Устройство для суммирования сигналов

 

<>783812

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 3®1.79 (21) 2720362/18-24

Союз Советских

Социалнстмчесннх

Республик (51)М. Кл.

G 06. G 9/00 с присоединением заявкн М—

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет—

Опубликовано Зц11.80, Бюллетень Йо 44 (53) УДК 681. 325.5 (088.8) Дата опубликования описания 051280 (72) Автор изобретения

А. Б. Лукашенок

1 .

1 Г::.я 1 т .Ф, ., 1 н т

Рижский Краснознаменный институт инженеров гражданской авиации им. Ленинского комсомола г а ат (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СУММИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к аналоговым счетно-решающим устройствам, предназначено для алгебраического суммирования двух электрических сигналов и может быть использовано в аппаратуре 5 гармонического анализа различных объектов, в частности, для исследования нелинейных аэродинамических характеристик летательных аппаратов.

ИзВестны устройства для суммирова- fp ния сигналов, базирующиеся на серийных операционных усилителях аналоговых вычислительных машин 1 .

Недостатками их являются сравнительная сложность электрической схемы, громоздкость конструкции, значительная энергоемкость и невысокая точность работы при малых уровнях сигналов, -Кроме того, подобным устройствам для суммирования сигналов присущи 2О специфические трудности прн их согласовании с конкретной аппаратурой гармонического анализа для аэродинамических экспериментов.

Известны также устройства для сум- 25 мирования сигналов, реализующие известное свойства электрических мостов постоянного тока осуиестнлять суммироиание Функции путем иеменения со.противлений чувствительных элементов плеч моста 1.21 . Часта в качестве переменных сопротивлений плеч моста .используют светочувствительные элементы, в частности фоторезисторы, а управляющим параметром является механическое перемещение.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является электромеханическое .аналоговое устройство для суммирования сигналов, которое содержит мост на полупроводниковых элементах с управляемыми импедансами в четырех ега плечах (3) . В качестве полупроводниковых элементов могут быть использованы фоторезисторы, оптически связанные с соответствующими механически прерываемыми осветителями. Одна диагональ моста подключена к источнику постоянного напряжения, а другая является выходом устройства.

Недостаток этих известных электромеханических мостовых сумматоров заключается в необходимости в дополнительных электромеханических узлах, преобразующих электрические суммируемые сигналы в механические перемещения с целью дальнейшего их ввода в суммирующую фаторезнсторную мостовую схему, что нерационально усложняет конструкцию устройства и вносит по783812 грешности из-за амплитудных и фазовых искажений законов движения подвижных электромеханических частей.

Цель изобретения — повышение точности работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для суммирования сиг налов, содержащем суммирующий мост на фоторезисторах в каждом плече, которые оптически связаны с соответствующими выходами осветительных блоков, первая диагональ суммирующего моста соединена с источником постоянного напряжения, а вторая является выходом устройства, и источники суммируемых сигналов, осветительные блоки выполнены в виде дифференциальных f5 мостов, в смежные плечи которых включены резисторы 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 фоторезисторы суммирующего моста образуют оптоэлектронные пары, каждая из которых размещена в соответствующей секции светонепроницаемого корпуса.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема устройства для суммирования сигналов; на фиг, 2 показан примерный внешний вид узла размещения оптоэлектронных пар.

Устройство для суммирования сигналов (фиг. 1) включает в себя два осветительных блока, выполненных в вн- З5 де дифференциальных мостов 1 и 2 с резисторами 3>-34 и источниками 4 -44 света в смежных плечах, суммирующий мост 5 с фоторезисторами б -б в плечах. Источники света мостов 1 и 2 об- 4О разуют с фоторезисторами суммирующего моста 5 четыре оптоэлектронные пары (4 -6, 42-6, 4 -б и 44-6g ) °

Одни диагонали всех трех мостов

I являются общими и подключены к источ- 4 нику постоянного (стабилизированного) напряжения U. Другие диагонали мостов

