Фотоэлектрическое устройство для умножения на бигармоничные синусно-косинусные функции Советский патент 1982 года по МПК G06G9/00 G06G7/16 

(54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ УМНОЖЕНИЯ НА БИГАРМОНИЧНЫЕ СИНУСНО-КОСИНУСНЫЕ ФУНКЦИИ

1

Изобретейие относится к аналоговым электромеханическим вычислительным устройствам и может быть использовано в аппаратуре гармонического анализа, - в частности для задач экспериментального исследования нестационарных характеристик моделей летательных аппаратов путем продувок в аэродинамических трубах методом вынужденных колебаний.

Известно фотоэлектрическое множительное устройство, содержащее два дифференциальных фоторезисторных моста, источ - ник входного напряжения, фоторезисторы мостов оптически связаны через моду- ; лятор и линейный конденсор с источником света и установлены встык один над другим в плоскости, параллельной оси вращения модулятора, выполненного в виде двух эксцентрично расположенных под; углом 20 90° непрозрачнык цилиндров. Кроме , устройство содержит jayMMaTop, делитель вкодного напряжения и два дополнинапря;if. тельных моста

Недостатками такого множительного устройства являются конструктивная сложность и низкая точность работы.

Наиболее близким по техническому р&шению к предложенному является фотоэлектрическое устройство для умножения, которое содержит соединенные по мостовой схеме первый и второй фоторезисторы к первый и второй регулируемые- излучатели, объединенные выводы первого фоторезистора и первого регулируемого излу чателя и объединенные выводы второго фоторезисгора и второго регулируемого излучателя являются первым выходом устройства, соединенные по мостовой схеме третий и четвертый регуттаруемые иэлучатели, объединенные выводы -треть&го фоторезистора и третьего регулируемого излучателя и объединенные выводы четвертого фоторезистора и четвертого регулируемого излучателя являются вторым выходом устройства, источник напряжения - сомножитель, и второй выходы которого подключены соответственно к объединенным выводам первого и второго фоторезистороь и первого и второго излучателей, третий и четвертый выходы источника напряжения - сомно5Ю1теля присоединены соответственно к объедицен№1М выводам третьего и чет вертого фоторезисторов и третьего и четвертого рехулируемых излучателей, соединенные по мостовой схеме пятый и шестой фоторезисторь и первый и второй токоограничительные резисторы, объединенные выводы Пятого фоторезистора и пе вого токоограничительного резист ора и. об7 единенные выводы шестого фотореаисто ра и второго токоограничительного резиотора подключетш к соответствующим cyjvrMaropa, первый и второй выходы которого являются третьим выходом устройства, соединенные по мостовой схеме седьмой и восьмой фоторезисторы и третий и четвертый тoкooгpamI пIтeльныe резисторы, об7зединенмь е выводы седьмого фоторезистора и третьего токоограничи- тельного резистора и объединенные выводы восьмого фоторезистора и четвертого токоограничительного резистора являются .четвертым выходом устройства, пятый и шестой выхорд: 1 источтта напряжениясомножите;ш через делитель дапряжетш подключе1 Ы к дополштельным входам сум матора, источтж напряжения, первый и второй ВЫХОД1Л которого присоединены соответственно к объедииеншэ1М выводам пятого и шестого фоторезисторов и пе| вого и второго токоограничительных резисторов, третий и четвертый выходы источника НапряженияПодкгаочены соответ ственно к объединенным выводам седьмого и восьмого фоторезисторов и третьего и четвертого токоограничителыых резист ров, источник постоянного нзлу 1ения, мо дулятор излучедая, выполненный в виде двух цилиндров, образующие которых являются входной осью устройства, первый цилиндр повернут вокруг входной оси на угол 9О° относительно второго цилиндра, источник постоянного оптически сопряжен через первый цилиндр модулятора излучения с первым и вторым фоторезисторами, а через второй пипиндр модулятора излучения оптически с третьизч и четвертым фоторезисторами, первый, второй, третий и четвертый регулируемые излучатели оптически сопряжешь через второй цилиндр модулятора излучения с пятым, шестым, седьмым и BOCbNtt)iM фоторезисторами 2, Недостатком известного устройстг является шьзкая точность, р-эботы и, дополнительных погрешностей в косинусном канале второй гармоники ввиду наличия таких вспомогательных элементов, как делителя