Фотоэлектрическое устройство для умножения электрических сигналов на гармонические функции

 

Союз Советскик

Социалистических республик

<о6615?1

1 фц -,"й(j j)ppg(( (51 4 . Кл.2 ----==-=-=-" (о1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 161276 (2<) 2430437/18-24

1 с присоединением заявки N9(23) Приоритет

G 06 G 9/00

Q 06 G 7/16

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 0505.79. Бюллетень Й9 17

F .

Дата опубликования описания 05.05 .79 (Я) УДК 681.335. .514 (088 ° 8) (72) АвтОрЫ изобретения й.Б.Лукашенок, Ю.М.Котолевский и И.И.Ревзин

Рижский Краснознаменный институт инженеров гражданской авиации им. Ленинского комсомола (71) Заявитель (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМНОЖЕНИЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ НЬ ГАРМОНИЧЕСКИЕ

ФУНКЦИИ

Изобретение относится к анало-, говым электромеханическим вычислительным устройствам, предназначено для одновременного умножения нескольких произвольных электрических сигналов на гармонические функции 54п пют,и соВПИс и может использоваться в гар-" монических анализаторах для иссле)сований .нелинейных характеристик различных объектов, например, при экспе. риментальном определении нестационарных характеристик летательных аппаратов в аэродинамических трубах методом вынужденных колебаний.

Известны фотоэлектрические устройства для умножения электрических сигналов на гармонические функции.

Одно из известных устройств содержит дифференциальные мостовые схемы с фотореэисторами, каждый из которых отделен от соответствующего осветителя вращающимся диском с: шаблоном. Всего устройство содержит

2п мостовых схем (rl-номер выходной гармоники) и 4 и -фоторезисторов, причем фоторезисторы каждой мостовой схемы размещены друг относительно дру-" га вдоль окружности под углом (2m-1)С/

/n,а фоторезисторы разных мостовых схем — под углом (2m-2) 7/и (1 j .

Недбстатком такого устройства является ограниченное число каналов умножения и сложность системы настройки при умножении на различные гармонические зависимости.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является фотоэлектрическое устройство для умножения электрических сигналов на гармонические функции, содержащее множительные фоторезистивные мосты, одни диагонали которых попарно подключены к соответствующим источникам электрического сигнала, другие диагонали каждой пары множительных фоторезистивных мостов являются соответственно синусными и косинусными выходами устройства,все фотореэисторы мостов размещены в фотоприемном блоке, который оптически связан через модулирующий диск с осветителем, на выходе которого установлен линейный конденсор, привод устройства, связанный с валом модулирующего диска, который установлен в цилиндрическом корпусе и снабжен концентричными свето нвпроВицаемыми шаблонами в виде замкнутых овалов по числу гармоник, радиусы кривизны шаблонов, соответст661571 вуют требуемому гармоническому заксну, экстремумы шаблонов сдвинуты по окружности модулирующего диска на угол 90 (tl(rl-гармоники ), а ширина шаблонов соответствует шагу установленных встык прямоугольных светочувствительных слоев фоторезисторов в фотоприемном блоке j2) .

Недостатками являются3 во-первых, необходимость в разборке устройства при изменении номера .гармонической зависимости и установке каждый раз модулятора с шаблонами соответствующих профилей, а также в перемонтаже электрической схемы при умйожении на четные и нечетные гармонические функции,.что связано с 15. затратами времени для настройки устройства при умножении электричес-. ких сигналов на требуемую гармоническую зависимость. Это снижает эко"номичность экспериментальных аэродинамических исследований, т.к. для сохранейия идентичных параметров аэродинамическая труба при перемонтаже устройства для умножения не выключается, а в качестве привода в ней используются авиационные двигатели, потребляющие значительное количество горючего ; во-вторых, неполная универсаль"ность устанавливаемых углов между фоторезисторами и соответствующими осветителями на корпусе и на штор: ках для умножения на высшие гармонические составляющие, а именно крат- ные, 9 0 лишь для rl--1,3... и кратные

45 — для р = 2,6..., причем при 35 необходимости умножения, например на гармоническую зависимость с и = 4,5..., углы смещения фоторезисторов и осветителей будут другими,а для и = 7 величина угла вообще обра- 40 зует иррациональное число, что в целом сказывается на точности умножения в худшую сторону; в-третьих, необходимость в юстировке 4-х оптоэлектронных пар, при- 45 чем при работе зачастую,как показа ла" йрактика, нарушается идентичность каналов умножения и это неблагоприятно отражается на точности работы устройства.

