Оптоэлектронное вычислительное устройство Советский патент 1978 года по МПК G06G9/00 

1

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной и измерительной тахннкн.

Известно оптоэлектронное вычислительное устройство, предназначенное для выполвеЦия действий умножения tf деления, ко торов содержит операционный усилитель и фотореЗнстивные мосты lT . Вычислительные операции в этом устройстве осуществляются при изменения коэффициентаусиления операционного усилителя, т.в. при измененни отношения импенданса цеййг обратной связи к импедансу аходной цепи операционного усилителя.

Недостаток этого устройства в низкой точности вьп)1олнения вычислительных операций, обусловленной необходимостью применять прецезионные элементы, входящие во внешние цепи операционного усилителя.

Известно также близкое по технической сущности к данному изобретению вычисли тельное устройство, содержащее фоторезистивный множительный мост, одна диагональ которого соединена с источником входного сигнала, а другая - с выходом устройства,.

фоторезнсторы множительного моста оптически связаны с соответствующими излучаюшимя диодами, включенными согласно в смежные плечи управляющего диодно-резистивного моста, первая диагональ которого соединена с источником напряжений смешения.

Недостатком этого оптоэлектронного вычислительного устройства является необхо димость обеспечения строго линейной зависимости между

а) током через излучаюший диод и напряжением, приложенным к нему; б) потоком света и током через излучаюший диод;

в) изменением значений сопротивлений фОторезисторОв фоторезистивного моста и освещенностью фоторезисторов. Необходимость обеспечения в указанных

случаях строгой линейной зависимости достигается всегда лишь приблизительно, что ограничивает точность работы устройства.