1 и 2 соединены с источниками суммируемых (электрических) сигналов 01 (t) и Ug(t), а диагональ моста 5 — с выходом устройства, с которого снимает- о ся сигнал Ug (t). Одинаковые элементы мостов 1, 2 и 5 имеют идентичные параметры. Оптоэлектронные пары размещены в соответствующих секциях 7 единого"светонепроницаемого корпуса, в H каждой из которых располагается соответствующий осветитель, оптически связанный с соответствующим фоторезистором (на фиг. 2 показан источник 4 и фоторезистор б ). 40

Работает устройство следующим образом.

При поступлении одного из буммиру.емых аналоговых сигналов, например напряжения И,(с), на мост 1 результирдеющие сигналы в плечах с источниками

4 и 4 света будут определяться суммой и разностью сигнала U (t) с постоянным напряжением U питания моста.

В результате происходит противофазное (дифференциальное) изменение освещенности источников 4„ и 4,2 света, пропорциональное сигналу U (t) и ггоскольку эти источники находятся в светооптической связи с фоторезисторами б„ и 6 суммирующего моста 5 осуществляется соответствующее изменение сопротивлений фоторезисторов, в частности

РЬ (t) = РО+ ЬР(u (t)3.

1 2

Аналогичным образом при поступлении сигнала U (t) на мост 2 происходит изменение освещенности источников

4е и 44 света и соответственно сопротивлений фоторезисторов 6 и 64 моста

5, а именно

Р(, (t) = Р + ЬР $О ()1

R - начальное сопротивление фоторезистора, когда UÄ (t) и 0 () равняются нулю; где

r Rrui (t)j и R

Согласно известной теории омических мостов сигнал, снимаемый с выходной диагонали суммирующего моста 5, определяется следующим соотношением:

61® 64() 6((Ь ( где И (t ) — величина, зависящая от сопротивлений фоторезисторов и сопротивления нагрузки Р„ на выходе устройства (при Р - юИ(.е)

Co lls t)

Таким образом, на выходе устройства получаем сигнал О ж (t)„ строго пропорциональный алгебраической сумме двух произвольных, электрических сигналов 0 (t) и + (t). При этом уст- . ройство для суммирования сигналов обладает черезвычайной простотой электрической схемы и конструкции. Воплоще-: ние в работе всех трех мостов дифференциального принципа изменения параметров элементов активных плеч позво- ляет исключить, воздействие на получаемый устройством результат таких паразитных факторов, как флюктуации окружающей температуры и колебания сети источника питания. В результате устройство обладает высокой точностью работы.

Формула изобретения

Устройство для суммирования сигналов, содержащее суммирующий мост на

783812

Уме. f

Фиа2

Составитель Ю. Козлов

Редактор И. Грузова Техред |». Мигунова Корректор И. Муска

Тираж 751 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 8551/53

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 фоторезисторах в каждом плече, которые оптически связаны с соответствующими выходами осветительных блоков, первая диагональ суммирующего моста соединена с источником постоянного напряжения, а вторая является вйходом устройства, и источники суммируемых сигналов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности работы устройства, в нем осветительные блоки выполнены в виде дифференциальных мостов, в смежные плечи которых включены резисторы и источники света, первая диагональ суммирующего моста соединена с первыми диагоналями дифференциальных мостов, вторые диагонали которых подключены к соответству- 15 ющим источникам суммируемых сигналов, 1 причем источники света и соответствующие фоторезисторы суммирующего моста образуют оптоэлектронные пары, каждая из которых размещена в соответствующей секции светонепроницаемого корпуса.

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. Смолов В. Б., Кантор E. A. Мостовые вычислительные устройства. Л., "Энергия", 1971, формула В-2 на с. 5, и рис. 8-2а на с. 6.

3. Патент США М 3300630, кл. 235-194, опублик. 1967.