Целью изобретения является повышение точйости и уменьшение времени настройки устройства.

Поставленная цель дОстигается тем, что фотоэлектрическое устройство для умножения электрических сигналов на гармонические функции дополнительно содержит П-образный кронштейн, установленный в направ ".ляющих, радиально расположенных

-" на цилиндрическом корпусе и снаб- Sp женных фиксатором, причем на про- тиволежащих щечках П-образнoro кронштейна установлены соответственно осветитель с линейным конденсором и фотоприемный блок. 65

На фиг. 1 представлена конструкция фотоэлектрического устройствау на фиг. 2 — его электрическая схема, а на фиг. 3 показан вид модулирующего диска и расположение относительно него фотоприемного блока.

На фиг.1 обозначены: привод 1, цилиндрический корпус 2, вал 3, модулирующий диск 4, П-образный кронштейн

5, осветитель 6, линейный конденсор

7, фотоприемный блок 8, направляющие

9 и 10; на фиг. 2 обозначены: привод 1, модулирукюций диск 4, фоторезисторы 11 и резисторы 12 множительного фоторезистивного моста, источники электрических сигналов 13, синусные 14 и косинусные 15 выходы устройства; на фиг. 3 цифрами обозначены: модулирующий диск 4, фотоприемный блок 8, фоторезисторы 11 и светонепроницаемые шаблоны 16.

Устройство умножения на полигармонические сигналы состойт из механи ческой (фиг.1) и электрической (фиг. 2) частей. Для упрощения описания конструкция поясняется на примере двухканального устройства с порядковыми номерами гармоник И=1,2 и 3 °

Увеличение числа каналов умножения и порядкового номера гармонической зависимости сопряжено лишь с увеличением числа фоторезисторов 11 и с добавлением концентричных светонепроницаемых шаблонов 16 модулирующего диска 4.

На модулирующем диске 4 (фиг.3) размещены 2 х К x rrl концентричные светонепроницаемые шаблоны (где

К вЂ . число пар фоторезистивных множительных мостов, а m — число гармо.— ник), s виде замкнутых овалов, определяющие гармонические функции гармоники требуемого порядка, построЕнные в полярных координатах относи" тельно начальных окружностей, pacnd ложенных соосно с осью вращения модулирующего диска 4 с шагом, несколько превышающим удвоенную высоту светочувствительной площадки фоторезистора 11, а ширина светонепроницаемых шаблонов равна этой высоте и составляет максимальное значение

-амплитуды .гармонической функции.

Экстремумы светонепроницаемых шаблонов в трактах синусного и косинусного сигналов каждой гармоники

r1 сдвинуты вдоль окружности диска на угол 90 /и . Все фоторезисторы

11, размещенные в фотоприемном блоке

8 располагаются радиально-продольно отнсн"ительно оси вращения модулирующего диска 4, а точка прилегания встык пары фоторезисторов 11, включенных в общий мост, лежит на одной из начальных окружностей. На фиг. 3 показано расположение фотоприемного блока 8 относительно модулирующего циска 4,для случая умножения на гармоническую зависимость c n = 1 (no661571

15

25

35

50

60

65 рядок П выбран возрастающим в направлении от оси диска 4 к периферии).

Настройка и работа устройства производится следующим образом. На

П-образном кронштейне 5, -расположенном внутри корпуса 2, на одной его боковой щечке закрепляется осветитель б и конденсатор 7, а на другой — фотоприемный блок 8, причем

его середина путем юстировки устанавливается симметричйо оптической оси осветителя б и это положение остается в дальнейшем неизменным.

