Фотоэлектрическое устройство для умножения на бигармоничные синусно-косинусные функции
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советскик
Сон1иапистическик
Республик ()943772 (6l) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 31.07.80 (2l ) 2966904/18-24 (5! )М. Кл. 06 G 9/00
С 06 G 7/16 с присоединением заявки Pk
3Ъсударстеенный комнтет
СССР (23) Приоритет
10 делам нзабретеннй н онрытнй (N) ЙК 681. .335 (088.8) Опубликовано 15.07.82. Бюллетень № 26
Дата опубликования описания 15 0 7.82
А. Б. Лукашенок (72) Автор изобретения
) . Рижский Краснознаменный институт инженеров (-ражданской авиации им. Ленинского комсомола (71) Заявитель (54) ФОГОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО
ДЛЯ УМНЯКЕНИЯ HA БИГАРМОНИЧНЫ Е
СИНУСНО-КОСИНУСНЫЕ ФУНКЦИИ
Изобретение относится к аналоговым электромеханическим вычислительным устройствам и может быть использовано в аппаратуре гармонического анализа,— в частности для задач экспериментально5 го исследования нестационарных характеристик моделей летательных аппаратов путем продувок в аэродинамических трубах методом вынужденных колебаний.
1о
Известно фотоэлектрическое множительное устройство, содержащее два дифференщтальных фоторезисторных моста, источ ник входного напряжения, фоторезисторы мостов оптически связаны через моду-1 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 2о о 1
90 непрозрачных цилиндров. Кроме того, устройство содержит сумматор, делитель входного напряжения и два дополни« тельных моста (1).
Недостатками такого множительного устройства являются конструктивная слоя. ность и низкая точность работы.
Наиболее близким по техническому решению к предложенному является фотоэлектрическое устройство для умножения, которое содержит соединенные по моста вой схеме первый и второй фоторезисторы и первый и второй регулируемые излучатели, объединенные выводы первого фоторезистора и первого регулируемого излучателя и объединенные выводы второго фоторезистора и второго регулируемого излучателя являются первым выходом устройства, соединенные по мостовой схеме третий и четвертый регулируемые излучатели, объединенные выводы третьего фоторезистора и третьего регулируемого излучателя и объединенные выводы четвертого фоторезистора и четвертого регулируемого излучателя являются вторым выходом устройства, источник напряжения - сомножитель, первый и второй выходы которого подключены соответствен3 9437 но к объединенным выводам первого и второго фоторезисторов и первого и ВТо рого регулируемых излучателей, третий и четвертый выходы источника напряжения— сомножителя присоединены соответственно к объединенным выводам- третьего и четвертогo фоторезисторов и третьего и четвертого регулируемых излучателей, соединенные по мостовой схеме пятый и шестой фоторезисторы и первый и второй 10 токоограничительные резисторы, объединенные выводы пятого фоторезистора и первого токоограничительного резистора и.
ОГжединенные выводы шестого фоторезистоРа И ВТОРОГО тОКООГРаннчИТЕЛЬНОГО РЕЗИО 15 тора подключены к соответствующим входам сумматора, первый и второй выходы которсго являотся третьим выходом устройства, соединенные по мостовой схеме седьмой и восьмой фоторезисторы и тре- 0 тий и четвертый токоогрз пвптельные резисторы, объединенные выводы седьмого фоторезистора и третьего токоограни>п тельного резистора и объединенные выводы восьмого фоторезистора и четвертого g5 токоограничительного резистора явлются четвертым выходом устройства, пятый и шестой выходы источьптка напряжениясомножптеля через делитель напряжения подк почены к дополнительным входам сум-,0 матора, источник напряжения, первый и второй выходы которого присоединены соответственно к объединенным выводам пятого и шестого фоторезисторов и первого и второго токоограничи1ельных ре35 зисторов, третий и четвертый выходы источника напряжения подкшочены соответственно к объединенным выводам седьмого и восьмого фоторезисторов и третьего и четвертого токоограничительных резисто-, ров, источник постоянного излучения, модулятор излучения, выполненный в виде двух цилиндров, образующие котовых являются входной осью устройства, первый цилиндр повернут вокруг входной оси на (о 45 угол 90 относительно второго цилиндра, источник постоянного излучения оптически сопряжен через первый цилиндр модулятора излучения с первым и вторым фоторезисторами, а через второй цилиндр
50 модулятора излучения оптически сопряжен с третьим и четвертым фоторезисторами, первый, второй, третий и четвертый регулируемые излучатели оптически сопряжены через второй цилиндр модулятора излучения с пятым, шестым, седьмым и
55 восьмым фоторезисторами )2).
Недостатксл известного устройгтгю является щелкая точнос1ь работы и:. -за
72 4 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.
11ель изобретения - упрощение электрической части чстиойства.
Поставленная цель достигается тем, что в фотоэлектрическом устройстве для умножения на бигармоничные синуснькосинусные функции, содержащем 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 диагонали которых подключены к источнику 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 выходом устройства, четвертая и пята.r пары фоторезисторов образуют четвертый перемножающий мост, входная диагональ 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 двух цилиндров, эксцентрично закрепленных на входной оси, связанной с приводом, первый цилиндр повернут вокруг входной оси на 90 относительно второ— о
ro цилиндра, одна из образующих каждого цитшндра совпадает с входной осью, источник постоянного излучения, конденсор и первый цилиндр механического модулятора оптически связан с втооой парой фоторезисторов, а через конденсор 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, механический модулятор снабжен третьим цилиндром, который установлен соосно с первым цилиндром, а втс рая пара регулируемых иолу:i»1 .тй <. 1«.. к>> А43772 (2) 0,(М =-ОЬ)дима (3) 5 денсор и третий цилиндр механического модулятора оптически связана " пятой парой фоторвзисторов.
