Множительно-делительное оптоэлектронное устройство

 

594 . А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИХ (1% (11)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

К ABTOPGHOlNY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3534988/18-24 (22) 06.01.83 (46) 30.04.84. Бюл. и 16 (72) Ю.Я. Никулин и С.М. Огреб (53) 681.3 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 92о675, кл. G 06 G 9/00, G 06 G 7/163, 1980. . 2. Автовское свипетельство СССР

В 572813. кл. С 06 G 9/00 1975 (54) (5 t) МНОЖИТЕЛЬНО-ДЕЛИТЕЛЬНОЕ

ОПТОЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО, сопеожашее пва пвеобоаэовательных оптоона, первый из котовых состоит из светодиода и фотодиода, а второй из светодиода и фотореэистора, один вывод которого соединен с анодом фотодиода первого преобразовательного оптройа, светодиоды первого и второго преобразовательных оптронов подключены к соответствующим выводам соответственно первого и второго преобразователей входного напряжения в ток, и источник питания, о т л ич а ю щ е е с я тем, что," с целью повышения динамической точности устройства, в него введены эле.мент И, ключ, токозадающий резистор, операционный усилитель, третий преобразователь напряжения в ток и третий преобразовательный оптрон,состоящий из фоторезистора и светодиода, который соединен с соответствующим выводами третьего преобразователя входного напряжения в ток, а фоторезистор третьего преобразовательного оптрона включен в цепь обратной связи операционного усилителя, вход которого соединен с другим выводом фоторезистора второго преобразовательного оптрона, а выход операционного усилителя является выходом устройства, причем каждый преобразовательный оптрон снабжен дополнительным фотодиодом, аноды которых соединены с. соответствующими входами элемента И, выход которого соединен с управляющим входом ключа, сигналь1 ный вход которого соединен с катодом фотодиода первого преобразовательного, оптрона, анод которого через токозадающий резистор связан с шиной ну" левого потенциала, а выход ключа соединен с катодами дополнительных фотодиодов преобразовательных оптро-: .нов H с положительным полюсом источника.! 1089594

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для перемножения н .деления токов и напряжений электрических сигналов. 5

Известны различные оптоэлектронные устройства для выполнения операций умножения, деления и возведенжя в квадрат входных сигналов, 10 . содержащие два фотореэисторных оптрона, блок выделения модуля разности, первый и второй усилители (11. /

Однако данные устройства не обладают высокой точностью, что обусf5 ловлено временной и температурной нестабильностью фоторезисторов, вхо. дящих в состав устройств.

Наиболее близким к предлагаемому .является множительно-делительное оптоэлектронное устройство, содержа20 щее два преобразователя входного напряжения в ток, выходы которых подключены к источникам света соответствующих оптронов, фотоприемники

25 оптронов, фотодиод и фоторезистор, соединены последовательно и включены между полюсами источника питания так, что катод фотодиода подключен к положительному полюсу источника питания, а анод соединен с выходом устройства и с одним выводом фоторезистора, другой вывод которого соединен с отрицательным полюсом источника питания E 2 3.

Однако известное множительно-де- З5 лительное оптоэлектронное устройство не обеспечивает высокой динамической точности преобразования входных сигналов вследствие существенной параметрической нестабильности фото- 40 резистора и нелинейности его нагрузочкой характеристики.

Кроме того, операция перемножения двух сигналов выполняется устройством не строго, так как при 45 равенстве нулю второй переменной на выходе устройства формируется сигнал, пропорциональный первой переменнои.

Цель изобретения — повышение динамической точности работы множитель- 50 но-делнтельного оптоэлектронного устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в множительно-делительное оптоэлектронное устройство, содержа- 55 щее два преобразовательных оптрона, первый из которых состоит из светодиода н фотодиода, а второй — из светодиода и фоторезнстора, один вывод которого соединен с аиодом фотодиода первого преобразовательного оптрона, светодиоды первого и второго преобразовательных оптронов подключены к соответствующим выводам соответственно nepsoro и второго преобразователей входного напряжения в ток, и источник питания, введены элемент И, ключ, токозадающий резистор, операционный усилитель, третий преобразователь напряжения в ток и третий преобразовательный оптрон, состоящий из фоторезистора .и светодиода, который соеди-. нен с соответствующими выводами третьего преобразователя входного напряжения в ток, а фоторезистор третьего преобразовательного оптрона о включен в цепь обратной связи операционного усилителя, вход которого соединен с другим выводом фоторезистора второго преобразовательного оптрона, а выход операционного усилителя является выходом, устройства,причем каждый. преобразовательный оптрон снабжен дополнительным фотодиодом, аноды которых соединены с соответствующими входами элемента И, выход которого соединен с управляющим входом ключа, сигнальный вход которого соединен с-катодом фотодиода первого преобразовательного оптрона, анод которого через токозадающий резистор связан с шиной нулевого потенциала, а выход ключа соединен с катодами дополнительных фотодиодов преобразовательных оптронов и с положительным полюсом источника дитания ., На чертеже представлена схема множительно-делительного оптоэлектронного устройства.