Цель изобретения в повышении точности устройства. Это достигается тем, что в оптоэлоктрон нов вьпислительное устройство ввеаевы дополнительный управляющий диоднэ-раэйстивный мост, первая диагональ которого соедин на с дополнительным источником напряжения смещения, а его излучаюшке Дйэды оптически связаны с соответствующимк фоторезисторамй множительного моста и два фотоэлектрических компенсационных преобразователя, два электрических входа каждого из которых являются аходами устройства, два оптических входа - связаны с излучакь шими диодами соответствующего управляк шего диодно-резистивного моста , а первый и второй электрические выходы каждого фотоэлектрического компенсацнонного преобраз вателя подключены к второй диагонали соответствующего управляющего диодно-резистивного моста. Особенность устройства состоит BjroM, что фотоэлектрн 1еский компенсационный преобразователь содержит дифференциальный усилитель-формароватепь, фоторезистивный мост и реаиставный мост, первые диагонали которых одчими выводами свя заны с соответствующими аходами дифференциального уснлитеия-формйроватёля,: выход которого через ограничительный резистор соединен с первым электрическим выходом преобразователя, а другие выводы первых диагоналей соединены с вторым выходом пр образователя, вторые диагонали фоторезистивного и резистиваого мостов связаны с электрическими входами креобразоватеп а d тическае входы преобразователя связаны с фот1 резисторами вюиоченйыми в смежные плеча фоторезистивного моста а соединенными с выводами первой даагонала. На чертеже представлена принципиальная схема устройства, в.ыполненная согласно дан ному изобретению. Устройство состоит аз фоторезистивного множительного моста 1, сг держашего фоторезастиры 2, резастйры 3, источник 4 входных сигналов в первой диагонали и д . - -. ходы 5 устройства в другой даагонала; дв управляющих диодно- резистйвных мостов 6 а 7, содержашях каждьтй по два излучаю щах диода 8 и 9 резасторы 1О а llj,acTO(4 НИКИ напряженая смешения 12 а 13 в первой диагонали а двух фотоэлектрических ком пенсаднонных преобрвзователей 14 и 15, со держащих дяфф реациальнью усалатела-формирователа 16 а 17, фоторезастивные мосты с фотэрезасторама 18 а 19, резисторама 2О и 21 а асточнакамн 22, 23 входных сигналов, в первых диагоналях, разбалансированаые резаставные Мосты с резасторами 24, 25, 26, 27, источника 28, 29 входных сигналов, ограничительные реэчсторы ЗО, 31Фоторезнсторы 2 множительного моста 1, а также фоторезисторы 18, 19 фотоэлектрических компенсационных преобразователей 14, 15 оптически связаны с соответствующими излучающими диодами 8, 9, включенными соответственно в смежные пле- чи управляющих диодно-резистивных мостов Работает устройство следующим образом. В исходном состоянии фоторезистивные мосты фотоэлект-ических компенсационных преобразователей 14 и 15 сбалансированы, а резистивные -мосты на резисторах 24, 25 и 26, 27 разбалансированы. Пусть значения напряжений источников входных сигналов 22, 28, 23, 29, 4 будут U.U, s ,JM , и 5 соответственно. Тогда в результате действия контура обратной связи, состоящего КЗ фотоэлектрического компенсационного преобразователя 14 и управляющего диодно-резнеТйвног о моста 6, в излучающих ди одах 8 установится тркое приращение тока ) , Вызиваюшее изменение светового потока , при котором вьтолняется условие Г ) где К , К - коэффициен-/, зависящий от разбалансировки фотоэлектрического компенсационного преобразователя 14, 17 - исходные значения фоторезисторов J иГизменения в результате измене- , ная светового потока.в зависит от изменения потоков света ДФ, излучаемых да одами 8 jbRj,ef СдФУ.Но лФ , в свою очередь, зависит от приращения тока ДI через излучающие диоды 8.. Поэтому можно запасать, ДЯ FiCAt;) Учитывая условие (2) уравнение (Т)Зал пашется в виде . Аналогично, в результате действия контура обратной связи, состоящего из фот электрнческогп компенсационного преобразо ч л VJIkb Л JVhrivjui t LlVbAX r Д V 11JJC ЬД./|-ГС вателя 15 и управляющего диодно-резистявного моста 7. в излучающих диодах 9 установатся такое прирашеаае тока , ко торое вызовет изменение светового потока При этом вьщолнатся условие , ,:u) - значения сопротивленай фоторезасторов 19 в исходном состоянии, К ц - коэффициент, зависящий от разбалансировка резиставного моста фотоэлектрического компенсационного преобразователя 15, дЯ -разбалансировка фоторезиставного моста на фоторезисторах 19 а резисторах 21 в результате приращения тока Aij. через излучающае 9. Но д RJ Ра(дЗг)) С учетом (5) уравнение (4) запишется в виде kjUiF(M2) 4U (6) в результате приращения токов, протекаюших через излучаюшие диоды 8 и 9 под действием суммарного изменения световых потоков сопротивления фоторезисторов 2 множительного моста в исходном состоянии равно 1J изменится на величину л и напряжение, снимаемое с выходов устройства 5 запишется в виде: . Ufeb.« UsKCAri-f&rO, (7 где К 3 - , V -значения сопротнейёний резисторов 3. Прйчем,,, J Фг ()() срС. в (OT)«t at 2 а 601161;(i) Подставляй (8) н (7) получим: tfbbix Ug ,( (лсг) О) Решая (3) и (6) отнсх;ительно fPf( и Г; и подставляя в (9) полученные значения F« я Т л будем иметь: V --. /, выберем К J и К д. такамк, чтобы выполнялись условия и ««if KS , (iO) тогда (10) перепишется в ваде: tf.b..KU,) 4ll) Как видно из (11) устройство реализует операцию умножения одного из входныхВапряжёнвЙ на сумму двух частных ЕЕКО вилх напряжений, При этом в устройстве уст раняются погрешности, обусловленные велннейной зависимостью пары Д1 од-фоторезистор, что повышает точность выполнения операций. Устройство повышает точность выпопне НЕЯ операдий, что расширяет диапазон ррггменення таккх устройств н повышает техникЬ-экмомическую эффективность. Формул а изобретений 1, Оптоэлектронвое вьМислнтепьное ycirройство, содержащее фоторезистивный мкожнтвль ый мост, одна диагональ которого соединена с источником входного сигнала, а другая - с. выходом устройства, фоторезнсторы множительнэго моста оптичеспи связанны с соответствуюдшми излучаюши.-ш диодами, включенным согласно в смежные плечи управляюшего диодно-резистнвного моста, первая диагональ которого соединена с источником напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены дополнительный управляющий диодно-резистивннй мост, первая диагональ которого соединена с дополнительным источником напряжения смещения, а его излучающие диоды оптически связаны с соответствующими фоторезисторами множительного моста и два фотоэлектрических компенсационньёс преобразователя, два электрических входа каждого из которых являются входам11 устройства, два оптических входа - связаны с излучающими диодами соответствующего управляющего диодно-резистивного моста, а первый и второй электрические выкоды каждого фотоэлектрического компенсационного преобразователя подключены к второй диагонали соответствующего управляющего диодно-резистивного моста. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в ,-нем фотоэлектрический компенсадионньй преобразователь содержит дифференциальный усилитель - формирователь, фоторезистивный мост .и резистианый мост, первые диагоналиКоторых одними выводами связаны с соответствующими входами дифференциального усилнтеляформироватеяя, выход которого через ограничительный резастор.соецинен с первым электрическим выходом преобразователя, а другие выводы первых диагоналей соединены с вторым выходом преобразователя, вторые диагонали фоторезистивного и резистивного мостов связаны с электрическими входами преобразователя, а оптические входы преобразователя связаны с фоторезисторами, включенными в смежные плечи фоторезистивного моста и соединенными с вьшодами первой диагонали. Источники информации, принятые во вйкмание прн экспертизе: 1.Патент США № 3484595, кл. 235-184, 1969. 2.Схемы автоматики с фаточувствительгнымн и излучающгмн полупроводниковыми приборами, М., Энергия , 1972. Б-чка автоматики, вьш. 474, с. 58-61.