Оптоэлектронный функциональный преобразователь

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТЬРСКЬМУ СВИ ИТВЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 240178 (21) 2573114/18-24с присоединением заявки Нов(51) М. Кл. 0 06 6 9/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий,8 (088,8) Дата опубликования описания 300680(72) Автор изобретения В.А. Мальцев Горьковский политехнический институтИзобретение относится к аналоговойвычислительной технике.Известны универсальные диодныефункциональные преобразователи, которые осуществляют кусочно-.линейную,аппроксимацию монотонных Функций(1.Преобразователь имеет ряд входов, которые используются для подключенияпостоянных резисторов, сопротивлениянагрузки н диодов. Переменные резисторы служат для коррекции расчетныхзначений постоянных резисторов и учета неидеальных ключевых характеристик диодов. Установка расчетных величин напряжений срабатывания диодовосуществляется при помощи ниэкоомного реостата, имеющего и перемещающихся движков, или при помощи последовательной цепи из сопротивлений, подключенных к источнику постоянного напряжения,Однако для перестройки пассивногодиодного функционального преобразователя, на котором смоделирована 25Функция с убывающей первой производной, на функцию с возрастающей первойпроизводной требуется изменение полярности включения диодов и включения на выходе преобразователя отрицательного компенсирующего напряже-ния, а этоозначает измененйе электрической схемы устройства и является поэтому сщественным недостатком.Известен также фотоэлектрический преобразователь, у которого характеристика преобразования подающего излучения в выходное напряжение имеет вид заданной функции (2. Преобразователь содержит каскад преобразую" щих элементов, причем на концах преобразующих элементов подсоединены выпрямители обратной полярности. Все выпрямители подключены так, что для постоянного падающего излучения они обладают соответствующими токами ко 1 роткого замыканияНеобходимость в перестройке преобразователя при переходе к другой Функциональной зависимости является его недостатком.юИзвестен также Электронно-оптичес. кий преобразователь (3 содержащий несколько блоков, состоящих из последовательно соединенных фотодиодов и блокинг-диодов, одни выводы которых соединены вместе и подключены к выходу преобразователя, а другие выводы соединены через резисторы. В преобразователе также имеется блок, на1который подается напряжение для получения обратного смещения блокингдиодов на выводахреэйсторов ипоступает напряжение пилообразной ФОрмы для получения прямого смещения. В преобразователе выделяется выходной сигнал за счет вычитания из фототока, получаемого от общего соединительного зажима, сигнала, задержанйого только на время развертки этого тока в каждом блоке. К недостаткам такого преобразователя относятся ограниченный 1 тнапазонвоспроизводимых функций и слабая помехозащищенность.Наиболее близким техническим решением к изобретению является Функциональный преобразователь на фотодиодных оптронах (4).Преобразователь содержит диоднорезистивные ячейки с оптронами светодиод-Фотодиод, каждый из светодиодов которых включен последовательно с регулировочным и ограничительными резисторами междупервым и вторым, соединенным с общей шиной, выводами источника опорного напряжения, один вывод фотодиода каждого оптрона " соединен со входом преобразователя, а другой через встречно включенный диод - с соответствующим входом делителя напряжения, сопротивление нагрузки подключено одним выводом последовательно с делителем напряжения к первому выводу источниканапряжения, а второй вывод резистора вместе со вторым выводом источника опорного напряжения подключен к общей шине.Недостатками такого преобразователя являются узкий класс воспроиэ- ВОДИМЫХ фУНКЦИй, НЕбольшой диапазон изменения выходного сигнала и низкая помехозащищенность.Цель изобретения - расширение класса воспроизводимых функций, диапазона изменения выходного сигнала и повышение помехозащищенности преобразователя.Поставленная цель достигается тем, что Оптоэлектронный функциональный преобразователь дополнительно содержит второй и третий источники входных сигналов и два развязывающих оптрона светодиод-фоторезистор, светодиод первого развяэывающего оптрона подключен катодом к шине нулевого потенциала, а анодом - к первому выводу делителя напряжения, светодиод второго развязывающего оптрона под. ключен катодом к второму выводу делителя напряжения, а анодом - квы"воду источника опорного напряжения, фоторезисторы развязывающих Оптронов одними выводами соединены с нагрузочным резистором, а вторыми подключены к разнополярным выходам второго и :третьего Йсточников входных сигналов На Фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема оптоэлектронного функционального преобразователя, а на фиг, 2. - эквивалентная схема преобразователя относительно к-йячейки.