Генератор полигармонических синусно-косинусных сигналов

 

(72) Автор изобретения

А. Б. Лукашенок о (71) Звяиите1ь Рижский КРаснозиаменный инсти1ут инженеРов гРажданской авиация им, Ленинского комсомола (54) ГЕНЕРАТОР ПОЛИГАРМОНИЧЕСКИХ СИНУСНС -КОСИНУСНЫХ

СИГНАЛОВ

Изобретение относится к внапоговым электромеханическим вычислительным устройствам, предназначено дпя одновремен.ного синхронного генерирования полигармонических электрических сигналов, пропорциональных функциям ФП napt: и C0SA4pt1 может применяться в аппаратуре гармони» ческого анализа для исследования частотных характеристик различных обьектов активным способом, в частности, пря опре.10 делении нестационарных аэродинамических характеристик перспективных летательных аппаратов методом вынужденных колебаний.

Известны алектромеханические генера15 торы сннусно-косинусных сигналов.

Один нз известных генераторов состоит нэ закрепленного на валу врашаюшегося модуляционного днсхв с узкими прорезями, источника излучения постоянной интенсивности и устройства, воспринимаюшег о и злу че ни я 1. ).

Особеннсгтью генератора является на лнчне устройства, которое регулирует расстояние от вала ао эоны, в которой изнучение проходит сквозь прорези диска.

Недостагком данного устройства являются ограниченные функциональные возможности, так как такой генератор не позвопяет получать полнгармонические синусно-косинусные сигналы.

Наиболее близок к предлагаемому генератор полигврмонических синусно-косинус» ных сигналов, содержаший фотоэлектрические ячейки на днфференциапьных фоторезисторных мостах, соединенных попарно обшими диагоналями, явпяюшимяся входами ячейки, другие диагоналя дифференциапьных фоторезисторных мостов первой фотоэлектрической ячейкя являются BbTxonaMn ячейки и соответственно сннусным и косинус» ным выходами первой гармоники генератора. Прямоугольные светочувствительные слои фоторезисторов всех дифференциапьиых фоторезнсторных мостов, оптически связанные через модулятор и линейный конденсатор с источником света, уствновпены встык один над другим в ппоскости, 6n4565 параллельной оси вращения вала модулятора, выполненного в виде двух эксцентрнч но расположенных под углом 90© непрозрачных цилиндров, ось врвшения которых связана с осью привода(2 .

Недостатками такого генератора являются низки точность генерирования снг» налов высших порядков и значительные габариты.

Цель изобретения - повышение точности генерирования сигналов высших порядков и уменьшение габаритов генерато»ра.

Поставленная цель достигается тем, что в каждую фотоэлектрическую ячейку генератора, начиная со второй, введены два дополнительных дифференциальных фотореэисторных моста и пва сумматора, входы кажпого нз которых подключены к BbI» ходным диагоналям соответствующей пары дифференциальных фоторезисторных мостов, причем выходы сумматоров являются выходами ячейки и выходами соответствующих гармоник генератора; входы первой фотоэлектрической ячейки соединены с выходом источника постоянного напряжения

Н причем все фотоэлектрические ячейки сое динены по соответствующим входам и выходам каскадно.

Нв фиг. 1 представлена принципиальная

ФР схема оптико-механической части генератора; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема генератора; нв фиг. 3 - элек трическая схема дифференциальных фоторезисторных мостов.

3S

Генератор Н синусно»косннусных сигналов состоит иэ оптико» механической и электрической частей.

Оптико-механическая часть {фиг. 1) включает привод 1, ввл 2, непрозрачные 4Р цилинпры 3 и 4, оптико-механического модулятора, экстремумы которых сдвину ты нв 90, осветитель 5, линейный коню денсор 6, создаюший параллельный световой поток, фоторезис горы 7 > расп оло- 4> женные в однои плоскости, перпендикулярной оптической оси осветителя, в два ряда вдоль оси вала. 2, причем линия их вертикального соприкосновения встык параллельна этой оси. Йиамегры цилиндров 3 и 4 уР не превышают высоты прямоугольных светочувствительных слоев фоторезисторов.

Электрическая часть генератора (фиг.

2) содержит фотоэлектрические ячейки 8, 9, причем первая ячейка 8 содержит два и ,основных дифференциальных фоторезисторных моста 10, 11, а ячейки 9, т. е. вторая и все последуюшие, кроме мостов 10, 4

11 содержат дополнительные дифференциальныее фогореэис горные мос гы 1 2, 1 3 и сумматоры 14, 15.

Основные и дополнительные дифференциальные фоторезисторные мосты аналогичны (фиг. 3), г. е. образованы из аналогичных элементов фотореэисторов 16-19 и постоянных резисторов 20-23. Ко входным диагоналям мостов 10, 11 подключен источник постоянного напряжения U q а нв выходы мостов 12, 13 подается нап-. ряжение переменного гока.

Работает генератор слепуюшим образом.

При вращении вала 2 оптико-механического мопулягора с угловой скоростью Qp световые потоки фоторезисторов 16-19, число которых в обшем случае равняется

4 {2п -1), и соответственно Нх сопротивления изменяются попарно дифференциально по гармоническим законам, например, R, (t) (а1п ), Ящ щ() =7 a%(co@ ц, где Я - сопротивление фогореэистора 16-19 при освешении половины его светочувсгвительной плс

fB aQKH;

ЛЯ(Ып @JAN), аР(соЬ Ы1) - изменения прирашений с Оп ротивлений фогореэисторов 1619.