Устройство содержит преобразовате1., 12 13, Bxo+HoFo H3HPREeHBR в ток элемент И 2, преобразовательные оптроны 3,, 3, 3, ключ 4,токозадающий резистор 5, источник 6 ! 2 3 питания, операционный усилитель 7, причем первыйопреобразовательный оптрон 3 состоит из светодиода 8 и двух фотодиодов 9 и 10, а второй

3 и третий 3З преобразовательные оптроны выполнены идентичными и состоят соответственно из светодиодов 11 и 12, фоторезисторов 13 и 14 и фотодиодов 15 и 16.

Устройство работает следующим образом.

1089594

Фэ

U =-КО—, ЕЫХ" 1 1R з

Преобразователи 1 -1 и источни 1 .В ки света, образованные светодиодами 8, 11.и 12 соответствующих оптронов 31-3> выполняют линейное .преобразование входных сигналов U -Uy в 5

1 световые потоки. При наличии трех входных переменных (U1 4 О, U> Ф О, U3 4 О) на все .входы элемента И 2 подаются фототоки с дополнительных фотоприемников - фотодиодов 10, 15 и о

16 оптронов 3 -3>, и на его выходе формируется сигнал, открывающий ключ 4.

Фототок фотодиода 9 оптрона 31 создает на токозадающем резисторе 5 падение напряжения, величина которого пропорциональна величине входного сигнала U1.

При этом выходной сигнал усилителя 7 определяется выражением

25 где К1 — коэффициент, передачи пре. образователя 1 и оптро1 на 3

R > - сопротивление фоторезис- . тора 13 оптрона 3

Ryg — сопротивление фоторезистора 14 оптрона ЗЗ .:

Сопротивление фоторезисторов 13 и 14 онтронов 3 и 3, в свою оче,редь обратно пропорционально зависят 35 от входных сигналов U u U т.е.

3 где К вЂ” коэффициент передачи преобразователя 12 и оптрона 32, К, - коэффициент передачи преобразователя 1, и оптроaà 3, °

При работе на линейном участке фоторезисторов 13 и 14 коэффициенты

К, и К постоянны.

Следовательно, на выходе множительно- делительного устройства формируется сигнал, равный у

i SS "WU1 О

3 где К =К вЂ”

1К

В случае равенства нулю одного из входных сигналов ключ 4 закрыт и на выходе устройства сигнал отсутствует.

Включение фоторезисторов 13 и 14 оптронов 32 и Зз соответственно во входную цепь и в цепь отрицательной обратной связи усилителя 7 обеспечивает компенсацию и временной нестабильности их характеристик.

Разработанное множительно-делительное оптоэлектронное устройство по сравнению с прототипом обладает повышенной точностью выполнения операций умножИ ия и деления входных сигналов путем компенсации температурной { «1,5Х град."1) и временной (2-ЗХ за 1 ч) нестабильностей характеристик фотореэисторов, которые в прототипе создают. суммарную погреш» ность порядка единиц — десятков процентов, обеспечения строгого выполнения операций умножения и деления,что достигается введением логического элемента И и ключа, тогда как в прототипе при наличии только первого входного сигнала и отсутствии второго сигнал на выходе не равен нулю..

Таким образом, предлагаемое множительно-делительное оптоэлектронное устройство может быть использовано в различных формирователях нелинейных законов управления динами ческих систем.

1089594

Тираж 699 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

133035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4

Составитель Ю. Козлов

Редактор Н. Ковалева Техред Л.Коцюбняк Корректор И. Шароши

Заказ 2936/46