Оптоэлектронное множительно-делительное устройство Советский патент 1976 года по МПК G06G9/00 

1

Изобретение относится к области вычислительной техники и предназначено для осуществления умножения и деления не только сигналов электрической, но и оптической природы, а также выдачи результата в виде сигнала той же природы.

Известны оптоэлектронные множительноделительные устройства.

Одним нз известных оптоэлектронных множительно-делительных устройств является устройство, которое состоит из двух делителей напряжения, каждый из которых представляет собой соединенные последовательно резистор и фоторезистор. Первый и второй делители включены между шиной нулевого потенциала и источниками входных напряжений EI и EZ соответственно.

Средняя точка второго делителя соединена с одним входом дифференциального усилителя, на другой вход которого подается напряжение з- Выходное напряжение с дифференциального усилителя подается на источник света с линейной характеристикой. Последний вместе с фоторезисторами цредставляет единую оптически связанную систему. Средняя точка первого делителя является выходом устройства. Выходное напряжение пропорционально произведению EI и ЕЗ и обратно пропорциональ11о 2 1.

Недостатком известного устройства является узкий диапазон работы и невозможность получения выходного сигнала в оптической форме.

Наиболее близким техническим решением к данному является устройство, содержащее усилители постоянного тока, первый выход одного из которых соединен с одним выводом первого фотоприемннка н через первый размыкаюший контакт переключателя - с первым выводом масштабного резистора, второй вход усилителя связан через второй размыкающий контакт переключателя с шиной нулевого потенциала, а выход соединен с катодом светодиода, оптически связанного через светоделительную пластину с первым и вторым фотопрнемниками, причем второй фотоприемник включен в обратную связь другого усилителя постоянного тока, ц источники входных сигналов

2.

Недостатком известного оптоэлектронного множительно-делительного устройства является то, что оно не может обрабатывать и выдавать оптические сигналы, а также имеет низкую помехоустойчивость.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости устройства и расширение области его применения путем обеспечения возможности обработки электрических и оптических сигналов. i locTiiiijicniiaH цель д.осгигается за счс того, что в у.стройство введемы два усилителямннертора, развязывающие дкоды и дополнительные фо;гоприемники, связанные с оптическими входами устройства, выход первого источника /входного сигнала через иоследова1ельно соединенг ые первый развязывающий диод, включенный в обратном направлении, первый усилитель-инвертор и третий размыкающий контакт переключателя связан со вторым выводом масштабного резистора, который через первый дополнительный фотоприемник соединен с первым замыкающим контактом переключателя, второй замыкающий контакт которого соединен с одними выводами двух других дополпительпых фотоприемников, другие выводы которых связаны соответственно с третьим и четвертым замыкаюnuiMH контактами переключателя и разноимеиными выводами введенного источника опорного напряжения, выход второго источника входного сигнала через последовательно соединенные второй развязываюш,ий диод, включенный в прямом направлении, второй усилитель-инвертор и четвертый размыкаюи;ий контакт переключателя соединен с другим выводом первого фотоприемника, причел выход первого усилителя-инвертора соединен через третий развязывающий диод, включенный в обратном направлении, с выходом первого источ ика входного сигнала, а выход второго усилителя-инвертора соедииеи через четвертый развязывающий диод, включеиный в прямом направлении, с выходом второго источиика входного сигнала, выход третьего источника входного сигнала соединен с пятым размыкающим контактом, а выход источника сигнала постоянного напряжения - с пятым замыкаюпдим контактом переключателя, нодвижный контакт которого через дополнптельный масштабный резистор соединен с входом другого усилителя постоянного тока, выход которого соединен с электрическим выходом устройства и парой дополиительно введенных светодиодов, включенных параллельно-встречно и связанных с оптическими выходами устройства. На чертеже представлена принципиальиая электрическая схема оптозлектронного множительио-делительного устройства. Устройство содержит резистор 1, первый фотоприемиик 2, дополиительные фотоприемпики 3-5, первый усилитель 6 постоянного тока, светодиод 7, светоделительную пластину 8, второй фотоприемник 9, дополнительный масщтабный резистор 10, второй усилитель 11 иостояииого тока, дополиительиые светодиоды 12 и i3, усплиголи-инверторы 14 и 15, первый 1&, второй 17, третий 18 и четвертый 19 диоды, переключатель 20. Устройство работает следующим образом. В положении I контактов переключателя 20 входные сигналы напряжений Ux, у и Uz поступают на входы выпрялгительных диодов 16-19 и масштабный резистор 10. П|)и и. (} 11ан)яжст1ие ч:срс з первый дпод 6 инвертируется усилителем-инвертором 14 и в вид1,е L,v() 1одается иа вход масип-абиок) резистора 1. В случае Ux наиряжепие иеносредствеино подводится через третий диод 18 на вход масштабного резистора 1. В случае Uy напряжеиие через второй диод 17 инвертируется усилителем-инвертором 15 и иоступает в виде U,i,() на иервый фотоириемник 2. При напряжение через четвертый диод 19 неиосредственно поступает иа вход фотоприемника 2, как напряжение отрицательиой полярности. Каирял ения Их и Ну, поступающие на вход первого усилителя 6 постояиного тока, приводят к появлению выходного напряжения, с помощью которого срабатывает светодиод 7, в результате чего появляется световой поток, который, проходя черезсветоделительнуюпластину 8, делится на две равные части, одна из которых поступает на первый фотоприемник 2, компенсируя разбаланс на входе первого усилителя 6 постоянного тока и устанавливая его приблизительно равным нулю, другая часть света поступает на вход второго фотоприемника 9 обратной связи, в результате чего измеияется его сопротивление. При входиом иапряжеиин t/, имеет, что выходпое папряжеиие второго усилителя 11 постоянного тока будет равно т, .„ и-,и, - - - X При и ( срабатывает дополнительный светодиод 12 и его световой поток будет равен :-- К, Ф, --- к i;ie Л ,|, - коэффиц е1 Т светодиода. При (7,0 и b|.,, срабатывает донолиитсльный светодиод 13 и его световой поток удет равен Ф. - /Сж ормулы (1) и (2) получаются исходя из звестных зависимостей пропорциональности ветового потока току или подводимому наряжению. В ио.тожении II контактов переключателя 0 при наличии входных оптических сигналов Фг, Фу и Ф; имеем на выходе напряжения - . ;,„.ф,,-Ф. где С - некоторая постоянная, зависящая т свойств второго фотоприемника 9. При , В1, в результате срабаывания дополнительного светоднода 12 повляется Ф1: С- Сф- /о-ФлЛю-ФуФг

