В П ТБ ^лщ шп^?т Советский патент 1973 года по МПК G06G7/16 G06G9/00 

1

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и автоматике и может быть использовано при построении управляющих устройств систем автоматического управления непрерывными технологическими процессами, а также в электронных аналоговых вычислительных устройствах. Широкое распространение в аналоговой вычислительной технике получили функциональные множительные устройства на квадраторах для осуществления операции квадрирования, в которых используются либо нелинейные элементы (тириты и др), либо диодные функциональные преобразователи, а также время-импульсные множительные устройства.

Однако сложность, невысокая надежность, ограниченный срок службы и сравнительно высокая стоимость делают их практически непригодными для устройств управления непрерывными технологическими процессами. Для этой цели могут быть использованы известные множительные устройства на термочувствительных или оптронных элементах, построенные по принципу управления коэффициентом передачи с помощью обратной связи.

Множительное устройство на оптронных элементах, обладая рядом преимуществ по сравнению с множительным устройством на термочувствительных элементах (отсутствие

2

влияния второго сомножителя на схему отработки первого сомножителя, улучщение частотной характеристики), также как и последнее в условиях длительной непрерывной

работы имеет невысокую точность из-за дрейфа «нуля по входу отработки сомножителя с помощью отрицательной обратной связи.

Для повыщения точности работы при длительной непрерывной работе предлагаемое

множительное устройство на оптронных элементах содержит подстроечный элемент и коммутирующие элементы, включенные на входах усилителей первого и второго сомножителей и на выходе усилителя считывания

произведения, причем выход подстроечного элемента соединен со входом усилителя первого сомножителя, а его вход - с коммутирующим элементом на выходе усилителя считывания произведения. В качестве подстроечного элемента может быть использован электрохимический модулятор света (ЭХМС) в режиме управляемого элемента аналоговой памяти. Для компенсации температурной нестабильности фотоприемника ЭХМС (например, фоторезистора) и расщирения рабочего диапазона электрохимической ячейки ЭХМС на входе усилителя первого сомножителя может быть включен компенсирующий фотоприемпик. Для улучшения режима работы ЭХМС за счет снижения частоты автоколебаний при автоподстройке в цепи обратной связн усилителя считывания произведения в режиме автонодстройки может быть включен конденсатор. На чертеже изображена принципиальная схема множительного устройства. Множительное устройство состоит из множительного каскада 1, содержащего оптронные элементы 2-5, включающие светоизлучатели 6-7 и фотоприемники 8-11, усилителей постоянного тока 12-14, подстроечного элемента 15, содержащего электрохимическую ячейку 16, светоизлучатель 17, фотоприемник 18, являющиеся составными частями ЭХМС, и компенсирующий фотоприемпик 19, коммутирующих элементов 20-22 и копденсатора 23. В множительном каскаде 1 оптронные элементы 2, 3 соединены по дифференциальной схеме, т. е. их светоизлучатели 6, 7 и фотоприемники 8, 9 имеют общие точки, являющиеся соответственно входом и выходом дифференциальной схемы. Аналогично включены оптронные элементы 4, 5, причем их светоизлучатели 6, 7 являются общими с оптронными элементами 2 и 3 соответственно. Таким образом, обе дифференциальные схемы имеют общий управляющий вход, соединенный с выходол усилителя 12. К суммирующей точке этого усилителя подсоединен выход дифференциальной схемы оптронных элементов 2, 3, светоизлучатели 6, 7, фотоприемники 8, 9 которых подключены к шинам питания противоположной полярности, и выход подстроечного элемента 15, являющийся общей точкой рабочего 18 и компенсирующего 19 фотоприемников. Фотоприемники 10, 1 дифференциальной схемы оптронных элементов 4, 5 подключепы к входу и выходу усилителя 13, а выход этой схемы, являющийся выходом множительного каскада 1, соединен с суммирующей точкой усилителя 14. На входе усилителей 12 и 13 и на выходе усилителя 14 устаповлепы, соответственно, коммутирующие элементы 20, 21 и 22. Замкнутая клемма коммутирующего элемента 20 соединена с датчиком первого сомножителя X, элемента 21-с датчиком второго сомножителя У, а элемента 22 - с сопротивлением обратной связи усилителя 14. К разомкнутым клеммам коммутирующих элементов 20-22 подключены соответственно щина операционной земли, шина питания и управляющий электрод ячейки 16 вместе с пластиной конденсатора 23. Вторая пластина конденсатора 23 подсоединена к суммирующей точке усилителя 14, а управляемый электрод ячейки 16 соединен с щиной операционной земли. Входы рабочего и компенсирующего фотоприемников подключены к шинам питания противоположной полярности, а светоизлучатель 17 включен между щиной питания и щиной земли. Предлагаемое множительное устройство работает следующим образом. В исходном положении коммутирующих элементов 20-22 выполняется операция умножения напряжений сомножителей X и Y. При подаче на вход усилителя 12 напряжения первого сомпожителя (например ) па выходе усилителя 12 появляется напряжение противоположной полярности, которое увеличивает напряжение на одном светоизлучателе, например 6, и настолько же уменьшает напряжение на втором 7. В соответствии с этим световой поток первого светоизлучателя 6 и проводимости фоторезисторов 8 и 10 увеличивается, а световой поток второго светоизлучателя 7 и проводимости фоторезисторов 9 и И уменьшается, При обеспечении отрицательной обратной связи в контуре отработки первого сомножителя схема придет в равновесие, когда приращение тока с выхода дифференциальной схемы оптронов 2, 3 будет равно входному току от первого сомножителя X. Таким образом, изменение проводимостей фоторезисторов 8, 9 и имеющих одинаковые с ними люкс-амперные характеристики фоторезисторов 10, 11 оказывается пропорциопальны.м первому сомножителю X, а ток на входе усилителя 14 будет пропорционален произведению сомножителей X н Y. Масштаб произведения Z устанавливается выбором сопротивлений на входе усилителя 12 и в обратной связи усилителя 14. Для переключения множительного устройства в режим автоподстройки «нуля коммутирующие элементы 20-22 переводятся из исходного положения в другое крайнее положение (но командам коммутатора или другого программного устройства). При этом вход усилителя 12 отключается от сомножителя X и подключается к земле, вход усилителя 13 подключается к шипе питапия, а выход усилителя 14 подключается к управляющему электроду ячейки 16 и при этом в обратную связь усилителя 14 включается конденсатор 23. Если проводимости фоторезисторов 10 и И не равны, что при равных напряжениях их питапия свидетельствует о смещении «нуля множительного устройства, то па выходе усилителя 14 появится усиленное нанряжение разбаланса и через коммутирующий элемент 22 будет приложено к управляющему электроду электрохимической ячейки 16 ЭХМС. Под действием этого папряжения на управляемом электроде будет осаждаться или растворяться (в зависимости от полярности приложенного напряжения) слой металла, изменяя прозрачпость этого электрода и управляя, таким образом, величиной светового потока, проходящего через ячейку, и проводимостью фотоприемника 18. Выходной ток подстроечпого элемента 15 изменяет нанряжение на выходе усилителя 12 в сторону устранения разбаланса проводимостей фоторезисторов 10 и 11. Конденсатор 23 служит для снижения частоты автоколебаний в контуре автоподстройки, что необходимо для улучшения ре