Согласно теории омических мостов сигналы, снимаемые с их выходных диагоналей, пропорциональны произведениям сиьналОВ, подключенных ко ВхОдным ди&гонве лям, на функпии изменения прирашений со противлений активных плеч.

Б первой ячейке 8 сигналы на выходах мостов 10 и 11, питаемых постоянным напряжением, пропорциональны:

V®(t)4a вп Р.г

У, И)а eoS РД, Р результате получаем электрические сннусно-косинусные сигналы есновной га моники {n, =1).

Рходные диагонали перемножвюших мостов в ячейках 9 иэ высших гармоник г подключены попарно к электрическим синусно-косинусным сигналам предыдушей ячей ки 9 {e 1), т. е. сигналам вида

61п(п-1)м Ф, и соа { и -1) .

6 4

F àññMoòÄèì подробнее работу генератора на примере генерирования сигналов второй гармоники (и 2), включающем ячейку

9 на мостах 10 13, на входы которых подаются сигналы с ячейки. 8. В частности, на мосты 10 и l l поступают сигналы, пропорциональные сова, а на мосты 12 н 13 - сигналы, пропорциональные бахыт.:

С выходных диагоналей этих мостов Снимаются электрические сигналы, пропорциональные 11

Ц10(а)- cos4ut соьма

Ц11(1)Б в1п wt саыий, U<>(t)=- Sin mt. Sin ut, 01 () 005 434 sin þt .

Сигналы с мостов .10 и 12 подаются в противофазе на сумматор 14, на выходе которого получают электрический сигнал, дропорционапьный

Qi (t) ® СОЬ 4)t- ып2 Л « соя

Сигналы с мостов 11 и 13 подаются синфазно на сумматор 15, и на его выходе

1 1 И} СОВ &t- ° +in t +

+ 1ncvt со и 1и э1п2ы .

В результате получили электрические сигналы, пропорциональные синусно-косинусным функциям гармоники второго порядка (n 2).

Подобным образом получают электрические сннусно-косинусные сигналы любой

"высшей гармоники П

На сумматор 14 косинусного тракте этой гармоники подаются и противофазе с перемножаюших мостов сигналы, пропорциональные coSwt со (--фа1и Sinutsin(n+ и и на выходе его получаем сигнал, пропорциональный соя nut .

Ю

Соответственно нв сумматор 15 синусного тракта гармоники и с других двух перемножаюших мостов подаются синфазно сигналы, пропорциональныесоэмШп(р-1) и Моей Соь(п-1) ut и с его выхода сни» мают сигнал, пропорциональный sinn мР

Таким образом, при вращении вала оптикомеханического модулятора с постоянной угловой скоростью uJ нв выходе генерато- ® ра, образованного фотоэлектрическимн ячейками 8, 9 на мостах 13 и сумматорах 14, 15, получают полигармонические синусно-косинусные электрические.сигн6лы практически любого порядка. С его воара .таннер конс трукция оптико-мехвнйческого пре браэователя не иэменяе1 ся, а увеличивается лишь число фоторезисторов, что несущественно, учитывая сравнительно мапьre габариты современных фоторезисторсв. Электрическая схема генератора состоит из однотипных элементов н несложна по конструкции. Все это в целом обеспечивает вы.-окую точность генерирования полнгарлоннческих синуснокосинусных сигналов при небольших габаритах генератора, Ф орм улв нэобре гения

Генератор полигармонических синуснокосннусных сигналов, содержащий фотоэлектрические ячейки нв дифференциальных фоторезисторных мостах, соединенных попарно обшимн диагоналями, являюшимнся входами ячейки, другие диагонали дифференциальных фоторезисторных мостов первой фотоэлектрической ячейкн являются выходамя ячейкн и соответственно синусными . косинусным выходами первой гармоники генератора, прямоугольные све точувствительние слои фоторезисторов всех дифференциальных фоторезясторных мостов, оптически связанные через модулятор и линейный коиденсор с источником света, установлены встык один над другим в плоскости, параллельной оси врашеняя вала модулятора, выполненного в виде двух эксцентрично расположенных под углом

90 непрозрачных цилиндров, ось врвше ння которых связана с осью привода, о т личаюшийс я тем, что,сцелью повышения точности генерировання сигна-. лов высших порядков н уменьшения габаритов генератора, в нем в каждую фотоэлектрическую ячейку, начиная со второй, введены два дополнительных дифференциальных фоторезнсторных моста и двв сумматора, входы каждого из которых подключены к выходным диагоналям соответствующей пары дифференциальных фоторезисторных мостов, причем выходы сумматоров являются выходами ячейки и выходами соответствующих гармоник генератора, входы первой фотоэлектрической ячейки соединены с выходом источника постоянного напряжения, причем все фотоэлектрические ячейки соединены по соответствующим входам и выходам каскадно.

Источникн информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии No. 4316012, кл, 98 (5) С 4, 1968.

2. Авторское свнпетельство СССР

М 517030, кл. G 06 G 9/00, 1974.

Составитель Ю. Козлов

Редактор Б. ФедотовТехред С. Мигай Корректор Н. Степ

Заказ 5290/44 Тираж 780 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушскаи наб. д. 4/5

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