На фиг. 1 показана функциональная схема устройства, на фиг. 2 — оптико- 5 механический узел. Устройство coqepжит фоторезисторы 1-1 О, регулируемые изпччатели 11 14, токоограничитепьные резисторы 15 и 16, источник входного напряжения 17, источ- 10 ник постоянного напряжения 1 8, источник постоянного излучения 1 9, светонепроницаемый корпус 20, первый 21, второй 22, третий 23 и четвертый 24 выходы устройства, первый 25, второй 26, третий 27;5 и четвертый 28 .перемножаюшие мосты, привод 29, механический модулятор 30, состоящий из первого 31, второго 32 и третьего 33 цилиндров, закрепленных на оси вращения 34, конденсор 35 и не щ прозрачную ширму 36.
Оптико-механический узел (фиг. 2) включает светонепроницаемый коленчатый механический модулятор 30, выполненный в виде первого 31, второго 32 и третье- 25 го 33 цилиндров, причем первый 31 и третий 33 цилиндры расположены соосно и повернуты вокруг входной оси 34 модулятора 30 относительно второго цилиндо ра 32 на угол 90, кроме того, образую- З0 щие всех цилиндров {31, 32 и 33) совпадают с осью 34. Диаметры цилиндров
31, 32 и 33 равны высоте светочувствительных слоев фоторезисторов 1-1 О.
По разные стороны модулятора 30 в плос костях, параллельных оси 34, расположены фоторезисторы 1-10 и источник постоянного излучения 1 9, 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 фоторезисторами 5 и 6 мостовой схемы 27 и через третий 33 цилиндр с фоторезисторами 9 и 10. Излучатели 11-14 и 19 взаимно светоизолированы с помощью
50 ячеистой непрозрачной ширмы 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 вой скоростью и первый 31, второй 32 и третий 33 цилиндры модулятора 30 изменяют плошадь перекрытия светочувствительных слоев всех десяти фотореэисторов 1-10 по законам синуса и косинуса первой гармоники, причем попарно дифференциально.
Величины сопротивлений пеового 1 и > второго 2, третьего 3 и четвертого 4 фотореэисторов, освещаемых источником постоянного излучения 1 9, изменяются согласно выражениям:
rae Яо — среднее значение сопротивлен ния фоторезистора (при освещении половины его светочувствительного слоя), Величины напряжений на первом 21 и втором 22 выходах устройства пропорциональны ц Н) =()И)СОЬаВ (4) где ()(Ю- величина напряжения источника входного напряжения 17.
По таким же законам изменяются величины освещенностей регулируемых излучателей 11 — 14.
Е1 (6)=0(a)i n 66,6к) =-61иаь, 7,g (7) 6910 (t) =Собщ (8) в результаге чего изменения падающих на ик светочувствительные слои световых потоков, равных произведениям освещенностей соответствующих регулируемых излучателей на плошади перекрытия светочувствительных слоев, приводят к слвдующим кратным изменениям сопротивлений: К (+) Мо+ @Rf()(t)CoS tet Silat ):ь о Ы(0() Ыи 2лю 3, (9) "q q Щ =ко - Я(0() » >< бачив ):— = Ц+ Ы (0(ОСОЬ Ы) (10) К „о()ьК + аК(0®СоЪМЕсоье1)» =R,+еА О() сна 3. 943772 8 Соответственно, величины напряжений на третьем 23 и четвертом 24 выходах устройства пропорциональны: Q ®ъ0(%)1и2mt, 3 5 04()кР (ЦК %)-К1о(6 "> (Ц «0()» »Lco6 w4-sin at)"=U(4)coe 44 t ° 1О Особенностью мостовой схемы 28 является противофазность изменения приращений I сопротивлений противоположных плеч в отличие от мостовых схем 25, 26 и 27, у которых изменения приращений сопро- . тивлений противоположных плеч синфаз —. ны. Таким образом, при непрерывном вра- щении оси 34 модуля1ора 30 с угловой скоростью GD на первом 21, втором 22, третьем 23 и четвертом 24 выходах устройства формируются напряжения, пропорциональные произведениям сигнала источника входного напряжения на бигармоничные синусно-косинусные функции. Устройство отличает простота и ком» пактность конструкции и электрической схемы, причем осуществление, оптической связи между элементами мос овых схем каналов разных гармоник сообщает устройству высокий уровень помехозащищенности. Формула изобретения Фотоэлектрическое устройство для умножения на бигармоничные . синуснокосинусные функции, содержащее пары фотореэисторов и пары регулируемых излучателей, первая и вторая пары фоторезисторов соответственно с первой и втоГ: рой парой регулируемых излучателей образуют первый и второй перемножающне мосты, входные диагонали которых подключены к источнику входного напряжения, а выходные диагонали являются соответственно первым и вторым выходами ycr.-ройства, третья пара фотореэисторов и два токоограничительных резистора обра- . зуют третий перемножающий мост, входная диагональ которого подключена к источнику постоянного напряжения,1, а выходная диагональ является третьим выходом устройства, четвертая и пятая пары фоторезисторов 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 цилиндров, эксцентрично закрепленных на входной оси, связанной с приводом, первый цилиндр повернут вокруг входной оси на 90О относительно второго цилиндра, одна из образующих каждого цилиндра совпадает с входной осью, источник постоянного излучения через кон-, денсор и первый цилиндр механического модулятора оптически связан с второй парой фоторезисторов, а через конденсор и второй цилиндр 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, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения электрической части устройства, в нем механичеокий модулятор снабжен третьим цилиндром, 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 СССР ¹ 660064, кл. 606 6 9/00, 1977. 2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2751887/241 кл. G06 G 9/СЮ, 1979 (прототип).