напряжения-сомножителя и сумматора, которые усложняют устройство, снижают его надежность и требуют соответствующей побочной настройки. Цель изобретения - упрош,ение электрической части устройства. Поставленная цель достигается тем, |ЧТо в фотоэлектрическом устройстве для множетм на бигармоничные синусноосинусные функции, содержащем пары фоторезисторов и пары регулируемых излучателей, пер11ая и вторая пары фоторезисторов соответственно с первой и второй парой регулируемых излучателей обра3JTOT первый и второй перемножающие МОСТЫ, входные диагонали которых подключе{1Ы к источнгжу входного напряжения, а выходные диагонали являются соответственно первым и вторым выходами устройства, третья пара фоторезисторов и два токоограничительных резистора образуют третий перемножающий мост, входная диагональ которого подключена к источнику постоянного напряжения, а выходная диагональ является третьим вьгходом устройства, четвертая и пятан пары фоторезисторов образуют четвертый перемножающий мост, входная диагональ которого подключена к источнику постоянного напряжения, а выходная диагональ является четвертым выходом устройства, источник постоянного излу11е1гая, конденсор и механический модулятор, причем механический модулятор выполнен в виде двух цилиндров, эксцентрично закреплен д,, а входной оси, связанной с привоДОМ, первый цилиндр повернут вокруг входной оси на 90° относительно второго цилиндра, одна из образующих каждого цжшндра совпадает с входной осью, источник постоянного излучения, конденсор и первый цилиндр механического модулятора оптически связан с ВТОРОЙ парой фоторезисторов, а через ко1щенсор и второй цилиндр механического мо- . дулятора оптически связан с первой парой фоторезисторов, первая и вторая пары регулируемых излучателей через конденсор и второй цилиндр механического модулятора оптически связаны соответственно с третьей и четвертой парами фоторезисторов, меха шческий модулятор сгабжен третьим цилиндром, который установлен соосно с первым цилиндром, а вторая пара peгyлиpye tыx излу1:П -.ой копдевсор и третий циливдр механического модулятора оптичесяси связана с пятой парой фоторезисторов. На фиг. 1 показана функциональная схема устройства; на фиг. 2 - оптикомеханический узел. Устройство содержит фоторезисторы 1-10, регулируемые излучатели 11-14, токоогра- ничительнме резисторы 15 и 16, источник входного напряжения 17, источник постоянного напряжения 18, источник постоянного излучения 19, светонепроницаемый корпус 2О, первый 21, второй 22 третий 23 и четвертый 24 выходы устрой ства, первый 25 , второй 26, третий 27 и четвертый 28 .перемножающие мосты, привод 29, механический модулятор 30, состоящий из первого 31, второго 32 и третьего 33 цилиндров, закрепленных на оси вращения 34, конденсор 35 и непрозрачную ширму 36. Оптико-механический узел (фиг. 2) включает светонепроницаемый коленчатый механический модулятор 30, выполненный в виде первого 31, второго 32 и третьего 33 цилиндров, причем первый 31 и третий 33 цилиндры расположены соосно и повернуты вокруг входной оси 34 модулятора 30 относительно второго цилинд ра 32 на угол 90 , кроме того, образук щие всех цилиндров (31, 32 и 33) со& падаюг с осью 34. Диаметры цилиндров 31, 32 и 33 равны высоте светочувствительных слоев фоторезисторов 1-10. По разные стороны модулятора 30 в плос костях, параллельных оси 34 расположены фоторезисторы 1-10 и источник постоянного излучения 19, оптически сопряженный через первый 31 и второй 32 ци линдры с фоторезисторами 1, 2 и 3, 4 мостовых схем 25 и 26, и регулируемые излучатели, оптически сопряженные, соответственно: излучатели 11 и 12 через второй цилиндр 32 с фоторезисторами 7 и 8 мостовой схемы 28, а излучатели 13 и 14 через второй цилиндр 32 с фоторезист орами 5 и 6 мостовой схемы 27 и через третий 33 цилиндр с фоторезистора ми 9 и 10. Излучатели 11-14 и 19 взаимно светоизолированы с помощью ячеистой непрозрачной щирмы 36, а для обеспечения равномерности их световых трактов служит линейный конденсор 35. Все элементы оптико-механического узла заключены в единый светонепроницаемый корпус 20. Устройство для умножения на бигармоничные сонусно-косинусные функции работает следующим образом. При вращении входной оси 34 с угло-г вой скоростью и) первый 31, второй 32 и третий 33 цилиндры модулятора ЗО изменяют площадь перекрытия светочувствительных слоев всех десяти фотор.