При , Ьвых 0 li результате срабатывания дополнительно;о светодиода 13 появляется Ф2:

ф . С-К,,-и,-Ф, Фу-Ф.

Меняя местами донолпительный масштабный резистор 10 и второй фотонриемник 9, получаем из (3)

г;„.//о- Ю-Фл.-Фг

™

и световой поток Ф или Ф получим равным

ф - ФуФг

1

ФлИЛИ

Ф /о:йю - ф ФуФ. с Ф.,

Предлагаемое устройство позволяет обеспечивать операции не только умножения, но и деления сигналов напряжения. При этом на вход могут быть подведены сразу три сигнала; как видно из формул алгоритма, можем иметь в качестве делимого как произведение двух сигналов, а в качестве делителя - один из оставшихся, так и наоборот: делимое может быть один из сигналов, а делителем-совокупность произведения двух остальных. Наряду с выдачей выходных электрических сигналов устройство выдает оптический сигнал, при этом в зависимости от знака получаемой величины имеем оптический сигнал на выходе того или другого светодиода. При наличии входных оптических сигналов в другом положении переключателя 20 имеем выходной сигнал как электрической, так и оптической природы и соответствующие отношению произведения двух на третий или наоборот.

Эффективность устройства повышена как в отношении широты диапазона обрабатываемых сигналов, так и универсальности в отношении осуществления комплексной операции.

Формула изобретения

Оптоэлектронное множительно-делительпое устройство, содержащее усилители постоянного тока, первый вход одного из которых соединен с одним выводом первого фотоприемника и через первый размыкающий контакт переключателя - с первым выводом масштабного резистора, второй вход усилителя связан через второй размыкающий контакт переключателя с шиной нулевого потенциала, а выход соединен с катодом светодиода, оптически связанного через светоделительную пластину с первым и вторым фотоприемниками, причем второй фотоприемник включен в обратную

связь другого усилителя постоянного тока, li источники входных сигналов, отличающееся тем, что, с целью расширения области прнмеиения и повышения помехоустойчивости, в него введены два усилителя-инвертора, развязывающие диоды и дополнительные фотоприемники, связанные с оптическими входами устройства, выход первого источника входного сигнала через последовательно соединенные

первый развязывающий диод, включенный в обратном направлении, первый усилитель-инвертор и третий размыкающий контакт переключателя связан со вторым выводом масщтабного резистора, который через первый дополнительный фотоприемник соединен с первым замыкающим контактом переключателя, второй замыкающий контакт которого соединен с одними выводами двух других дополнительных фотоприемников, другие выводы которых связаны соответственно с третьим и четвертым замыкающими контактами переключателя и разноименными выводами введенного источника опорного напряжения, выход второго источника входного сигнала через последовательно соединенные второй развязывающий диод, включенный в прямом нанравленни, второй усилитель-интертор и четвертый размыкающий контакт нереключателя соединен с другим выводом первого

фотоприемника, причем выход первого усилителя-инвертора соединен через третий развязывающий диод, включенный в обратном направлении, с выходом первого источника входного сигнала, а выход второго усилителяинвертора соединен через четвертый развязывающий диод, включенный в прямом направлении, с выходом второго источника входного сигнала, выход третьего источника входного сигнала соединен с пятым размыкающим

контактом, а выход источника сигнала постоянного напряжения с пятым замыкаю1ЦИМ контактом нерекл)очателя, подвижный контакт которого через дополнительный масштабный резистор соединен с входом другого

усилителя постоянного тока, выход которого соединен с электрическим выходом устройства и парой дополнительно введенных светодиодов, включенных пераллельно-встречно и связанных с оптическими выходами устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе изобретеипя:

1.Патент США До 3423579, кл. 235-194, опубл. 21.01.69.

2.Арутюнов Г. К. Малоинерционные следящие системы и их применение в вычислительной технике. .М., Центральный институт научно-технической информации элекротехнической промышленности и приборостроения. «Труды ТНППСА, I960 г., том 2, стр 233,

рис. 4. S