от состояния реле, включенных на выходе входных суммирующих усилителей.

Контакты 4Р- --4Р. указанных реле подключают ко входной цепи усилителя УЗ (напряжение 100 в) через сопротивления R,2R...6R, причем каждое из последующих сопротивлений вдвое больше нредыдущего. На вход этого же усилителя через сопротивление подается сомножитель Xj. Усилитель Уд, генератор пилообразныхнапряжений ГПН, усилитель Т с выходным напряжением UT, электронные ключи /Ci, Xj, KS, Кц и относящиеся к ним сопротивления , R, R, R, Rr являются элементами известной схемы умножающего время-импульсного блока. Этот блок умножает разность напряжений U на второй сомножитель Х. Разность напряжений и образуется на выходе усилителя Уд путем вычитания из напряжения, пропорционального первому сомножителю Х, ближайшего к нему фиксированного значения напряжения. Последнее образуется путем подключения с помощью контактов 4 ; - -;-4Рд разных по величине входных сопротивлений ... 167 к постоянному напряжению, равному 100 в.

Для обеспечения нормальной работы время-импульсного умножающего блока на вход усилителя У также подается через сопротивление 1 напряжение в 100 б. Произведение образуется на выходе усилителя У. На вход этого усилителя через сопротивления R,2R ... 16 подается напряжение, пропорциональное сомножителю Xj. Напряжение на выходе У зависит от коэффициента усиления усилителя, а последний, в свою очередь, определяется сопротивлением R, величинами параллельно включенных с помощью контактов входных сопротивлений R,2R...R и отношением времени, при котором ключ К проводит ток, к периоду колебаний генератора пилообразного напряжения ГПН (подробно схема времяимпульсного умножающего блока рассмотрена в описании к авт. св. № 89499).

Как отмечалось выще, данный тип схем умножающих устройств позволяет сравнительно просто получать произведения одного из сомножителей на ряд других.

В схеме, представленной на фиг. 2, показано для примера получение произведения одной величины Х на две других Xg и Xj. Первое произведение У образуется на выходе усилителя Уб, второе УЗ cXj -Xj-на выходе усилителя У,.

С целью уменьшения скачков напряжения во время переключения контактов реле, в схему множительного устройства включены емкости С.

Знак выходного напряжения с усилителей Уц и У, зависит от положения контактов 2f д и ЗР,, реле Р, включенного на выходе усилителя Уд.

Вместо время-импульсного умножающего блока может быть включен

любой другой электронный умножающий блок, например диодный и др.

Для того чтобы избежать ошибок, возникающих вследствие запаздывания в срабатывании контактов потенциометрического умножающего блока при быстроизменяющемся напряжении Х, целесообразно заменить потенциометрический умножающий блок на безынерционный электронный, примерная схема которого приведена на фиг. 3. Эта схема может рассматриваться как безынерционный «контакт или ключ высокой точности, на выходном напряжении которого не сказывается дрейф диода Д. Этот ключ управляется напряжением 6. Последнее, в свою очередь, может подаваться от соответствующего усилителя УО Уб (фиг. 2).

Когда ty О (оно велико по модулю), то диод Д заперт и величина Х передается на усилитель изменения знака через сопротивления R(, R, R. Если же Uf, О, то диод открывается и цепь обратной связи усилителя У замыкается. Теперь напряжение U авто-, матически (при большом коэффициенте

усиления усилителя У) поддержиРвается равным Х

Это эквивалентно замыканию контакта реле в схеме умножающего устройства на фиг. 2. Два идентичных звена подобного вида, расположенные на входах усилителей Ув s (фиг. 2). заменят одно из реле .-Р и его два контакта.

Для того чтобы компенсировать пики в выходном напряжении, возникающие при замыкании контактов релейного потенциометрического умножающего блока, его можно заменять реверсивными искателями или следящими системами, соединенными с электронным умножающим блоком по схеме на фиг. 4.

На схеме обозначено: Д, Дз -точные и равные между собой делители напряжения, соединенные с ламелями искателя; + 11 - t/i - постоянные напряжения на входе одного из делителей напряжения;

У, УЗ, УЗ, У4 - операционные усилители,

- поляризованные реле; R(, 20, 30... 110) -сопротивления обратных связей усилителей;

У Б - умножающий блок (электронный);

ЭИ, ЭЙ.,,-электромагниты искателя.

На усилителе суммируются напряжения с делителя напряжения Д принадлежащего искателю, который в данном случае является «грубой частью системы, и с электронного умножающего блока УБ, который представляет собой «точную часть системы. На вход з силителя У подается напряжение, нропорниональное одному из сомножителей Х, и напряжение с делителя Д-.

Если усиленная усилителем У разность напряжений превысит значение напряжения срабатывания поляризованного реле Рц или то последние своими контактами IPji или подключают к обмотке электромагнита реверсивного искателя ЭИ или ЭИ напряжение 26 в. Щетки Щ и Щ в этом случае передвигаются по ламелям, соединенным с делителями Д и Дз- Направление вращения щеток искателя определяется полярностью выходного напряжения усилителя У,. Число отводов делителя Д и Д напряжения берется либо равным коэффициенту усиления усилителя У (а следовательно, и коэффициенту ослабления усилителя У.,, т. е.

Riia

, либо даже несколько ббльК,

шим ЭТИХ коэффициентов.

Благодаря такому соотношению числа секций искателя и коэффициентов усиления и ослабления в тракте «точной части системы, вследствие воздействия последней, пики напряжения на выходе зсилителя У в момент перехода щеток искателя с одной ламели на другую не возникают (щетки искателя в момент переключения должны перекрывать соседние ламели).

Предмет изобретения

1.Электрическое умножающее устройство, предназначенное для перемножения двух входных величин, заданных в виде электрических напряжений, отличающееся тем, что, с целью новыщения точности умножения, применены умножающие блоки «грзбой и «точной систем, первый из которых - релейно-потенциометрического тина-с рядом фиксированных значений одного из сомножителей- осуществляет множение одного сомножителя на основную часть второго, вычисляя при этом «грубо величину произведения, а второй-безынерционный электронного тина осуществляет умножение первого сомножителя на добавочную часть второго, вычисляя при этом добавок, «уточняющий произведение.

2.Умножающее устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности одновременного умножения одного из сомножителей на ряд других, указанное релейно-потенциометрическое устройство для «грубого умножения выполнено на многоконтактных реле.

3.Видоизменение умножающего устройства по п. 1,отличающеес я тем, что, с целью перемножения быстроизменяющихся величин, в нем для «грубого умножения применено электронное множительное устройство вместо релейно-потенциометрического.

4.Видоизменение умножающего устройства пон. 1,отличающеес я тем, что, с целью комненсации пиков в выходном напряжении, возникающих при переходе с одного диапазона входного напряжения на другой, для. «грубого умножения применены реверсивные искатели или следящие системы вместо релейно-потенциометрического блока.

Фиг. 1

И Суммирующий усилитепь

T.V(,JV / HTTI

t-,