Оптоэлектронный функциональныйпреобразователь содержит нагруэочныйрезистор 1, делитель 2 напряжения,имеющий и перемещающихся движков и 1 О и диодно-резистивных ячеек 3, каждаяиз которых содержит диод 4, ограничительный 5,регулировочный б резисторыи оптрон 7 светодиод-фотодиод, причем Фотодиод 8 оптрона 7 и диод 4 15включены непосредственно в цепь преобразователя, а светодиод 9 оптрона 7и резисторы 5 и б - в цепь изготов-.ления, источник 10 опорного напряжения, источники 11, 12, 13 входныхсигналов и два развязывающих оптрона 20 14, 15, светодиоды 16 которых включены во входную, а фоторезисторы 17выходную цепь преобразователя.Преобразователь работает следующим образом.25 При величине сопротивления фото резисторов 17, много большей значения сопротивления нагрузки, напряжение выходау Д ц ( х 1 сд, 0 к 1 сд 2)где р - коэффициент передачи фоторезисторных развязывающихоптронов 14, 15., имеющийразмерность (Ом А ) 1Вм - сопРотивление нагрузки;Гсд,1 сд токи светодиодов 16 оптронов 14 и 15, соответственно.С целью определения токов 1 д и1,д можно представить эквивалентнуюсхему преобразователя относительнО 40 к-й ячейки в виде, изображенномВхкна фиг. 2; где Вох =сопротивле"1ние той части делителя напряжения,которая лежит слева от движка к-й 45 ячейки, а ВхС = В(й - хк)6 - сопротивление участка, лежащего справа от координаты хк движка к-й ячейки. Фототок ячейки 1,разделяется на два:хк59 1,р= 1,р(1 -- ), текущий влево поВделителю,и 1 :1 -- текущий впрахкфк.- яркво. Кроме фототока по делителю течет0ток смещения 1 = - . Таким образом, 55токи, протекающие по светодиодам 16,п о,( оЬХ 1 щ Подставив выражения для Т, и Тсдиз выра)кений (2) и (3) в (1), при0) 0.0 получимо0.Р 0 В,Е 1,=Е(0 Х 1 )65 Т е при 0 х З0 Х 1"- 0 форма выходнОГО5 74 напряжения однозначно определяется распределением фототока по ячейкам.Использование напряжения Пк и Ох в качестве входных позволяет значи" тельно расширить класс моделируемых функций от функции одной переменной ПуЕ(П ) до функции нескольких пе 1.ременных П - Г (Ох, О хй, Пх ) .Благодаря току 1 , протекающему через светодиоды 16, их рабочая точка выводится на линейный участок с высоким коэффициентом передачи по то" ку. Заземление источника 10 опорного напряжения 10 и введение развязывающих оптронов 14, 15 значительно уве" личивает помехозащищенность устройства. усилительные свойства фоторезисторных развязывающих оптронов 14, 15 позволяет увеличить масштаб моделируемой функции,Формула изобретенияОптоэлектронный функциональный преобразователь, содержащий диоднорезистивные ячейки с оптроном светодиод-фотодиод, светодиоды ячеек соединены анодом с выводом источника опорного напряжения, а катодом через последовательно включенные регулировочный и ограничительный резисторы - с шиной нулевого потенциала, фото- диоды ячеек соединены одним выводом с выходом первого источника входного сигнала, а другим через встречно включенный диод - с соответствующим 4652 входом делителя напряжения, и нагрузочныйрезистор, соединенный свыходом преобразователя, о т л и,ч а ю щ и й с я тем, чторс цельюрасширения класса воспроизводимых5 функций, диапазона изменения выходного сигнала и повышения помехозащищенности преобразователя, он дополнительно содержит второй и третий источники входных сигналов и два раз 10 вяэывающих оптрона светодиод-фоторезистор, светодиод первого развязывающего оптрона подключен катодомк шине нулевого потенциала, а анодомк первому выводу делителя йапряжения,светодиод второго развязывающего опт;рона подключен катодом к второму выводу делителя напряжения, а анодомк выводу источника опорного напряжения, Фоторезисторы развязывающих;оптронов одними выводами соединены20 с нагруэочным резистором, а вторымиподключены к раэнополярным выходамвторого и третьего источников входных сигналов.Источники информации,25 принятые во внимание при экспертизе1. Смолов В.Б. Аналоговые вычислительйые машины, М ффВысшая школа, 1972, с. 269.2. Патент США М 3427459,30 кл. 250-209, опублик. 1969.3. Патент Японии 9 47-15975,кл. 97 (5) Д 1, опублик, 1972.4,. Авторское свидетельство СССРР 515127, кл. 6 06 Я 9/00, 197535 (прототип)744652 иг.Рог 2 ОЭЛОВКорректор И. Мус ставитель Юхред Л. Теслр Редактор И. ГРузов каэ 3664/5 Тираж 751 Подписи ЦИНИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб д