Генератор полигармонических синусно-косинусных сигналов Советский патент 1979 года по МПК G06G9/00 

(54) ГЕНЕРАТОР ПОЛИГАРМОНИЧЕСКИХ СИНУСНО-КОСИНУСНЫХ СИГНАЛОВ Параллельной оси пращения вала модулятора, выполненного в виде двух эксцентрич но расположенных под углом 9О непрозрачных цилиндров, ось вращения которых связана с осью привода 2, Недостагками такого генератора являются ниэкбГя точность генерирования сиг налов высших порядков и значительные габариты. Цель изобретения - повышение точности генерирования сигналов высших по рядков и уменьшение габаритов генератора. Поставленная цель достигается тем, что в каждую фотоэлектрическую ячейку генератора, начиная со второй, введены два дополнительных дифференциальных фот резисторнь1х моста; и два сумматора, вхо ды каждого из которых подключены к выходным пиагоналям соответствующей пары дифференциальных фоторезисторных мостов, причем выходы сумматоров являются выходами ячейки и выходами соответствуюших гармоник ген атора; входы первой фотоэлектрической ячейки соединены с вы ходом источника постоянного напряжения причем все фотоэлектрические ячейки соединены по соответствующим входам и выходам каскадно. На фиг. 1 представлена принципиальная схема оптико-механической части генерато ра; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема генератора; на фиг. 3 - эле трическая схема дифференциальных фоторе зисторных мостов. Генератор полигармоническюс синуснокосинусных сигналов состоит из оптикомеханической и электрической частей. Оптико-механическая часть (фиг. l) включает привод 1, вал 2, непрозрачные пилиндры 3 и 4 оптико-механического модулятора, экстремумы которых сдвину ты на ЭО , осветитель 5, линейный конденсор 6, создаюшнй параллельный световой поток, фоторезнсторы 7, расположенные в одной плоскости, перпендикулярной оптической оси осветителя, в два ряд вдоль оси вала 2, причем линия их вертикального соприкосновения встык параллель на этой оси. Диаметры цилиндров 3 и 4 не превышают высоты прямоугольных светочувсгвнтельных слоев фоторезисторов. Электрическая часть генератора (фиг. 2) содержит фотоэлектрические ячейки 8. 9, причем первая ячейка 8 содержит два лсновных дифференциальных фоторезис торных моста 10, 11, а ячейки 9, т. е. вт рая и все последуюшие, кроме мостов Ю 11 содержат дополнительные дифференциальные фоторезис торные мосты 12, 13 и сумматоры 14, 15. Основные и дополнительные дифференциальные фоторезис торные мосты аналогичны (фиг. З), т. е. образованы из аналогичных элементов фоторезисторов 16-19 и постоянных резисторов 20-23. Ко входным диагоналям мостов 10, 11 подклк чен источник постоянного напряжения U , а на выходы мостов 12, 13 подается нал ряжение переменного тока. Работает генератор следующим образом. При врашении вала 2 оптико-механического модулятора с угловой скоростью W световые потоки фоторезисторов 16-19, число которых в обшем случае равняется 4 (2п -l), и соответственно их сопротивления изменяются попарно дифференциально по гармоническим закоиам, например, t7,18 R i лт (Sin из±) ; (t) Тг t ДТ(С05 (), гдеТ - сопротивление фоторезистора 16-19 при освешении полопины его светочувстБнгельиой плошадки;(Sfin(at) J AR(cosuJt) - изменения прврашений сотгротивлений фоторезис торов 16. 19. Согласно теория омических мостов сигналы, снимаемые с их выходных диагона- лей, пропорциональны произведениям сиг налов, подключенных ко входным диагоид лям, на функции изменения прирашеиий сопротивлений активных плеч. В первой ячейке 8 сигналы на выходах мостов 10 и 11, питаемых постоянным напряжением, пропорциональны: Чо t U,,(t)e OOSCJt ; Е резульгагв получаем электрические синусно-косинусные сигналы есновной гарк МОНИКИ (а l). Входные диагонали перемножающих мостов а ячейках 9 на высших гармоник ii подключены попарно к электрическим синусно-косинусным сигналам предыдущей ячей ки 9 (ft l), т. е. сигналам вида 6ia(n-i)wt и п -l)t . Г ассмогрим подробнее работу генерато ра на примере генерирования сигналов аго рой гармоники (п 2), включающем ячейку 9 на мостах 10-13, на входы которых подаются сигналы с ячейки8. В частности, на мосты 1О и 11 поступают сигналы, пропорциональные схзбилt, а на мосты 12 и 13 - сигналы, пропо1;)циональныеб4пи 1. С выходных диагоналей этих мостов снимаются электрические сигналы, пропорцио нальные (t)2cosurt coaujt М„(} sinujt -cosuit U,2{t) sin lot sincjt V,3(t)s sin uit, Сигналы с мостов 10 и 12 подаются в противофазе на сумматор 14, на вьгходе которого получают электрический сигнал пропорциональный U(t)e cosZwt Сигналы с мостов 11 и 13 подаются синфазио на сумматор 15, и на его выходеЦ (t)а cos UJt sinuJt ( + 6-tn o t COS wt s SI П 2uft. В результате получили электрические сигналы, пропорциональные синусно-косинусным функциям гармоники второго поряд ка (п -2). Подобным образом получают электриче кие синусно-косинусные сигналы любой Твысшей гармоники п . На сумматор 14 косинусного тракта етой гармоники подаются в противофазе с перемножающих мостов сигналы, пропор циональные eosujt.-cos(n-i)uitH siniiJtsin/n- t и на выходе его получаем сигнал, пропори цнональный С06 nuJt . Соответственно на сумматор 15 синусного тракта гармоники п с других дв перемнсдкаюших мостов подаются синфазно сигналы, пропорциональныесо8оЛ1б1п()оЛ иб4пиЛСО6(П-1) и с его выхода снимают сигнал, пропорциональный Таким образом, при вращении вала слтик механического модулятора с постоянной угловой скоростью Ш на выходе генерато ра, образованного фотоэлектрическими ячейками 8, 9 на мостах 13 и сумматорах 14, 15, получают полигармонические синусно-косинусные электрические.сигнйлы практически любого порядка. С его возраотанием конструкция оптико-механического преобразователя не изменяв ся, а увеличивается лишь число фоторези торов, что несушесгвенно, учитывая сравнительно малые габариты современных фоторезисторсв. Электрическая схема генератора состоит из однотипных элементов и несложна по конструкции. Все это в целом обеспечивает высокую точность генерирования полигар оническкх синуснокосинусных сигналов при небольших габаритах генератора. Формула изо б р е т е н и я Генератор полигармонических сикуснокосинусных сигналов, содержащий фотоэлектрические ячейки на дифференциальных фоторезисторных мостах, соединенных попарно общими диагоналями, являющимися входами ячейки, другие диагонали двф- ференциальных фоторезисторных мостов первой фотоэлектрической ячейки являются выходами ячейки и соответственно синусными ; косинусным выходами первой гармоники генератора, прямоугольные светочувствительные слои фоторезисторов всех диффереицнальиых фоторезисторных мостов, оптически связанные через модулятор и линейный конденсор с источником света, установлены встык один над другим в плоскости, параллельной оси врашения вала модулятора, выполненного в виде двух эксцентрично расположенных под углом 90 непрозрачных цилиндров, ось врашеиия которых связана с осью привода, о т личаюшийс я тем, что, с целью повышения точности генерирования сигналов порядков и уменьшения габаритов генератора, в нем в каждую фотоэлектрическую ячейку, начиная со второй, введены два нсятолнительных дифференциальных фоторезисторных моста н два сумматора, входы каждого из которых подключены к млходным диагоналям соответствук шей пары дифференциальных фоторезисторных мостов, причем выходы сумматоров являются выходами ячейки и выходами соотвегствуюших гармоник генератора, вхош 1 первой фотоэлектрической ячейки соедииеиы с выходом источника постоянного напряжения, причем все фотоэлектрические ячейки соединены по соответствукмиим входам и выходам каскадно. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Японии № 43-16012, joi, 98 (5) С 4, 1068. 2.Авторское свидетельство СССР № 517030, кл. G 06 Q П/00, 1974.

18

П

Риг. Г

OSrtlit

Sinnui