Суммирующее устройство Советский патент 1982 года по МПК G06G9/00 

(54) СУММИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

1

Изобретение относится к аналоговым вычислительным устройствб1м, предназначено для cy миpoвaния нескольких электрических сигналов и может быть испопт: зовано, например, в аппаратуре гармони ческого анализа различных процессов, в частности для исследования несташгонарных аэродинамических характеристик летательных аппаратов в аэродинамических трубах методом вынужденных колебаний.

Известны вычислительные устройства, использующие серийные операционные усилители аналоговых вычислительных машин 11 .

Недостатками устройств являются сравнительная сложность электрической схемы, громоздкость конструкции, существенная энергоемкость, невысокая точность при низких уровнях суммируемых сигналов, а также специфические трудности сопряжения с конкретной существующей а1шар атурой гармонического анализа для аэродинамических экспериментов.

Известны также суммирующие устройства, базирующиеся на электричесюк мостах с чувствительными элементами, например, фоторезясторами, реализующие свойство одинарных (четьфехплечных) мостов Постоянного тока - осуществлять суммирование функций изменения сопро- тивлений элементов активных плеч каждои своей половины, кратких слагаемым

IQ сигналам, причем управляющим воздействием является механическое перемещение 2 .

Недостатками подобных устройств являются необходимость в дополнительных

15 электромеханических преобразсжателях; что, соответственно, усложняет их конструкцию, особенно с ростом числа каналов суммирования, и вносят в исходный результат амплитудно-фазо-частотные

20 искажения.