зисторов 1-1О . по законам синуса и косинуса первой гар оншси, причем псншрно дифференциально. I Величины сопротивлений пеовпго 1 и , второго 2, третьего 3 и четвертого 4 фоторезисторов, освещаемых источником постоянного излучетш 19, изме|ипотся согласно выражениям: R,a)--RQtiRUi«i«i), R(t)--R,tAR(co5Uu-b), где RO - среднее значение сопротивленния фоторезистора (при освешении половины его светочувствительного слоя). Величины напряжений на первом 21 и йтором 22 выходах устройства пропорциональныU COrOWsiviuji. U,(t)U(.t)cosuut, где)(У- величина напряжения источшпш входного напряжения 17. По таким же законам изменяются величины освещенностей регулируемых излучателей 11-14. E,j;Ct)U(-fc)6iniyt,(5) E,(-fc)COSuJt.(6) - Площади перекрытия светочувствитель.- ных слоев фоторезисторов 5 - 8, 9 и 1О изменяются согласно зависимостям: S5(-t)SlMU)t ,t, в результате чего, изменения падающих на их светочувствительные слои световых .потоков, равных произведениям осве щенностей соответствующих регулируемых излучателей на площади перекрытия светочувствительных слоев, приводят к сл&дующим кратным изменениям сопротивлений: Rg (t)Rot&R ua)cosa)tsihc«;t s (t)6inau)t,(9) R, tt)RotAR U(i:)sihu)t6iMiwt (,(10) Rc)iott)fto- Oco-suJtcosuill-i Rot.RtU(.fc). Соответственно, веяичины напряжений на третьем 23 и четвертом 24выходах устройства пропорциошльйы: U(t)U№)., ))Rg(t)(OR-,((ib} 13 «.coE u t-siM uutl U(t)co«iLcut Особенностью мостовой схемы 28 являет ся прот тофазность изменения приращени сопрот-ивпений противоположных плеч в отлитие от мостовых схем 25, 26 и 27 у которых изменешш приращений сопротивлений противоположных плеч синфаз - ны. Таким образом, при непрерывном вращении оси 34 модулятора 30 с угловой скоростью Ш на первом 21, втором 22, третьем 23 и четвертом 24 выходах устройства формируются напряжения, пропорциональные произведениям сигнала ио точнкка входного напряжешет на бигар монкчные синусно-косинусные функшш. Устройство отличает простота и ком пактность конструкции и электрической схемы, причем осуществление . оптичеокой связи между элементами мостовых схем каналов разных гармоник сообщает устройству высокий уровень помехозащищенности. Формула изобретения Фотоэлектрическое устройство для умножения на бига1Ли1оничные . синусно- косинусные функции, содержащее пары фоторезисторов и пары регулируемых излучателей, первая и вторая пары фоторезисторов соответственно с первой и второй парой регулируемых излучателей образуют первый и второй перемножающие мосты, входные диагодали которых подключеньи к источнику входного напряжени а выходные диагонали являются соответственно первым и вторым выходами уст ройства, третья пара фоторезисторов и два токоограничительных резистора образуют третий перемножающий мост, входная диагональ которого подключена к источнику постоянного напряжениЯ|1, а выходная диагональ является третьим выходом устройства, четвертая и пятая пары фоторезисгоров образуют четвертый перемножающий мост, входная диагналь которого подключена к источнику постоянного напряжения, а выходная диагональ является четвертым выходом устройства, источник постоянного излучения, конденсор и механический модулятор, причем механический модулятор выполнен в виде циливдров, эксцентрично закрепленных на входной оси, связанной с приводом, первый циливдр повернут вокруг входной оси на-90 относительно второго цилиндра, одна из образующих каждого цилиндра совпадает с входной осью, исTO4vniK постоянного излучения через кон-, денсор и первый цилиндр механического модулятора оптически связан с второй парой фоторезисторов, а через конденсор и второй шшивдр механического модулятора оптически связан с первой парой фоторезисторов, первая и вторая пары регулируемых излучателей через конденсор и второй цилиндр механического модулятора оптически связаны соответственно с третьей и четвертой парами фоторезисторов, отличающееся тем, что, с целью упрощения электрической части устройства, в нем механичеокий модулятор снабжен третьим вшлиндром, который установлен соосно с первым цилиндром, а вторая пара регулируемых излучателей через конденсор и третий цилиндр механического модулятора оптически связана с пятой парой фоторезистора:Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство № 66О064, кл, GO6G 9/ОО, 1977. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2751887/24, кл. G06 G 9/ОО, 1979 (прототип).