Направляющая 10 П-образного кронштейна 5 фиксируется в одном из положений с шагом Н(1,П,!И) относительно направляющей 9 корпуса 2 устройства, выбор которого определяется порядком требуемой гармоники п

К входным диагоналям каждой пары мостов подключаются соответственно источники электрических сигналов

1 3 в виде напряжений U,(t) и П (1) (К=2), умножаемые на -гармонические функции, в частности для случая, представленного на фиг. 3, это будут функции Ь1п ы1 и соэ ы (п=1), являкщиес я временной функцией угла поворота вала 3 с модулирующим диском 4, по закону которых непрозрачные шаблоны 16 модулируют световые потоки фоторезисторов 11, что вызы-. вает пропорциональное изменение приращений их сопротивлений (при перекрытии половины светочувствительного слоя фоторезистора 11 по высоте его сопротивление равняется R) .

В результате известного свойства четырехплечих мостов осуществлять перемножение вхсдного напряжения на функцйю приращений сопротивлений активных плеч, с выходных диагоналей 14, 15 мостов, являющихся выходами устройства, снимаются сигналы произведений, пропорциональные ) „(t)sin n t и U„(t,)cornet.

Прй изменении порядКа П гармонической зависимости достаточно лишь сдвинуть П-образный кронштейн 5 относительно корпуса 2.и зафиксировать

его в новом положении. Соответственно осветитель 6 — фотоприемный блок

8 переместятся относительно модулирующего диска 4 и светонепроницаемые шаблоны 16 гармонической зависимости требуемого порядка И перекроют световые потоки фоторезисторов

11 в блоке 8 (фиг. 3). Эта процедура не требует ни разборки корпуса 2 ус т ройс тв а для з аме ны модулирующе го диска 4, ни перекоммутации электричес кой с хемы.

Таким образом, при вращении вала

3 устройства с угловой скоростью а на его выходах 14, 15 получаем электрические сигналы, пропорциональные ) (1)б(п и Vt и Uq(t,)eoencqt, причем конструкция устройства позволяет уменьшить время настройки при умноженин на разные гармонические функции без выключения устройства из работы и без остановки аэродинамической трубы. Настройка сводится лишь к линейному радиальному перемещению

П-образного кронштейна 5 относительно корпуса 2, которое значительно меньше нежели имевшее место ранее угловое перемещение, и за счет этих конструктивных особенностей повышается точность работы устрбйства. К увеличению точности работы устройства приводит и тот факт, что контролируются лишь углы смещения на 90 jn экстремумов в трактах синусного и косинусного сигналов каждой гармоники и эти углы закладываются с высокой точностью уже при выполнении модулирующего диска 4.

Формула изобретения

Фотоэлектрическое устройство для умножения электрических сигналов на гармонические функции, содержащее множительные фоторезистивные мосты, одни диагонали которых попарно подключены к соответствующим источникам электрического сигнала, другие диагонали каждой пары множительных фоторезистивных мостов являются соответственно синусными икосинусными выходами устройства, все фоторе- зисторы мостов размещены в фотоприемном блоке, который оптически связан через модулирующий диск с осветителем, на выходе которого установлен линейный конденсор, привод устройства, связанный с валом модулйрующего диска, который установлен в цилиндрическом корпусе и снабжен концентричнымй Светонепроницаемыми шаблонами в виде замкнутых овалов по числу гармоник, радиусы кривизны шаблонов соответствуют требуемому гармоническому закону, экстремумы шаблонов сдвинуты по окружности

Ol модулирующего диска на угол 90 /n (П-номер гармоники), а ширина шаблонов соответствует шагу установленных встык прямоугольных светочувствительных слоев фоторезисторов в фотоприемном блоке, о т л и ч а ющ е е с я тем, что,с целью повышения точности и уменьшения времени настройки устройства, оно дополнительно содержит П-образный кронштейн, установленный в направляющих, радиально расположенных на цилиндрическом корпусе и снабженных фиксатором, причем на противолежащих щечках

П-образного кронштейна установлены соответственно осветитель с линейным конденсором и фотоприемный блок.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР, Р 374614, кл. 06 С 7/16, 1970.

2. Эаявка 1984856/18-24, кл. 06 <д 9/00 от 03.01.74, по которой принято положительное решение о выдаче авторского свидетельства.

661571 п=3 я

Puz y

Составитель Ю.КозЛов

Редактор Э.Губницкая Техред Л.Алферова Корректор Е.Папп

Заказ 2480/53 Тираж 779 Подписное

ЦЯИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП - Патент, r.Óæãoðîä, ул.Проектная,4