Арифметическое устройство Советский патент 1976 года по МПК G06G7/12 G06G9/00 

шиной нулевого потенциала 3. Однако круг решаемых задач для этого устройства ограничен выражением

Ui-U

f/выхУя

Цель изобретения - расширение класса решаемых устройством задач.

Это достигается тем, что электромагнит выполнен с тремя нолюсами, крайние из которых снабжены обмотками возбуждения, включенными между шиной нулевого потенциала и средним выводом соответствуюших фоторезисторов.

На чертеже представлена схема предлагаемого арифметического устройства.

Устройство содержит электромагнит 1 со скобой 2 и тремя полюсами (кернами) 3, обмотки 4, 5 возбуждения на двух крайних полюсах, подвижные катушки (сигнальные обмотки) 6-11, расположенные на полых подвижных каркасах 12, 13 и 14, в которых выполнены отверстия 15, 16, 17, центрируюш,ие гофрированные шайбы 18-23, постоянный магнит 24 с кольцевыми зазорами, дифференциальные фоторезисторы 25, 26, 27, источники 28 постоянного напряжения, источники 29, 30, 31 света,, нагрузочный резистор 32, входные клеммы 33-37 и выходную клемму 38.

Для размещения подвижных катушек 6-11 в кольцевых зазорах магнитов подвижные каркасы 12-14 крепятся на гофрированных цептрируюш,их шайбах 18-23. Это обеспечивает малые продольные колебания подвижной системы и исключает поперечные. Источники 29-31 через отверстия 15-17 освеш,ают дифференциальные фоторезисторы 25-27.

Фоторезисторы 25-27 крайними выводами соединены между собой, образуя мостовую схему сравнения. В ее противолежащие плечи включены источники 28 постоянного напряжения, средний вывод которых заземлен. Средние выводы фоторезисторов 25 и 27 соединены с обмотками возбуждения 4, 5 электромагнита 1 соответственно, а фоторезистор 26 - с нагрузочным резистором 32 и выходной клеммой 38. Нагрузочный резистор 32 включен последовательно с подвижной катушкой 10. Одни выводы катушек 6-11 соединены с клеммами 33-38, а вторые концы - с шиной нулевого потенциала (заземлены).

Устройство содержит три компенсационные схемы. В двух из них сигнал обратной связи подается на параметрический вход, в третьей- на пассивный.

Работает устройство следующим образом.

При подключении входных напряжений к клеммам 36, 33, 38, 35, 34 через подвижные катушки 9, 6, 11, 8, 7 текут токи ti, /2, гз, 4, k соответственно. В результате протекания тока ti через катушку 9 на каркас 12 действует продольная сила. Это приводит к смещению каркаса 12 и перераспределению освещенности фоторезистора 25. Электрический мост, образованный дифференциальным фоторезистором 25

и источниками 28 постоянного напряжения, разбалансируется. При этом через обмотку 4 возбуждения электромагнита 1 протекает ток такой величины, при котором в кольцевом зазоре устанавливается индукция магнитного поля, вызывающая уравновешивание каркаса 12. Аналогично, при протекании тока fa через подвижную катушку 11 на каркас 14 действует продольная сила, приводящая к его смещению. Освещенность фоторезистора 27 при этом перераспределяется. Электрический мост, образованный фоторезистором 27 и источниками 28 постоянного напряжения, разбалаиспруется. В обмотке 5 возбуждения появляется такой ток электромагнита 1, при котором возникает индукция в кольцевом зазоре, приводящая к уравновешивающему действию на каркас 14.

Магнитные потоки, появляющиеся при протекании токов через обмотки 4, 5 возбуждения, замыкаются через центральный керн. В результате образуется магнитная индукция в кольцевом зазоре этого керна. При протекании тока 4 через подвижную катушку 7 происходит продольное смещение каркаса 13. Освещенность фоторезистора 26 при этом перераспределяется. Электрический мост, образованный фоторезистором 26, разбалансируется. Это вызывает протекание тока через подвижную катушку 10. Величина этого тока такова, что возникшая сила, действующая на подвижную катушку 10 в магнитном поле зазора постоянного магнита 24, оказывает уравновешивающее воздействие на каркас 13.

Если электромагнит 1 выполнен симметрично относительно центрального керна, условия компенсации продольных сил, действующих на каркасы 12-14, описываются следующими уравнениями

k,(B,-mB,}-i,k,B,i,,-(1)

k,(B,mB,)-i, k,B,i,,(2)

k,(B,+B,)i, k,B,i,,(3)

где BI и BZ - магнитные индукции, обусловленные протеканием токов через обмотки 4 и 5 соответственно;

т - коэффициент, учитывающий влияние индукции BZ на подвижную катушку 6, а также индукции 5 на катушку 8; ki-ks - коэффициенты пропорциональности, определяемые параметрами подвижных катушек 6-11. Определив из уравнений (1) и (2) значения Bi и BZ и подставив их в уравнение (3) для выходного тока, получим

С ki ii АЗ гз

.4

(4)

I , г I.

k, (1 + т) Да /аЙ4 4

При включении в цепи токов k-k резисторов Ri-1/ 6 на выходной клемме 38 действует напряжение

., ,

(5)

t/BMlC

, (I + m) W, Va Подобрав резисторы Ri-R так, чтобы выполнялись условия fejAi, - , J,k,,k(.+/n), запишем выражепие (5) в виде -(;+7f:}- Таким образом, устройство реализует операцию умножения входного напряжения на сумму двух членов, каждый член которого представляет отношение двух входных напряжений. При выполнении указанных операций устраняются погрешности, обусловленные нелинейной зависимостью магнитной индукции от тока возбуждения. Для уменьшения статической ошибки допускается включение усилителей обратной связи Б разрыв цепей средних точек фоторезисторов 25-27. Формула изобретения Арифметическое устройство, содержащее электромагнит и постоянный магнит, соответствующие цилиндрические полюсы которых расположены соосно и закрыты полыми каркасами, на концах которых размещены сигнальные обмотки, одна из которых включена между шиной нулевого потенциала и нагрузочным резистором, соединенным с выходом устройства, а другие сигнальные обмотки включены между соответствующ ьми входами устройства и шиной нулевого потенциала, в каждом каркасе выполнено отверстие, с одной стороны которого установлен источник света, а с другой- дифференциальный фоторезнстор, причем средний вывод одного из фоторезисторов соединен с выходом устройства, фоторезисторы соединены нараллельно и включены в мостовую схему сравнения, в противолежащие плечи которой включены соответствующие источники постоянного напряжения, соединенные разноименными выходами с шиной нулевого потенциала, отличающееся тем, что, с целью расщирения класса решаемых задач, в нем электромагнит вынолнен с тремя полюсами, крайние из которых снабжены обмотками возбуждения, включенными между шиной нулевого потенциала и средним выводом соответствующих фоторезисторов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Патент США кл. 239-194, № 3423579, 1969. 2.Авт. св., № 368613, кл. G 06g 7/16, 1971. 3.Авт. св., № 265576, кл. G 06g 7/16, 1969. (прототип).