Известны также аналоговые вычислительные устройства, в которых входные электрические сигналы изменяют оптическую плотность электрооптическнх светофильтров, включенных в преобразукшгие мосты, а сами светофильтры распсяожены на пути луча света перед фоторезисторами, формирующими выходной сигнал з Недостатком устройства является наличие в них механического модулятора, который не ,позвопяет обеспечить высоко го быстродействия и достаточной точкюсти. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности являетбяГустройство для суммирования сигналов, содержашее суммирующий мост на фоторезйсторах в камодом плече, которые оптически связаны с соответствующими выходами осветительных блоков, первая диагональ суммирующего моста соединена с источником постоянного напряжения, а вторая является выходом устройства, и суммируемых сигналов, при этом в нем осветительные блоки выполнены в виде дифференциальных мостов, в смежные плечи которых включены реаксторы и источники света, первая диагональ -суммирующего моста соединена с первыми диагоналями дифференциальных мостов, вторые диагонали которых подключены к соответствующим источникам суммируемых сигналов, причем источники света и соответствующие фоторезисто ры с ъ мирующего моста образуют оптоэлектронные пары, каждая из которых размещена в соответствующей секции све тонепроницаемого корпуса 4 . Существенным недостатком этого уст ройства является низкая точность работы особенно при суммировании нескольких сигналов. Это связано с нелинейностью характеристик излучения источников света дифференциальных мостов осветительных блоков. Сравнительно сложной является конструктивная реализация устройс ва в связи с необходамостью обеспечени разделения световых трастов образуемых 01ггоэлектрО1шых пар, кроме того, не отличающаяся компактностью. Невысока надежность используемых источников света при их работе в динамическом режиме, что негативно отражается на рабо тоспособности устройства, при этом наличие большого их числа приводит к сштабкам из-за температурных фпуктуадай. Цель изобретения - повышение точнос ти работы суммирухяцего устройства. Поставленная цель достигается тем, что в суммируквцее устройство, содержа щее преобразующие мосты, в первую пар 214 смежных плеч каждого из которых включены ограничительные резисторы, первые диагонали преобразующих мостов соединены с выходами соответствующих источников суммируемых сигналов, а вторые диагонали подключены к соответствующим выходам источника постоянного напряжения, суммирующий мост, СОСТОЕШШЙ КЗ двух ограничительных резисторов первого и второго фоторезисторов, включенных в смежные плечи, одна диагональ суммирующего моста подключена к соответствующим выходам источника постоянного напряжения, а вторая диагональ связана с входами индикатора суммы, и источник света, во вторую пару смежных плеч всех преобразукадих мостов введены соответ- . ственно первый и второй электрооптические светофильтрьц причем первые и вто- рые электрооптические светофильтры установлены последовательно между источником света и соответственно первым и вторым фоторезисторами сумхиирующего моста, а источник света выполнен с постоянной интенсивностью излучения. На фиг. 1 дана структурная схема суммирующего устройства; на фиг. 2 оптоэлектронный узел. Суммирующее устройство содержит ряд преобразующих мостов 1 с ограничительными резисторами 2 и электроопткческими светофильтрами 3 в смежных плечах, первые диагонали которых соединены с соответствующими источниками 4 суммируемых сигналов, а вторые диагонали ; подключены к выходам источника 5 постоянного напряжения, суммирующий мост 6 с ограничительными резисторами 7 и первым и вторым фоторезисторами 8 и 9 в смежных плечах, первая диагональ которого подключена к источнику 5 постоянного напряжения, а вторая диагональ соединена с индикатором 10 суммы, и источник 11 света постоянной интенсивностью излучения. Электрооптические светофильтры 3 образуют два последовательных набора, каждый из которых включает элементы идентичных (по знаку восприятия) плеч преобразующих мостов 1. Электрооптический узел (фиг. 2) устройства состоит из размещенных в едином корпусе осветителя 11, снабженного конденсатором 12, служащим для создания равномерного светового потока, двух наборов электрооптпческих светофильтров 3, преобразующих мостов 1 и фогорезисторов 8 и 9 суммирующего моста 6. Электрооптические светофильтры 3 рас- положены послойно в наборах, через которые соответствуюшие фоторезисторы 8 и 9 суммирующего моста б оптически сопряжены с источником 11 света. Работа суммирующего устройства осуществляется следующим образом. В исходном состоянии преобразующие мосты 1 и суммирующий мост 6 находятся в -сбалансированном режиме, т.е. когда сигналы с источников 4 не подаю ся в устройство, индикатор 1О суммы показывает ноль. При поступлении суммируемых сигналов в преобразующие мосты 1 происходит изменение оптической плотности (пр зрачности) их электрооптических свето- фильтров 3, причем противофазно (дифференциально) в разных смежных плечах. За счет того, что все электрооптические светофильтры 3 последовательно послойно совмещены в двух набора: расположенных в электрооптг1ческом узле устрой ства между осветителем 11 и фоторезис торами 8 и 9 суммирующего моста 6, это приводит к пропорциональным изменениям световых потоков, падающих на фоторезисторы 8 и 9, и соответственно их сопротивлений. В результате происходит разбаланс моста 6 и на его выходе получаем сигнал, кратный сумме поступающих на вход устройства слагаемых сигналов, фиксируемый индикатором 1О. Работе устройства присуща высокая точность, прежде всего, в связи с рацио нальным применением в преобразующих мостах 1 электрооптических светофильтров 3, обладающих. хорошими динамическими свойствами. Этому способствует также достигнутый в электрооптическом узле устройства благоприятный температурный режкм. Расположение всех элек- трооптических светофильтров 3 в двух последовательных (послойных) наборах исключает паразитное взаимовлияние дру на друга каналов суммируемых сигналов. В целом устройство выделяется высокой чувствительностью, сравнительной просто той, так как базируется на четыреххшечных мостах постоя1шого тока, удобно в настройке и в эксплуатащга, обладает хорошей надежностью работы. Формула изобретения Суммирующее устройство, содержащее преобразующие мосты, в первую пару смежных плеч каждого из которых включены ограничительные резисторы, первые диагонали преобразующих мостов соединены с выходами соответствующих источников суммируемых сигналов, а вторые диагонали подключены |с соответствутсицим выходам источника постоянного напряжения, суммирующий мост, состоящий из двух ограничительных резисторов и первого и второго фоторезисторов, включенных в смежные плечи, одна диагональ суммирующего моста подключена к соответствующим выходам источника постоянного напряжения, а вторая диагональ связана с входами индикатора суммы, и источник света, отличающееся тем,, что, с целью повышения точности работы, во вторую пару смежных плеч преобразующих мостов включены дополнительно введенные соответственно первый и второй электрооптические светофильтры, причем первые и вторые электрооптические светофильтры установлены последовательно между источником света и соответственно первым и вторым фоторезисторами суммирующего моста, а источшпс света выполнен с постоянной интенсивностью излучения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Коган Б. Я. Электронные моделирующие устройства и их применение для исследования систем автоматического регулирования. М., ГИФМЛ, 1963, с. 62, 2.Патент США N 3300630, кл.235-194, опублкк. 1967. 3.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2933427/18-24, кл, Q.06 G 9/ОО, 30.05.8О. .4. Авторское свидетельство СССР Me 783812, кл. Q 06 О 9/00, 1979 (прототип).